Повышение уровня защиты машин от перегрузок с помощью адаптивных фрикционных муфт тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, кандидат наук Ву Тьен Зунг

• Ву Тьен Зунг
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Ву Тьен Зунг

ВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ АФМ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ В СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКЕ

1.1. Конструктивные решения и разновидности АФМ первого поколения

1.2. АФМ первого поколения с переменным КУ обратной связи

1.2.1. Муфта с жесткими опорными элементами УУ

1.2.2. Муфта с У-образными упругими лепестковыми элементами

1.3. Исследования АФМ первого поколения

1.3.1. Исследования режима статического нагружения

1.3.2. Исследование режима динамического нагружения

1.4. Основные направления совершенствования АФМ первого поколения с переменным КУ

1.5. Выводы

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ТЕОРИИ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ АФМ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ КУ

2 1 гр и и и

.1 .Теоретические основы применения одноконтурной отрицательной обратной

связи в АФМ первого поколения

2.1.1 Теоретические основы одноконтурной отрицательной обратной связи в АФМ с дифференцированными парами

2 1 Л гр и и и

.1.2 1еоретические основы одноконтурной отрицательной обратной связи в АФМ со всеми ведущими парами

2.2. Определение практической точности срабатывания АФМ первого поколения с переменным КУ

2.3. Исследование процесса срабатывания АФМ с переменным КУ

2.4. Исследование многодисковых АФМ

2.5. Исследование динамических режимов работы АФМ первого поколения с переменным КУ

2.5.1. Определение и анализ крутильной жесткости АФМ первого поколения с переменным КУ

2.5.2. Определение и анализ динамических нагрузок в приводах с АФМ

первого поколения с переменным КУ

2.6. Выводы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АФМ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ КУ

3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований

3.2. План и программа экспериментальных исследований

3.3. Технические и контрольно-измерительные средства для проведения экспериментальных исследований

3.3.1. Экспериментальная установка для проведения исследований

3.3.2. Контрольно-измерительная аппаратура

3.3.3. Тарирование датчиков вращающего момента и ключей статического нагружения

3.3.4. Объекты экспериментальных исследований

3.3.5. Методика проведения экспериментальных исследований

3.4. Систематизация и обработка экспериментальных данных

3.5. Анализ экспериментальных данных

3.6. Выводы

ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Разработка методики расчета и проектирования АФМ первого поколения с

переменным КУ

4.2 Способ изготовления гнезд УУ с переменным профилем

4.3. Разработка методики настройки АФМ первого поколения с переменным коэффициентом усиления

4.4. Области применения АФМ первого поколения с переменным КУ

4.5. Промышленное внедрение и экономическая эффективность

4.6. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение уровня защиты машин от перегрузок с помощью адаптивных фрикционных муфт»

ВЕДЕНИЕ

Адаптивные фрикционные муфты (АФМ) первого поколения находят широкое применение в современном машиностроении благодаря своей относительной конструктивной простоте и более высокой, по сравнению с предохранительными фрикционными муфтами обычного исполнения, точности срабатывания. Повышенная точность срабатывания АФМ первого поколения позволяет несколько повысить уровень защиты деталей и узлов машин от перегрузок, увеличить, тем самым, ресурс технологического оборудования.

На начальном этапе применения АФМ первого поколения (50-60 гг. 20-го века) по своим эксплуатационным характеристикам (нагрузочной способности и, главным образом, точности срабатывания) соответствовали предъявляемым к ними технико-эксплуатационными требованиями. Однако впоследствии технико-эксплуатационный уровень АФМ первого поколения начал отставать от современных требований по массогабаритным показателям и уровню защиты оборудования от перегрузок.

Особенно остро в настоящее время ощущается недостаточно высокая точность срабатывания АФМ первого поколения при попытках использовать их в приводах оборудования, рабочие нагрузки которого при выполнении технологических процессов должны быть постоянны с высокой степенью точности. К такому оборудованию можно отнести, например, прядильное и ткацкое оборудование, механизмы натяжения нитей которого требуют создания и поддержания высокоточных усилий, а такие автоматическое сборочное оборудование, которое требует точных усилий при присоединении деталей сборочной единицы.

Анализ современного состояния предохранительных устройств показывает, что требуются незамедлительные меры для радикального улучшения их технико-эксплуатационных показателей и, в особенности, точности срабатывания.

Попытки повышения точности срабатывния АФМ первого поколения привели к созданию принципиальной схемы с переменным коэффициентом усиления (КУ) отрицательной обратной связи. Схема создана на основе теоретических

изысканий, направленных на установление требуемой закономерности изменения величины КУ в зависимости от коэффициента трения.

Исследования АФМ с переменным КУ по определению ее фактической точности срабатывания и других характеристик не проводились.

Таким образом, данная работа направлена на определение основных технико-эксплуатационных характеристик АФМ первого поколения с переменным КУ обратной связи, и является актуальной.

Цель работы. Повышение точности срабатывания АФМ первого поколения с одноконтурной отрицательной обратной связью на основе установления закономерности изменения величины коэффициента усиления.

Достижение цели работы обеспечено решением следующих задач:

- разработка основы теории АФМ с одноконтурной отрицательной обратной связью;

- исследование процесса срабатывания и практической точности срабатывания АФМ первого поколения с переменным КУ;

- иследование многодисковых АФМ;

- исследование динамических режимов работы АФМ;

- проведение экспериментальных исследований АФМ первогопоколения с переменным КУ;

- разработка методики расчета и проектирования АФМ .

Объект исследования. Процессы, происходящие в АФМ первого поколения с переменным КУ.

Предмет исследования. АФМ первого поколения с переменным КУ.

Методы исследования основаны на известных положениях теоретической механики, теории механизмов и машин, деталей машин и динамики машин, а также на достигнутых результатах теоретических и экспериментальных исследований объектов.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов основана на использовании математических моделей, сравнении полученных теоре-

тических результатов с данными эксперимента по критериям Пирсона, Стьюден-та, Кочрена, Фишера-Снедекора.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- найдена закономерность изменения КУ в зависимости от коэффициента трения, обеспечивающая теоретически полную стабилизацию вращающего момента АФМ первого поколения (П. 1);

- разработаны элементы теории определения величины перегрузки и практической точности срабатывания АФМ с переменным КУ (П.5);

- найдены зависимости динамического момента от коэффициента угловой жесткости муфты (П.3);

- найдены зависимости для уточненного расчета многодисковой АФМ с учетом трения в шлицевых соединениях фрикционных дисков с полумуфтами (П.6);

На защиту выносятся следующие новые и содержащие элементы новизны основные положения:

- выведена взаимосвязь соответствия КУ управляющего устройства обратной связи и коэффициента трения между фрикционными парами, обеспечивающая теоретически полную стабильность вращающего момента АФМ первого поколения;

- выделены и охарактеризованы этапы определения практической точности срабатывания АФМ с переменным КУ;

- методический подход к установлению влияния трения в сочленениях фрикционных дисков с полумуфтами на нагрузочную способность и точность срабатывания многодисковых АФМ;

- настройка многодисковых вариантов АФМ первого поколения с переменным КУ возможна только с учетом среднего коэффициента трения.

Практическая ценность и реализация результатов работы:

- разработана научно обоснованная инженерная методика расчета, проектирования АФМ первого поколения с переменным КУ, позволяющая создавать муфты с высокой точностью срабатывания;

- разработаны методические указания для настройки вариантов АФМ первого поколения с переменным КУ и с различным количеством пар трения;

- найдена зависимость коэффициента запаса сцепления от числа пар трения для АФМ, обеспечивающего надежную передачу номинального вращающего момента;

- результаты исследования в виде разработанной методики расчета и проектирования АФМ первого поколения с переменным КУ приняты к внедрению в ЗАО «ДОНКУЗЛИТМАШ», Ростовской области, г. Азов.

