Совершенствование адаптивной фрикционной муфты в составе привода машин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, кандидат наук Чан Ван Дык

• Чан Ван Дык
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Чан Ван Дык

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ В МАШИНОСТРОЕНИИ АДАПТИВНЫХ ФРИКЦИОННЫХ МУФТ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ С РАЗДЕЛЬНЫМ СИЛОВЫМ ЗАМЫКАНИЕМ

1.1. Требования, предъявляемые к адаптивным фрикционным муфтам

1.2. Классификации адаптивных фрикционных муфт второго поколения,

в том числе с раздельным силовым замыканием

1.3. Анализ исследований адаптивных фрикционных муфт второго

поколения с раздельным силовым замыканием

1.3.1. Режимы стационарного нагружения

1.3.2. Режимы динамического нагружения

1.4. Основные направления совершенствования АФМ второго поколения

1.5. Выводы

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ТЕОРИИ АДАПТИВНЫХ

ФРИКЦИОННЫХ МУФТ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ С АВТОНОМНЫМ СИЛОВЫМ ЗАМЫКАНИЕМ

2.1. Обоснование применения автономного силового замыкания

в адаптивных фрикционных муфтах

2.2. Разработка и исследование статических режимов нагружения АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием

2.2.1. Разработка математической модели АФМ второго поколения

с автономным силовым замыканием

2.2.2. Исследование форм нагрузочной характеристики АФМ

2.2.3. Исследование точности срабатывания АФМ

2.2.4. Исследование нагрузочной способности АФМ

2.3. Исследование режима динамического нагружения привода с АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием

2.5. Исследование тепловых процессов в АФМ

с автономным силовым замыканием

2.6. Выводы

ГЛАВА 3. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ПРИМЕНЕНИЯ АФМ В ПРИВОДАХ

МАШИН

3.1. Распределение нагрузки в приводах машин с предохранительной муфтой

3.2. Выбор типа АФМ для привода машин

3.3. Влияние точности срабатывания АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием на её массу

3.4. Выбор оптимальной точности срабатывания АФМ

3.5. Обоснование эффективности применения АФМ в приводе машины

3.6. Выводы

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

АДАПТИВНОЙ ФРИКЦИОННОЙ МУФТЫ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ С АВТОНОМНЫМ СИЛОВЫМ ЗАМЫКАНИЕМ

4.1. Цель и задачи экспериментальных исследований

4.2. Программа и методика экспериментальных исследований

4.3. Технические и измерительно-регистрирующие средства для проведения экспериментальных исследований

4.4. Содержание экспериментальных исследований АФМ

4.6. Анализ и обсуждение полученных результатов

4.7. Выводы

ГЛАВА 5. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1. Разработка методики расчёта и проектирования АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием

5.2. Настройка АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием

5.3. Условия, области применения АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием

5.4. Вывод

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование адаптивной фрикционной муфты в составе привода машин»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы работы. В современной технике повышение производительности машин основано на повышении надёжности их работы, увеличении рабочих скоростей и нагрузок. В связи с этим предъявляются повышенные требования к устройствам, предохраняющим детали и узлы машин от перегрузок и выхода их из строя.

Для решения указанной задачи предназначены и широко применяются в приводах машин предохранительные муфты, в том числе устройства, принцип действия которых основан на передаче предельной нагрузки с использованием трения. Существенный недостаток муфт данного типа, заключающийся в нестабильности предельной величины передаваемой нагрузки, привел к созданию предохранительных фрикционных муфт повышенной точности ограничения нагрузки, называемых адаптивными фрикционными муфтами (АФМ).

Проявляемый в последнее время научный и технический интерес к адаптивным механическим приводам машин обусловлен их потенциальными возможностями к автоматическому регулированию скорости выходного звена, зависящей от приложенной к нему нагрузки, силы или момента сопротивления, например, в механизме, разработанном в НПО «Зубчатая бесступенчато регулируемая передача» (г. Казань). Вместе с тем, приводы данного типа отличаются повышенной сложностью и не способны ограничивать заданную предельную величину нагрузки, что не решает задачу по защите приводов от перегрузок.