Апробация работы. Основные положения, результаты и выводы по диссертационной работе докладывались и обсуждались на 6-й и 7-й Международных научно-практических конференциях «Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения», 26 февраля - 1 марта 2013 г., Ростов н/Д; 25 февраля - 27 февраля 2014 г., Ростов н/Д; на 5-й и 6-й научно-практических конференциях «Инновационные технологии в машиностроении и металлургии», 1113 сент. 2013 г., Ростов н/Д; 10-12 сент. 2014 г., Ростов н/Д.

По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 6 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 1 научная монография.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ АФМ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ В

СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКЕ

1.1. Конструктивные решения и разновидности АФМ первого поколения

Предохранительные фрикционные муфты широко используются для защиты агрегатов от перегрузок. Они отличаются от обычных сцепных (управляемых) фрикционных муфт тем, что являются постоянно замкнутыми и не могут быть во время работы включены или выключены, а также тем, что их специально встраивают в привод для предохранения последнего от перегрузок и поломок [50, 59].

Все фрикционные предохранительные муфты обладают существенным недостатком: если при расчете был принят динамический коэффициент трения (трения скольжения), то спроектированная по данным этого расчета муфта срабатывает при крутящем моменте, значительно превышающем расчетный, если же в расчетные формулы подставлялись значения статического коэффициента трения (трения покоя), то спроектированная муфта в этом случае не включается.

По форме трущихся поверхностей различают: дисковые с плоскими поверхностями трения, конусные с коническими поверхностями трения, очерченными круговым цилиндром [7]. По условиям эксплуатации (сухие, работающие без смазывания; масляные, работающие в масляной ванне); величине сигнала обратной связи) жесткие и упруго-предохранительные, с частичной обратной связью и полной обратной связью АФМ); и типам управляющего устройстра (с кулачками, винтовыми парами, роликами, шариками, с бифункциональным управляющим устройстром, с гидравлической обратной связью, комбинированные) [47].

Жесткими считаются муфты, в которых до наступления буксования отсутствует заметное угловое смещение полумуфт [7].

Наиболее типичным и наиболее распространенным представителем класса муфт повышенной точности ограничения нагрузки с частичной обратной связью является муфта конструкции Н.Д. Вернера [14, 25] (рис.1.1). Это муфта получила

Рис. 1.1. АФМ Н.Д. Вернера

распространение [21, 56, 60, 64] и описана в литературе как с двумя поверхностям трения, [23, 31] так и во многодисковой модификации [47-48].

УУ муфты состоит из тел качения 4, которое размещается в гнездах (см. сечение А-А) между упорным диском 6 и нажимным диском 5, установленным свободно на полумуфте 1. Вращающий момент между полумуфтами 1 и 2 передается через фрикционный диск 3 ведущей парой 3-6 и ведомой парой 3-5, вращающий момент на 4 которую передается телами качения 4. Возникающая на телах качения осевая реакция ослабляет действие пружины 7 и регулирует момент трения между фрикционными поверхностями в соответствии с передаваемым вращающим моментом.

Обратная связь между величиной передаваемого муфты крутящего момента и величиной усилия, создающего момента трения между фрикционными диками, создается путем взаимодействия шариков с поверхностями гнезд переменной глубины, но эта связь не полная, т. к. прежде чем произойдет контакт деталей механизма обратной связи (шарик и поверхности гнезд), диск 6 должен повернуться от- д^ 2 1 носительно диска 5, преодолев началный момент, пока независящий от усилий в механизме обратной связи.

Недостатки конструкции муфты Н.Д.Вернера объясняются частичной обратной связи между передаемым крутящим моментом и величиной усилия возбуждающего момент трения.

На рис. 1.2 представлена модернизированная конструкция муфты Н.Д. Вернера, которая превращена в муфту с полной обратной связью [7]. Эта муфта отличается от конструкции муфты Н.Д. Вернера тем, что в свободной установке на по-

Рис. 1.2. Модернизированная АФМ Н.Д. Вернера

лумуфте 1 поставит упорный диск 6 и в наличии связи тел качения 4 непосред-

ственно с полумуфтой. Для этого тела 4 размещены в сферических гнездах полумуфты 1 (см. А-А).

Муфта с бифункциональным УУ представлена на рис. 1.3 [68]. Полумуфты 1 и 2 кинематически связаны между собой пакетом фрикционных дисков 3 и 4. Диски 3 связаны со ступицей нажимного диска 5 посредством подвижного в осевом направлении шлицевого соединения, а диски 4 - аналогичным способом с барабаном полумуфты 2. Нажимной диск 5 не имеет кинематической связи с полумуфтой 1 в окружном направлении. Слева (см. рис. 1,а) пакет фрикционных дисков 3 и 4 опирается на упорный диск 6 по средством упорного подшипника 7, следовательно, нажимной диск 5 передает полный вращающий мо-

Рис. 1.3. АФМ с бифункциональным управляющим устройством

мент муфты. Передача нагрузки от полумуфты 1 на нажимной диск 5 (в том случае, если полумуфта 1 - ведущая) или от нажимного диска на полумуфту 1 (если ведущая - полумуфта 2) осуществляется посредством тел качения 8. Последние размещены в скошенных гнездах нажимного диска 5 и опорного диска 9, жестко закрепленного на ступице полумуфты 1 (см. рис. 1.3, б, сечение А-А). Силовое замыкание пакета фрикционных дисков 3 и 4 происходит за счет тангенциально установленныхпружин 10, которые опираются на бобышки 11, закрепленные соответственно на нажимном 5 и жестко закрепленном на ступице полумуфты 1 опорном 9 дисках. Окружные силы пружин 10, действуя на нажимной диск 5, создают момент сил, благодаря которому тела качения 8 заклиниваются в гнездах между их противоположными стенками. УУ состоит из дисков 5, 9 и тел качения 8, выполняет одновременно функцию нажимного устройства, обеспечивающего возбуждение сил трения между парами фрикционной группы и, следовательно, передачу нагрузки муфтой.

АФМ с бифункциональным управляющим устройством не имеет преимущества перед муфтой Н.Д. Вернера по точности срабатывания [25], что ограничивает возможности ее применения. Установлено, что нагрузочная способность АФМ с бифункциональным УУ увеличивается по мере роста КУ обратной связи [68].

Муфты с гибкой лентой применяются, главным образом, при передаче крутящего момента в одном направлении. Различают муфты с лентой на внешней поверхности фрикционного барабана и с лентой во внутренней полости барабана. Муфта с наружной лентой, по сравнению с муфтами с внутренней лентой, проще по конструкции, в монтаже и эксплуатации. Однако муфты с внутренней лентой обеспечивают хороший отвод тепла от барабана, так как его наружная поверхность открыта.

Упругая АФМ с гибкой лентой показана на рис.1.4. По исследованию [7, 25]

и и 4 и и 1 и

пара трения представлена гибкой лентой 4 с прикрепленной к ней фрикционной

и Л и и и и

накладкой 3, взаимодействующей с внутренней цилиндрической поверхностью барабана 1. Один конец ленты

Б-Б

А-АО |

\ \

X I1 '

закреплен на диске 5, второй

4 Л

конец - на диске 6. Прижатие 8 ленты к барабану осуществляют пружины 7, расположенные ю между упорами 8 и 9, закреп- 11 ленными соответственно на

дисках 5 и 6. Барабан имеет

1 Рис. 1.4. Упругая АФМ с гибкой лентой

упоры с регулируемыми сферическими опорами 10. Между опорами и пальцами 12 установлены без предварительного натяжения пружины 11. Пальцы 12 закреплены на диске 5. Усилительное устройство муфты состоит из поворотных рычагов 13, установленных на пальцах 14, которые закреплены на диске 5. Рычаги имеют ограничители поворота 15, закрепленные на диске 6. Между рычагами 13 и пальцами 16 в неработающей муфте имеется зазор 5 .