Механические приводы машин, выполненные по классическим схемам, в настоящее время находят широкое применение в самых различных областях машиностроения и других отраслей техники. Как правило, обязательным для таких приводов является применение предохранительного устройства, защищающего наиболее слабое звено привода.

Ранее исследованные варианты АФМ второго поколения с раздельным силовым замыканием показали более высокую эффективность защиты приводов машин от перегрузок, в основном, за счёт повышенной точности срабатывания и ви-

доизменённой формы нагрузочной характеристики. Вместе с тем, исследования показали недостаток схем раздельного замыкания в оптимальном использовании усилий пружин.

Недостаточные системные исследования АФМ не позволили разработать методики их расчёта и проектирования с учетом влияния собственных характеристик муфт на технические показатели приводов машин.

Изложенное выше позволяет считать задачу исследования, заключающуюся в синтезе конструктивной схемы АФМ второго поколения с автономным (независимым) силовым замыканием в составе привода машин и в разработке научно обоснованной инженерной методики её расчёта и проектирования, с учетом технических показателей приводов машин, актуальной.

Цель работы - разработка элементов теории АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием для повышения точности срабатывания и нагрузочной способности муфт.

Задачи исследования:

- разработать конструктивную схему и математическую модель АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием, исследовать её статический, динамический режимы нагружения, нагрузочные характеристики и тепловой процесс при её срабатывании;

- изучить влияние эксплуатационных характеристик АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием на технико-эксплуатационные показатели привода машины;

- проведение экспериментальных исследований и апробация на модели АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием;

- разработать методику расчёта и проектирования АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием.

Объект исследования. Процессы, происходящие в АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием в составе привода машин.

Предмет исследования. АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием и приводы машин.

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

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана математическая модель АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием, позволившая определить наилучшую форму нагрузочной характеристики и параметры муфты для достижения высокой точности срабатывания и номинальной нагрузочной способности (п. 2 паспорта специальности);

- исследован тепловой процесс при срабатывании АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием, в результате чего найдена закономерность изменения температуры нагрева пар трения и величины коэффициента трения в функции времени буксования, что позволило определить изменение момента сил трения муфты в процессе буксования (п. 1 паспорта специальности);

- найдены закономерности, отражающие влияние эксплуатационных показателей - нагрузочной способности, точности срабатывания и места установки АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием в приводе на его технические характеристики, что позволяет минимизировать массогабаритные показатели привода и машины в целом (п. 2 паспорта специальности).

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов подтверждена использованием математических моделей, сходимостью теоретических результатов с данными эксперимента по статистическим критериям.

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

- обоснование принципа применения автономного силового замыкания в АФМ второго поколения;

- формы нагрузочной характеристики АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием;

- влияние времени буксования АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием на температуру нагрева пар трения;

- влияние нагрузочной способности, точности срабатывания АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием в приводе машины на его технические характеристики;

- научно обоснованная инженерная методика расчёта и проектирования, принципы настройки АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием.

Теоретическая значимость результатов работы заключается в том, что разработанная концепция развивает представления о способах повышения точности срабатывания адаптивных фрикционных муфт второго поколения с раздельным силовым замыканием. Предложенные теоретические положения расширяют методологические подходы к развитию способа применения раздельного силового замыкания в предохранительных фрикционных муфтах адаптивного типа. Рассмотренные теоретические основания применения адаптивных фрикционных муфт второго поколения с автономным силовым замыканием вносят вклад в теорию применения предохранительных устройств в приводах машин.

Практическая ценность и реализация результатов работы:

- разработана научно обоснованная инженерная методика расчёта, проектирования АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием, позволяющая создавать муфты с высокой нагрузочной способностью и точностью срабатывания, в том числе при неопределённой максимальной величине коэффициента трения;

- разработаны методические указания по настройке АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием;

- разработаны рекомендации по ограничению времени буксования АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием, обеспечивающему повышению срока службы пар трения;

- результаты исследования в виде разработанной методики расчёта и проектирования АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием приняты к внедрению в ООО «Ростовский прессово-раскройный завод», г. Ростов на Дону.

Апробация работы. Основные положения, результаты и выводы по диссертационной работе докладывались и обсуждались на 7-й, 9-й и 10-й международ-

ных научно-практических конференциях «Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения», 25-28 февраля 2014 г., г. Ростов н/Д; 2-4 марта 2016 г., и 1-3 марта 2017 г., г. Ростов н/Д, на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, Донской государственный технический университет, г. Ростов н/Д, 2014-2017 гг.