Недостатком этой муфты является невысокая нагрузочная способность, являющаяся следствием относительно небольшого угла обхвата ленты ведомой полумуфты [30].

Принцип действия упругих АФМ основан на разделении периодов работы: в течение одного периода действует упругая часть муфты, в течение другого периода - предохранительная часть. Угол относительного закручивания полумуфт в первом периоде может достигать 0,25 к [25]. При передаче вращающего момента выше расчетного, муфта с упругой переключается на предохранительную с повышенной точностью срабатывания. Это снижает кратковременные динамические перегрузки и периодически изменяющиеся динамические нагрузки, действующие в течение рабочего цикла машины.

Применение упругих АФМ позволяет быстро проходить резонансные зоны в период пуска привода, при этом амплитуда колебаний вращающего момента не достигает опасных значений.

1.2. АФМ первого поколения с переменным КУ обратной связи

Структурно-функциональная схема АФМ первого поколения построена на основе муфты Н.Д. Вернера [25, 65] с отрицательной одноконтурной обратной связью и с одной фрикционной группой (ГФ). Обратная связь создается с помощью УУ в виде тел качения, резьбового соединения, кулачков, гидравлической обратной связи.

Исследованные АФМ с переменным КУ имеют конструктивно и технологически сложные УУ, что снижает надежность их работы и вызывает значительные трудности в изготовлении и эксплуатации. Изыскания и предварительные исследования принципиально новых схем УУ показали, что переменное значение КУ можно получить путем образования гнезд УУ с жесткими опорными элементами управляющего устройства и с помощью У-образных упругих лепестковых элементов.

1.2.1. Муфта с жесткими опорными элементами УУ

АФМ первого поколения с переменным значением КУ представлена на рис. 1.5 принципиальной схемой [69]. Муфта состоит из полу-

вдоль оси втулки 6.

Втулка размещена в центральном отверстии нажимного диска 7 и связана с ним направляющей шпонкой 8. Между втулкой и нажимным диском поставлена с начальным натяжением пружина 9. Нажимной диск не имеет непосредственной кинематической связи с полумуфтой 1. Образующая профиля поверхностей гнезд диска 5 и втулки 6 представляет кривую линию в соответствии с закономерностью изменения угла давления aj между телом качения и стенкой гнезда (рис. 1.5, сечение А-А).

При работе АФМ осевое положение втулки 6 зависит от величины внешней нагрузки и определяется текущим равенством действующих на нее осевых сил.

Ранее найдена зависимость угла давления тела качения УУ адаптивного фрикционного контакта (АФК) с косвенным регулированием от абсциссы координатной системы гнезда. Для профилирования боковой стенки гнезда под тело качения необходимо найти форму кривой - образующей стенки. При действии на этой муфте переменное значение КУ получается за счет изменения угла давления тела качения УУ в зависимости от передаваемой нагрузки.

Разработанная автором АФМ первого поколения с переменным КУ обратной связи показала, что значение КУ, зависящий от величины вращающего момен-

муфт 1 и 2, связанных между собой пакетом фрикционных дисков 3. Вращающий момент между полумуфтами передается через УУ, включающее тела качения 4, расположенные в гнездах опорного диска 5 и подвижной

6 О

'а,

Рис. 1.5. Принципиальная схема АФМ с переменным КУ

та, приближает закон изменения силы воздействия к требуемому и повышает точность срабатывания на 20.. .30 % [80].

1.2.2. Муфта с У-образными упругими лепестковыми элементами

В данной муфте боковые стенки гнезд под тела качения 5 (рис. 1.6, а [3]) образованы У-образными плоскими пружинами 3, прикрепленными попарно к упорному диску и к нажимному диску 4. Под действием нагрузки лепестки упругих элементов прогибаются, что приводит к изменению величины угла давления у (рис. 1.6, б), соответственно, величины КУ обратной связи, а также к изменению соотношения между силами Ft и Fо (Fо - осевая реакция на шариках). Величина прогиба лепестков и величина КУ за-

а) б)

Рис. 1.6. Принципиальная схема АФМ с У-образными упругими элементами

висят от передаваемой нагрузки: с ростом последней увеличивается прогиб лепестков, величина КУ и точность срабатывания муфты. Переменное значение КУ можно получить путем образования гнезд УУ с помощью У-образных упругих лепестковых элементов. При действии на упругий лепесток силы могут иметь место прогибы, сопоставимые с его длиной, а также будет изменяться положение точки

приложения силы. Поэтому исследование в данном случае связано с решением задачи о поперечном изгибе гибкой консоли переменной длины с применением элементов теории гибких стержней.

Схема нагружения гибкой консоли переменной длины представлена на рис.1.7. Нагружение гибкой консольной балки 1 сосредо-

Рис. 1.7. Схема нагружения гибкой консоли переменной длины точит поперечной силой Fn [69, 76], которая воз-

никает в результате взаимодействия балки с шариком 2 радиусом R при его перекатывании без скольжения по поверхности балки вдоль прямой п - п, образующей с последней в исходном положении угол к /2 - р и отстоящей от заделки на расстоянии И. Перемещение шарика приводит к поперечному изгибу балки и сопровождается изменением точки приложения силы Fn, а также ее величины и вектора относительно заделки. В результате этого происходит изменение эффективной длины упругой линии балки АС.

Вращающий момент муфты определяется по формуле:

Тп = , [V(1 + Cftgß)2 + 0,84Fn(Cf )2 A(1 + tgß) - (1 + Cftgß)], (1.1)

(z -1)(1 + tgß) ACf

где z - число пар трения; Fn - сила натяжения пружины; f - текущее значение

коэффициента трения; КУ обратной связи C = (z - 1)^ср / r; ß - угол между лепест-

2

ком и вертикалью; A = h /(Ein) (n - количество групп УУ «балка-шарик» в муфте; E - модуль упругости пружины, I - момент инерции поперечного сечения балки.

Исследование этой муфты показало, что точность срабатывания выше, чем муфты Н.Д. Вернера, в среднем в 1,6 раза, а номинальный вращающий момент уменьшается в 1,15 раза [69].

1.3. Исследования АФМ первого поколения

1.3.1. Исследования режима статического нагружения

В работах [6, 20, 25, 49, 65] многими авторами исследованы муфта Н.Д. Вернера и ее конструктивные варианты. Задачами исследований являлись получение зависимостей вращающего момента в функции коэффициента трения и износа фрикционных поверхностей, установление влияния величины КУ на точность срабатывания.

Ранее найдена математическая модель модернизированной АФМ, работающей в режиме полной отрицательной обратной связи. Было установлено, что кро-

ме указанного режима, АФМ может работать с неполной (частичной) отрицательной обратной связью. Поэтому точность срабатывания существующих АФМ определяется характером изменения управляющего воздействия в функции коэффициента трения, а не величиной КУ.

Величина КУ при исследовании работы АФМ является постоянной [23], т. е. не зависит от коэффициента трения, за исключением случая, когда переменное значение КУ при действии положительной обратной связи используется для стабилизации вращающего момента в условиях износа пар трения [25].

Кроме того, могут быть использованы АФМ первого поколения с частичной обратной связью для достижения ее наиболее рациональных эксплуатационных показателей.

Карамышев В.Р. и Запорожченко Р.М. приводят [25, 27] общую математическую модель АФМ первого поколения, которая не зависит от их конструктивного исполнения:

Тп = F Яср^, (1-2)

где Яср - средний радиус трения фрикционной группы; С - КУ обратной связи определяется по формуле:

C = Vga/r, (1.3)

где a- угол скоса гнезда под распорные элементоы УУ; остальные обозначения смотрены выше.

Анализ (1.2) показывает, что наибольшая стабильность Тп имеет место при значениях КУ C >> 1/ f. Аналогичный вывод сделан и в упомянутых выше работах. Одновременно с этим в [27] утверждается, что увеличение С свыше 4...5 нецелесообразно, так как приводит к неустойчивой работе АФМ первого поколения при вращающих моментах, близких к моменту срабатывания.

По исследованию АФМ с переменным КУ [95] показано, что практическая точность срабатывания муфты больше единицы, и приближается к единице при уменьшении величины коэффициента трения.

Исследованы упруго-предохранительные АФМ с разделением упругого и предохранительного режимов действия [13, 15]. При этом утверждается, что эти муфты обладают более высокой точностью срабатывания по сравнению с жесткими АФМ, что вызывает большие сомнения. Действительно, принцип работы упруго-предохранительных АФМ предусматривает действие упругой связи в номинальном режиме работы муфты. Номинальным является режим работы при среднем коэффициенте трения. При уменьшении коэффициента трения ниже среднего значения муфта может срабатывать в режиме упругой, т. е. аналогично муфте обычной точности срабатывания, так как в данный момент времени предохранительная часть отключена. Если номинальным считать режим работы при минимальном коэффициенте трения, при его увеличении АФМ может работать в предохранительном или упруго-предохранительном режимах. В первом случае работа АФМ аналогична работе муфты Н.Д. Вернера с ограниченной точностью срабатывания, во втором случае действие обратной связи начинается после того, как упругий момент АФМ достигнет определенной величины. Если упругий момент равен вращающему моменту при максимальном коэффициенте трения, АФМ срабатывает с обычной точностью, если же упругий момент меньше, то в пределах этой нагрузки АФМ срабатывает с обычной точностью, а в остальном диапазоне нагрузок - с повышенной точностью.

В работах [7, 25-26] приведены исследования АФМ с гибкой лентой. Установлено, что для повышения точности срабатывания отсутствует необходимость в снабжении муфты автономным УУ: его функцию выполняет сама гибкая лента за счет автоматического изменения усилия на ее набегающей ветви. Вращающий момент определяется при выделении функции приведенного коэффициента трения, приводится утверждение об общности вида расчетной формулы для определения нагрузочной способности муфт с гибкой лентой и дисковых муфт с жесткими парами терния, а также методов их исследования.

По исследованию муфты с переменной величиной КУ обратной связи [77] показали, что при стационарном режиме нагружения АФМ срабатывает при вращающем моменте, равном номинальному вращающему моменту муфты, а муфты

с переменной величиной КУ обратной связи требуют для срабатывания увеличение внешней нагрузки по отношению к номинальному вращающему моменту.

Проведенные исследования показали, что для существующей обобщенной принципиальной схемы АФМ отсутствуют решения по оптимизации величины КУ с точки зрения достижения максимальной точности срабатывания, а также по критериям стоимости привода с АФМ и его весовых показателей.

1.3.2. Исследование режима динамического нагружения

В работе [95] исследованы динамические процессы в приводе машины с муфтой Н.Д. Вернера с частичной обратной связью. В результате была разработана схема возникновения перегрузок при работе АФМ первого поколения с переменным КУ. Причиной возникновения перегрузок при работе АФМ с переменным КУ являются дополнительные затраты энергии, необходимые для перемещения тел качения относительно боковых стенок гнезд УУ и связанные с деформацией упругих элементов.

Максимальная перегрузка при работе АФМ возникает при максимальном значении коэффициента трения, если до увеличения коэффициента трения работа муфты происходила при минимальном значении коэффициента трения.

В исследовании процесса буксования упруго-предохранительной фрик- ци-онной муфты рассмотрен случай аварийной перегрузки машины по расчетной схеме, аппроксимированной двухмассовой механической системой с заделкой и

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ву Тьен Зунг, 2015 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. с. 1430633 СССР, МПК4 F16 D7/02. Предохранительная фрикционная муфта. — М.П. Шишкарев (СССР), - № 4048607/25-27; Заявлено 26.02.86; Опубл. 15.10.88. Бюл. №38. — 3 с.: ил.

2. А. с. 1504398 СССР, МПК4 F 16 D 7/02. Предохранительная фрикционная муфта. — М.П. Шишкарев (СССР), - № 4266467/25-27; Заявлено 22.06.87; Опубл. 30.08.89. Бюл.№32. — 3 с.: ил.

3. А. с. 1709138 СССР, МПК5 F 16 D 7/02. Предохранительная фрикционная муфта. — М.П. Шишкарев (СССР) - № 4721840/27; Заявлено 20.07.89; Опубл. 30.01.92. Бюл. №4. — 3 с.: ил.

4. Айвазян С.А. Исследование зависимостей: Справ. изд. / С. А. Айвазян, И. С. Енюков, Л. Д. Мешалкин - под ред. С.А. Айвазяна. - М.: Финансы и статистика. - 1985. - 487 с.

5. Александров М.П. Тормозные устройства в машиностроении / М. П. Александров - М.Машиностроение. - 1965. - 76 с.

6. Арсеньев М.Д. Опыт изготовления и испытания фрикционно-шариковой муфты инж. Вернера Н.Д. / М. Д. Арсеньев, Ю. А. Манжос // Судостроение. - 1962. - № 6. - С. 68-70.

7. Афанасьев М.К. Исследование фрикционных муфт повышенной точности ограничения нагрузки: Автореф. дис....канд. техн. наук: / М. К. Афанасьев - Киев. - 1971. - 21 с.

8. Ахназарова С.Л. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии / С. Л. Ахназарова, В. В. Кафаров - М.: Высш. школа. - 1978. - 319 с.

9. Барский И.Б. Влияние упругих характеристик ведомого диска муфты сцепления на величину передаваемого момента трения / И. Б. Барский, И. М. Эглит, В. М. Шарипов // Трение и износ, том №3. - 1982. - № 1.

10. Барский И.Б. К определению момента при включении дисковой муфты сцепления / И. Б. Барский, И. М. Эглит, В. М. Шарипов // Тракторы и сельхозмашины. - 1979. - № 3.

11. Бутенин И.В. Курс теоретической механики. / И. В. Бутенин, Я. Л. Лунц, Д. Р. Меркин - 3-е изд., исправл. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. - 1985. - В 2 т. Т. 1: Статика и кинематика. - 240 с.

12. Буфеев В.А. Внешнее трение твердых тел / В. А. Буфеев - Автореф. дис... .канд. техн. наук. - М. - 1992. - 32 с.

13. Вейц В.Л. Колебательные системы машинных агрегатов / В. Л. Вейц, А. Е. Кочура, А. И. Федотов - Л.: Изд-во ЛГУ. - 1979. - 256 с.

14. Вернер Н.Д. Фикционная муфта / Н. Д. Вернер - Авторское свидетельство -№80125. - 47 с.

15. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе / С. Н. Вешеневский - М.: Энергия. - 1977. - 431 с.

16. Волков Д.П. Исследование фрикционных муфт / Д. П. Волков // Тр. ВНИИСтройдормаш. - 1957. - Т. Вып.ХУ.- М.: Машгиз. - С. 29-35.

17. Гадолин В.Л. Машины и стенды для испытания деталей / В. Л. Гадолин, Н. А. Дроздов, В. Н. Иванов, Д. Н. Решетов, и. др - Под ред. Д.Н. Решетова. - М.: Машиностроение. - 1979. - 343 с.

18. Голоскоков Е.Г. Нестационарные колебания механических систем / Е. Г. Голоскоков, А. П. Филиппов - Киев: Наук. думка. - 1966. - 356 с.

19. Голубенцев А.Н. Динамика переходных процессов в машинах со многими массами. — М.: Киев, Машгиз, 1959.

20. Гонский Г.В. О показателях точности фрикционной предохранительной муфты с обратной силовой связью / Г. В. Гонский // Вестн. Харьк. политех. ин-та. - 1971. - Т. Вып.1.Х1У. - № 59. - С. 9-11.

21. Гратович С.А., Вархо П.А. Предохранительная муфта. — Авторское сдвидетельство. № 169357 — класс 47с,8.

22. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и детали машин / Дунаев П.Ф., Лелеков О.П. - Учебное пособие для студентов высш. учеб. заведений. - 11-е изд. -М.: Академия. - 2008. - 496 с.

23. Дьяченко С.К. Предохранительные муфты / С. К. Дьяченко, Н. Ф. Киркач - К.: Гостехиздат УССР. - 1962. - 122 с.

24. Есин Г.Д. Основы теории механизмов с центробежными связями и исследование влияния их на снижение динамических нагрузок в машинах / Г. Д. Есин - Авториферат. Челябинск. - 1970. с.

25. Есипенко Я.И. Муфты повышенной точности ограничения нагрузки / Я. И. Есипенко, А. З. Паламаренко, М. К. Афанасьев - К.: Техника. - 1972. - 168 с.

26. Запорожченко Р.М. К анализу работы предохранительных муфт с гибкими фрикционами / Р. М. Запорожченко // Изв. вузов. Машиностроение. -1971. - № 4. - С. 42-46.

27. Запорожченко Р.М. О характеристиках предохранительных фрикционных муфт повышенной точности срабатывания / Р. М. Запорожченко // Изв. вузов. Машиностроение. - 1971. - № 1. - С. 48-52.

28. Зельцерман И.М. Фрикционные муфты и тормоза гусеничных машин / И. М. Зельцерман, Д. М. Каминский, А. Д. Онопко // М.: Машиностроение. - 1965.

29. Зиновьев В.А. Основы динамики машинных агрегатов / В. А. Зиновьев, А. П. Бессонов - М.: Машиностроение. - 1964. - 239 с.

30. Иванов Е.А. Муфты приводов / Е. А. Иванов - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машгиз. - 1959. - 411 с.

31. Иванов. Е.А. Некоторые новые конструкции комплексационно-упругих и предохранительных муфт приводов. — Вестник машиностроения № 6, 1953.

32. Карамышев В.Р. Исследование защиты сельскохозяйственных машин от перегрузок упруго-предохранительными муфтами / В. Р. Карамышев // Автореф. дис....канд. техн. наук: Воронеж. - 1972. - С. 23.

33. Карпышев Н.С. Тормоза шахтных подъемных машин и лебедок. — М.: Металлургиздат, 1954.

34. Кожевников С.Н. Динамика машин с упругими звеньями / С. Н. Кожевников - Киев: Изд-во АН УССР. - 1961. - 160 с.

35. Комбалов В.С. Влияние шероховатости твердых тел на трение и износ / В. С. Комбалов - М.: Наука. - 1974. - 112 с.

36. Костерин Ю.И. Механические автоколебания при сухом трении / Ю. И. Костерин - Изд-во Академии наук СССР. - 1960. - 76 с.

37. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах / Б. И. Костецкий -Киев: Техтка. - 1970. - 396 с.

38. Крагельский И.В. Расчет, испытание и подбор фрикционных пар / -Под. ред. И.В. Крагельского. - М.: Наука. - 1979. - 268 с.

39. Крагельский И.В. Коэффициенты трения / Крагельский И.В., Виноградова И.Э. - М.: Машгиз. - 1962. - 220 с.

40. Кудинов В.А. О скачке силы трения при переходе от покоя к скольжению / В. А. Кудинов // СТИН. - 1993. - № 6. - С. 2-6.

41. Кухлинг Х. Справочник по физике: Пер с нем / Х. Кухлинг - М.: Мир. - 1982. - 520 с.

42. Лысенок Ю.В. Проектирование и тепловой расчет фрикционных предохранительных муфт сельхозмашин / Лысенок Ю.В., Балакин В.А., Сергиенко В.П. // О природе трения твердых тел:Тез. докл. Междунар. Симпозиума. - Гомель: ИММС НАНБ. - 2002. - С. 79.

43. Макаров Р.А. Тензометрия в машиностроении / Р. А. Макаров, А. Б. Ренский, Г. Х. Боркунский, М. И. Этингоф - Под ред. Р.А. Макарова. - М.: Машиностроение. - 1975. - 288 с.

44. Марюта А.Н. Фрикционные колебания в механических системах / А. Н. Марюта - М.: Недра. - 1993. - 240 с.

45. Никитин Л.В. Статика и динамика твердых тел с внешним сухим трением / Л. В. Никитин - М.: Моск. лицей. - 1998. - 272 с.

46. Новицкий П.В. Оценка погрешностей результатов измерений / П. В. Новицкий, И. А. Зограф - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние. - 1991. - 304 с.

47. Паламаренко А.З. Исследование процесса выключения предохранительных фрикционных муфт / А. З. Паламаренко - Автореф. дис... канд. техн. наук. - Киев. - 1969. - 215 с.

48. Паламаренко. А.З. К расчету многодисковой муфты инженера Н.А.

Вернера. — Известия ВУЗов. Машиностроение №8, 1965.

49. Пановко Я.Г. Устойчивость и колебания упругих систем: Современные концепции, парадоксы и ошибки / Я. Г. Пановко, И. И. Губанова - 4-е изд., перераб. - М.: Наука. - 1987. - 352 с.

50. Поляков В.С. Справочник по муфтам / В. С. Поляков, И. Д. Барбаш, О. А. Ряховский - Л.: Машиностроение. - Ленингр. отд-ние. - 1974. - 352 с.

51. Предохранительные устройства отечественных и зарубежных плугов. — И ЦИНТИАН, 1968.

52. Проскурин А.Н. Снижение динамических нагрузок в канатах грузоподъемных машин / А. Н. Проскурин, и. др // Сб."Материалы республиканской научно-технической конференции по долговечности строительных дорожных машин и автомобильного транспорта".Днепропетровск, Промшь. - 1969.

53. Ряховский О.А. Справочник по муфтам / О. А. Ряховский, В. С. Поляков - Л.: Политехника. - 1991. - 384 с.

54. Селенский И.А. О стабильности силовых характеристик фрикционных устройств / И. А. Селенский // Вестн. машиностроения. - 1970. - № 8. - С. 22-24.

55. Смирнов Н.В. Теория вероятностей и математическая статистика / Н. В. Смирнов - Избр. тр. - М.: Наука. - 1970. - 290 с.

56. Спиваков. В.Д. Настройка фрикционно-шариковой муфты предельного момента. — Судостроение. № 11, 1963.

57. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний / М. Н. Степнов - Справочник. - М.: Машиностроение. -1985. - 234 с.

58. Теодорчик К.Ф. Автоколебательные системы / К. Ф. Теодорчик - 3-е изд. - М.: Наука. - 1965. - 160 с.

59. Тепинкичиев В.К. Предохранительные устройства от перегрузки станков / В. К. Тепинкичиев // 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение -1968. - С. 112.

60. Требуков Я.Г., Златкин В.И. Фрикционная муфта. — Авторское свидетельство № 193857 — класс 47с,8.

61. Туричин А.М. Электрические измерения неэлектрических величин / А. М. Туричин - 3-е изд., перераб. - М.-Л.: Госэнергоиздат. - 1959. - 684 с.

62. Хвингия М.В. Вибрации пружин / М. В. Хвингия - М.: Машиностроение. - 1969. - 288 с.

63. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами: Пер. с англ. / Д. Химмельблау - Под ред. В.Г. Горского.- М.: Мир. - 1973. - 958 с.

64. Хованов И.М. Фрикционная предохранительная муфта / И. М. Хованов // Авторское свидетельство № 198068. - С. класс 47с,8.

65. Хованов И.М. Выбор конструктивных параметров фрикционной предохранительной муфты конструкции инженера Н.Д. Вернера / И. М. Хованов, Б. П. Назаренко // Изв. вузов. Машиностроение. - 1971. - № 1. - С. 44-47.

66. Чичинадзе А.В. Трение и износ фрикционных материалов / - Под ред. А.В. Чичинадзе. - М.: Наука. - 1977. - 136 с.

67. Шарипов В.М. Теория и проектирование фрикционных сцеплений колесных и гусеничных машин / В. М. Шарипов, и. др - М.: Машиностроение. -2010. - 170 с.

68. Шишкарев М.П. Улучшение эксплуатационных показателей адаптивных фрикционных муфт / Могография - Ростов -на-Дону: РГАСХМ. -2008. - 148 с.

69. Шишкарев М.П. Адаптивные фрикционные муфты: исследование, конструкции, расчет / М. П. Шишкарев - Ростов н/Д: Изд-во РГАСХМ. - 2002. -228 с.

70. Шишкарев М.П. Вопросы динамики привода машины с адаптивной фрикционной муфтой / М. П. Шишкарев // Вестник машиностроения. - 2004. - № 5.- С. 3-8.

71. Шишкарев М.П. Компоновочные решения приводов машин с адаптивными фрикционными муфтами / М. П. Шишкарев // Вестн. машиностроения. - 2003. - № 7. - С. 7-12.

72. Шишкарев М.П. Математические модели высокой надежности адаптивных фрикционных муфт / М. П. Шишкарев // Математические методы в технике и технологиях: Сб. тр. XVI Междунар. науч. конф. В 10 т. Т. 5. Секция 5 «Компьютерная поддержка производственных процессов» / Под общ. ред. В.С. Балакирева / РГАСХМ ГОУ, Ростов н/Д. - 2003. - C. 231-234.

73. Шишкарев М.П. Об одном условии и реализации высокой точности срабатывания адаптивных фрикционных муфт, используемых в узлах транспортного машиностроения / М. П. Шишкарев // Межвузовский сб. науч. тр. «Повышение надежности и долговечности транспортных узлов и систем» / Ростов н/Д, Рост. гос. ун-т путей сообщения. - 1997-Ч. 2. - C. 97-103.

74. Шишкарев М.П. Повышение эффективности защиты приводов машин от перегрузок адаптивными фрикционными муфтами / М. П. Шишкарев -Автореф. дис....докт. техн. наук: 05.02.02. - Ростов-на-Дону. - 2007. - 32 с.

75. Шишкарев М.П. Распределение нагрузки в муфте Н.Д. Вернера и выбор ее параметров / М. П. Шишкарев // Вестн.машиностроения. - 2001. - № 6. -C. 8-11.

76. Шишкарев М.П. Синтез и анализ адаптивной фрикционной муфты со смешанной структурой обратной связи / М. П. Шишкарев // Вестник машино строения. - 2004. - № 3. - C. 3-8.

77. Шишкарев М.П. Точность срабатывания адаптивных фрикционных муфт / М. П. Шишкарев // Тракторы и сельхозмашины. - 2009. - № 8.

78. Шишкарев М.П. Точность срабатывания адаптивных фрикционных муфт / М. П. Шишкарев // Вестн. машиностроения. - 2005. - № 12. - C. 17-18.

79. Шишкарев М.П. Уровень перегрузки при срабатывании адаптивных фрикционных муфт / М. П. Шишкарев // Вестник машиностроения. - 2006. - № 6. -C. 13-15.

80. Шишкарев М.П. Функциональный анализ внутриструктурных связей и выбор параметров фрикционных муфт повышенной точности ограничения нагрузки: Дис....канд. техн. наук / М. П. Шишкарев - Ростов н/Д. - 1991. - 258 с.

81. Шишкарев М.П. Эффективность применения адаптивных

фрикционных муфт / М. П. Шишкарев // Известия вузов. Машиностроение. - 2001. - № 1. - C. 27-31.

82. Шишкарев М.П. Влияние способа настройки адаптивной фрикционной муфты первого поколения на ее предельную нагрузкупарами / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Инновационные технологии в машиностроении и металлургии: сб. ст. VI науч.-практ. конф., 10 сент. [Электронный ресурс]-ДГТУ. -Ростов н /Д, 2014. - Секц. I - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Рег. номер 0321403678 от 11.02.2015. - 11-13 сент. 2013 г., Ростов н/Д, 2013. - C. 128-134.

83. Шишкарев М.П. Динамические режимы работы привода машин с адаптивной фрикционной муфтой / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Тракторы и сельхозмашины. - 2015. - № 5. - C. 30-33.

84. Шишкарев М.П. Исследование точности срабатывания модернизированной адаптивной фрикционной муфты первого поколения / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Сб. научных трудов международной конференции "Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 7-й международной научно-практической конференции 25 февраля — 27 февраля 2014 г., г. Ростов-на-Дону. - В рамках 17-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2014», Ростов н/Д, 2014. - C. 209212.

85. Шишкарев М.П. К вопросу о нагрузках при срабатывании адаптивных фрикционных муфт / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Инновационные технологии в машиностроении и металлургии: сб. ст. VI науч.-практ. конф., 10 сент. [Электронный ресурс]-ДГТУ. - Ростов н /Д, 2014. - Секц. I - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Рег. номер 0321403678 от 11.02.2015. - 11-13 сент.2014 г., Ростов н/Д, 2014. - C. 131-142.

86. Шишкарев М.П. Математическая модель модернизированной адаптивной фрикционной муфты первого поколения / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Сб. научных трудов международной конференции "Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 7-й международной научно-практической конференции 25 февраля — 27 февраля 2014 г., г. Ростов-

на-Дону. - В рамках 17-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2014», Ростов н/Д, 2014. - С. 281-284.

87. Шишкарев М.П. Математическая модель модернизированной адаптивной фрикционной муфты с частичной обратной связью / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Сб. научных трудов международной конференции "Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 7-й международной научно-практической конференции 25 февраля — 27 февраля 2014 г., г. Ростов-на-Дону. - В рамках 17-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2014», Ростов н/Д, 2014. - С. 284-288.

88. Шишкарев М.П. Моделирование и исследование движения привода с адаптивной фрикционной муфтой / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Сб. научных трудов международной конференции "Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 6-й международной научно-практической конференции 26 февраля — 1 марта 2014 г., г. Ростов-на-Дону. - В рамках 16-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2013», Ростов н/Д, 2013. - С. 151-154.

89. Шишкарев М.П. Настройка адаптивных фрикционных муфт с переменным коэффициентом усиления / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Трение и смазка в машинах и механизмах -2015. - № 3. - С. 36-41.

90. Шишкарев М.П. Определение параметров адаптивных фрикционных муфт с одноконтурной отрицательной обратной связью / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Тракторы и сельхозмашины. - 2014. - № 8. - С. 32-36.

91. Шишкарев М.П. Определение параметров замыкающих элементов адаптивного фрикционного контакта с косвенным регулированием / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Сб. научных трудов международной конференции "Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 6-й международной научно-практической конференции 26 февраля — 1 марта 2013 г., г. Ростов-на-Дону. - В рамках 16-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2013», Ростов н/Д, 2013. - С. 156157.

92. Шишкарев М.П. Определение параметров управляющего устройства адаптивного фрикционного контакта с косвенным регулированием / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Сб. научных трудов международной конференции "Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 6-й международной научно-практической конференции 26 февраля — 1 марта 2014 г., г. Ростов-на-Дону. - В рамках 16-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2013», Ростов н/Д, 2013. - C. 158161.

93. Шишкарев М.П. Оптимизация параметров отрицательной обратной связи в адаптивных фрикционных муфтах / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Сб. научных трудов международной конференции "Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 6-й международной научно-практической конференции 26 февраля — 1 марта 2014 г., г. Ростов-на-Дону. - В рамках 16-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2013», Ростов н/Д, 2013. - C. 161-163.

94. Шишкарев М.П. Оптимизация способа настройки адаптивных фрикционных муфт первого поколения / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Инновационные технологии в машиностроении и металлургии: сб. ст. VI науч.-практ. конф., 10 сент. [Электронный ресурс]-ДГТУ. - Ростов н /Д, 2014. - Секц. I -1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Рег. номер 0321403678 от 11.02.2015. - 11-13 сент. 2013 г., Ростов н/Д, 2013. - C. 181-187.

95. Шишкарев М.П. Практическая точность срабатывания адаптивной фрикционной муфты с переменным значением коэффициента усиления / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2014. - № 3.-C. 3-7.

96. Шишкарев М.П. Работа адаптивной фрикционной муфты с дифференцированными парами трения / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Трение и смазка в машинах и механизмах -2014. - № 8. - C. 38-42.

97. Шишкарев М.П. Синтез адаптивного фрикционного контакта с косвенным регулированием / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Сб. научных трудов

международной конференции "Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 6-й международной научно-практической конференции 26 февраля — 1 марта 2014 г., г. Ростов-на-Дону. - В рамках 16-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2013», Ростов н/Д, 2013. - C. 163-167.

98. Шишкарев М.П. Теоретические основы одноконтурной отрицательной обратной связи в адаптивных фрикционных муфтах с дифференцированными парами / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Сб. научных трудов международной конференции "Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 6-й международной научно-практической конференции 26 февраля — 1 марта 2014 г., г. Ростов-на-Дону. - В рамках 16-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2013», Ростов н/Д, 2013. - C. 167-170.

99. Шишкарев М.П. Теоретические основы одноконтурной отрицательной обратной связи в адаптивных фрикционных муфтах со всеми ведущими парами / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Сб. научных трудов международной конференции "Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 6-й международной научно-практической конференции 26 февраля — 1 марта 2014 г., г. Ростов-на-Дону. - В рамках 16-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2013», Ростов н/Д, 2013. - C. 170-173.

100. Шишкарев М.П. Уточненный расчет многодисковых адаптивных фрикционных муфт / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг // Тракторы и сельхозмашины. -2014. - № 4. - C. 18-21.

101. Шишкарев М.П. Синтез адаптивных фрикционных муфт первого и второго поколений: монография / М. П. Шишкарев, В. Т. Зунг, Ч. В. Дык - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ. - 2015. - 219 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ А

14 3 2 6 5 7

Рис. А.1. Общий вид механической части экспериментальной установки

Рис. А.2. Комплект контрольно-измерительной аппаратуры

128

5 4 1 3 2

Рис. А.3. Датчик вращающего момента

Рис. А.4. Приспособление для тарирования датчиков вращающего момента

9 4 8 7 5 3 6

2 1 10

Рис. А.5. Приспособление для тарирования

тензометрической шайбы

____т ____

Рис. Б.1. Тарированный ключ статического нагружения № 1

Опытно-экспериментальный образец АФМ первого поколения

с переменным КУ

а) муфта в сборе

б) элементы муфты

Отклонение пера, мм

25

15

1

2

5 О

10 30 50 Т, Нм

Рис. Г.1. График тарирования дат-

чиков вращающего момента

Показания индикатора (деления) 70

900 Б.н

Показания индикатора (деления) 25

15

Рис. Г.2. График тарирования тензометрической шайбы

У

/

¡.Л 0

* Г

5 15 25 35 Т, Нм

Рис. Г.3. График тарирования ключей статического наргружения

^Ч-X"-^-

^-/->-)-/--/-Ь-*-«I-

Рис. Е.1. Запись процееса срабатывания АФМ первого поколения (муфта Н.Д. Вернера)

^--^—А--^-^—^—А-^—4-

Рис. Е.2. Запись процееса срабатывания АФМ первого поколения с переменным КУ

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Блок-схема программы методики расчета

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Программа-методика расчета АФМ первого поколения с переменным КУ

Исходные данные

ТТт := 16 минималный вращающий момент z := 6 число пары трения

RH := 0.106 наружный диаметр пар трения дисков

Г := 0.03 радиус окружности, на которой расположены тела качения

Л := 0.15 коэффициент трения между нажимным диском и направляющей шпонкой

Лтнп := 0.1 минималное значение коэффициента трения

Лпак := 0.8 максималное значение коэффициента трения

d := 0.12

диаметр отверстия

D := 0.016 диаметр шарика УУ

s := 0.002 зазор между гнездами УУ и := 0.25 коэффициентширины диска

Rcp :=

4Rн

4 + и

Rв :=

Rcp-(4 - и)

4

Ь := Rн - Rв

1+

fтin

Rcp = 0.1

Rв = 0.094 Ь = 0.012 1

Стт := ■

Стах :=

Лтах ( fтin

(z - 1)-| 1 -

Лтах

1 + (z - 1)-Лтт

fтax - fтin + z-Стт-Лтах-Лтт z-Лтт-Лтах

Стт = 0.598

Стах = 2.056

Fn :=

Tтin-(1 + z-Cтin-fтin)

z ^ср-Лтт Fpтin := (z - 1) Тп-Стт-

fтin

Fn = 363.14

[ 1 + ^ - 1)-Стт-Лтт] FPтin = 83 546

С0 :=

Fpтin

С0 = 4.177 х 10

А

tg(amin) :=

amin := atan

СТНПГ Rcp

СТ^Л 180

amin = 10.188

Xmax :=

Rcp ) ж

ттмщ' fmax - Лпт + z•Cmin•fmin•fmax 2f1

С ^ Rcp•z•fmin•fmax

2

г rCo•(Xmax)

Ymax := Xmax•f1•2— +-+

d 2ттНп

d

tg(amin) = 0.18

Xmax = 6.936х 10

У0 :=-

2УI + tg(amin)2

Yl := Ymax - у0

^тшх := 2•asin

Y1 | 180

2т ) ж

AT :=

d^тШх - 4^x7^

2^11 + tg(amm)'

у0 = 7.874 х 10

Yl = 2.404 х 10"

у1Т1ах = 4.593

АТ = 1.763

- 3

Ymаx = 0.01

ТТШХ := Tmin + АТ

ТТШХ = 17.763

a := atan

Cmax г Rcp

е := Y1 +

-•(! - cos(a))

a = 0.554

+ s + 0.002

Максимальная сила сжатия пружины 12

^ - 1)-ТТШХ

Fmаx :=-tan(a)

z г

е = 7.6 х 10

Fmax = 305.058

По ГОСТ 13764-86 - 13776-86 выбираем параметры пружины

Диаметр проволоки dn12 := 0.0085

Наружный диаметр пружины D12 := 0.07

Жесткость пружины

3Н

с12 := 42.18103 —

Найбольший прогиб одного витка ^з := 7.48510

D

D

3

3

м

м

м

3

м

Число рабочих витков 78500- 106^п124

п :=-

с12-8-(D12 - dn12) п = 5.221

Fтax

^ =- _ 3

' с12 s3 = 4.87х 10 3

Число поджатых витков П2 := 2

Число зашлифованных витков пз := 1.5

Полное число витков

п1 := п + 2

13 := (п1 + 1 - пз) ^п12 |3 = 0 057

Длина пружины в свободном состоянии 10 := 13 + s3 10 = 0.062

Шаг пружины t := dn12 + s13 t = 0.016

Максимальная сила сжатия пружины 14

^ - 1)-Ттт(tg(aтin) 2 Л

F14тax :=-1----f1 I ,_. . „^ ,„_

z ^ г d ) F14тax = 46.537

По ГОСТ 13764-86 - 13776-86 выбираем параметры пружины Диаметр проволоки dn14 := 0.004 м

Наружный диаметр пружины D14 := 0.042

м

Жесткость пружины с14 := 5.76-103 —

Найбольший прогиб одного витка s14 := 3.89410"

Число рабочих витков 78500-106-dn144

м

- 3

п :=

3

с14-8-(D14 - dn14) п = 7.948

F14тax

s3 := с14 s3 = 8.079 х 10- 3

Число поджатых витков П2 := 2

Число зашлифованных витков пз := 1.5

Полное число витков

п1 := п + 2

Длина пружины в свободном состоянии 10 := (п1 + 1 - пЗ)- dn14 + s3 10 = 0.046 Шаг пружины т := dn14 + s14 t14 = 7.894х 10- 3

м

Расчет ожидаемого технико-экономического эффекта от внедрения АФМ первого поколения с переменным КУ

Проведем сравнительный расчет стоимости привода с базовым вариантом АФМ первого поколения и с АФМ первого поколения с переменным КУ.

В качестве объекта для внедрения АФМ первого поколения с переменным КУ взят привод в конструкции станка для резки арматуры СМЖ-172 А.

Проблема оптимизации стоимости привода с АФМ была рассмотрена в работе [74]. Результаты данной работы показывают, что зависимость между коэффициентом точности АФМ Кт и коэффициентом запаса прочности деталей привода П выражается соотношением:

К < 1+АДКТ1 -1) = 1 + ч-р^. (П1.1)

Нн

Отсюда

Л = (Кт - 1)РН +Р2Н (П1.2)

Для расчета коэффициентов запаса, необходимых для обеих исследуемых муфт воспользуемся экспериментальными данными, полученными в главе 3.

При расчетах показатели, относящиеся к базовому варианту АФМ обозначены индексом "баз.", а показатели по проектируемой АФМ - "пр."

Л баз. = (Кт - 1)Рн + Р2н = (2,94 -1) -1,25 +1,5625 = 3,9875 Лпр. = (Кт - 1)Рн + Р2н = (1,093 -1) -1,25 +1,5625 = 1,67875

Коэффициент запаса АФМ первого поколения с переменным КУ является условным. Это означает, что для получения того же запаса прочности, что и при установке АФМ базового варианта, требуется меньший коэффициент запаса прочности деталей, входящих в рассматриваемый узел, что позволяет снизить их стоимость (Рн = 1,25).

Найдем зависимость между стоимостью привода и величиной КУ. Для нахождения указанной зависимости воспользуемся соотношением, связывающим общую массу привода машинного агрегата и коэффициент запаса прочности дета-

лей и узлов [74]:

G, = О,

01 М1

/ \ Ы+1

(П1.3)

PFni у

где О01 - текущая общая масса привода; ОМ1 - текущая масса АФМ; q - коэффициент, определяющий соотношение между исходными значениями массы привода Оп и коэффициента запаса прочности n, кг: при массе привода Оп = 71 кг q = 16.

p - коэффициент, определяющий соотношение между исходными значениями массы муфты Ом и силы натяжения пружины Fп, кг/Н, p = 0,05; ^ - текущая величина коэффициента запаса прочности; На основании вывода, изложенного в [28, 72], можно записать:

Ом = pFrn, (П1.4)

Исходя из формулы настроечного вращающего момента, полученной в главе 4, соотношения, определяющие силу пружины Fm- запишутся в виде:

F б =-^ном--(П1.5)

п баз. ß r f v f

Ни ср^ min

F = Тном L1 + (Z Cfmin ] (П1 6)

п пр. ß R f \ ■ )

Нн срУ min

С учетом зависимостей (П1.5) и (П1.6) соотношение (П1.4.) запишем в виде

Ом баз = Р TR0M = Ю,67кг; (П1.7)

г'н ср^ min

Ом пр = рУ'")м ^ + (Z-1) Cfmin ] = 13,856кг. (П1.8)

м пр. г R Т? /

Zßи Rср./min

Подставив Ом1, n, Kт1 и Fm в (П1.3) , найдем:

Оо баз. = 10,67

^16 • 3,9875

+1

v 10,67 у

= 74,47 кг;

Оо Пр.= 13,856

/16 • 1,67875

---+1

v 13,856 у

40,7 кг.

Снижение общей массы привода, с учетом разницы в массах муфт, составит 33,77 кг, т.е. на 45,3% от изначальной массы. Снижение себестоимости по отдельным деталям привода дано в таблице П. 1.

Таблица П.1 - Показатели стоимости основных материалов привода.

Наименование Материал Масса базовая кг. Стоимость материала базовая, руб. Стоимость материала проектная, руб.

Болт откидной СМЖ-172А.09.000 0,021 368 368

Кожух СМЖ-172А.07.000 20,2 4250 4250

Нож СМЖ-172А.08.000 0,521 1280 1280

Палец СМЖ-172А.03.003 2,54 1453 1120

Вал эксцентриковый СМЖ-172А.00.031 15,4 3497 3050

Гайка СМЖ-172А.00.009 0,023 421 421

Шайба 45.01.05 ГОСТ 11872-73 0,038 639 639

Шайба СМЖ-172А.00.027 0,296 752 752

Маховик СМЖ-172А.00.018 18,5 1002 1002

Шестерня СМЖ-172А.00.019 3,3 6440 6002

Крышка (4шт.) СМЖ-172А.00.017 0,042 1011 1011

Подшипник (4шт.) 7511А ГОСТ 27365-87 0,878 558 350

Вал СМЖ-172А.00.028 11,47 2469 210

Вал приводной СМЖ-172А.00.016 11,92 2813 2305

Втулка (2шт.) СМЖ-172А.01.001 1,89 1570 1570

Упор (Рольганг) СМЖ-172А.02.000 2,38 1890 1500

Стойка СМЖ-172А.00.034 0,76 1000 1000

Винт репления ножа Сталь 45Х 0,012 225 225

Болт крепления Сталь 45Х 0,018 225 225

Предохранительная муфта Гном =16,4 Н/м 4,3 3000 4700

Итого 34863 33870

Ввиду того, что уменьшение коэффициента запаса сказывается на габаритных размерах деталей и их массе, но значительно не влияет на состав формообразующих операций, данные в таблице П.1 отражают снижение затрат на материалы. Также стоит отметить, что стоимость болтов, кожуха, ножа, маховика, крышек, втулок, стойки, винта крепления ножи не изменялась, т.к. параметры данных сборочных единиц определяются кинематикой привода. В результате общее снижение себестоимости по основным материалам привода составит 993 руб. При годовой программе выпуска в 400 шт. экономический эффект составит 397200 руб.