Публикации. Основные положения, выводы и результаты диссертации опубликованы в 17 печатных работах, в том числе 9 в журналах, входящих в «Перечень ведущих научных журналов и изданий», и 1 научной монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация общим объёмом 184 страницы состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы из 111 наименований, включает 39 рисунков, 9 таблиц и приложения на 16 страницах. Основной текст диссертации изложен на 161 страницах машинописного текста.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ В МАШИНОСТРОЕНИИ АДАПТИВНЫХ ФРИКЦИОННЫХ МУФТ

ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ С РАЗДЕЛЬНЫМ СИЛОВЫМ ЗАМЫКАНИЕМ

1.1. Требования, предъявляемые к адаптивным фрикционным муфтам

В основу существующих АФМ, несмотря на многообразие их конструкций, положен единый принцип: пропорциональное вращающему моменту муфты изменение силы прижатия друг к другу пар трения в зависимости от текущего значения коэффициента трения [11, 13]. Реализация этого принципа осуществляется за счёт управляющего устройства (УУ), которое создаёт распорную силу, имеющую противоположное усилию замыкания пар трения направление, что компенсирует изменение вращающего момента муфты. УУ характеризуется коэффициентом усиления (КУ), величина которого влияет на показатели АФМ. Важнейшими из них являются нагрузочная способность и точность срабатывания [13, 58, 69].

Исходя из функций АФМ в приводе машины и их отличительной особенности, установлены предъявляемые к ним требования:

- достаточная нагрузочная способность. Муфты, в том числе и АФМ, как звено в кинематической цепи, предназначены, прежде всего, для передачи вращающего момента от двигателя на рабочий орган машины. Следовательно, АФМ должны обладать способностью передачи вращающего момента, требуемого для нормального хода технологического процесса при заданных габаритных размерах муфты. По сравнению с обычной предохранительной фрикционной муфтой при одинаковых конструктивных параметрах АФМ обладает меньшей нагрузочной способностью из-за наличия УУ. Поэтому для достижения наибольшей нагрузочной способности необходимо при проектировании муфты стремиться к минимальному значению распорной силы путём рационального подбора конструктивных параметров.

- высокая точность срабатывания, определяемая способностью стабилизировать величину вращающего момента при изменении внутренних и внешних факторов. Для АФМ основным фактором является изменение коэффициента трения между фрикционными поверхностями, которое носит случайный характер.

Точность срабатывания АФМ увеличивается с ростом КУ, а нагрузочная способность уменьшается. Такое противоречие обусловливает необходимость решения оптимизационной задачи при проектировании привода машин с АФМ.

- относительная простота конструкции. Использование АФМ с повышенной точностью срабатывания позволяет существенно снизить величину действующих на детали привода машин перегрузок и за счёт этого уменьшить их мас-согабаритные характеристики и стоимость. Однако существенным недостатком АФМ по сравнению с фрикционной муфтой обычной точности срабатывания является более сложная конструкция вследствие наличия УУ. При разработке и проектировании АФМ с заданными эксплуатационными показателями упомянутый недостаток указывает на необходимость стремиться к относительной простоте конструкции муфты.

1.2. Классификации адаптивных фрикционных муфт второго поколения

АФМ могут быть классифицированы по различным признакам, к которым относятся форма трущихся поверхностей фрикционного узла (дисковые, конусные и ленточные), конструктивные особенности УУ (с шариками, роликами, кулачками, с гидравлической обратной связью...), угловая жёсткость (упругие и жёсткие) и величина сигнала обратной связи (с частичной и полной обратной связью) [5].

Эволюционная классификация, разработанная М.П. Шишкарёвом [70], показала, что основная принадлежность АФМ к какому-либо классу - тип обратной связи. Последний определяет структурно-функциональную схему, устанавливающую характер внутриструктурных связей. В соответствии с этим все существующие АФМ разделены на 3 поколения, в которых каждое последующее поколение принципиально обеспечивает более высокую стабилизацию вращающего момента по сравнению с предыдущим поколением для сопоставимых значений изменения распорной силы.

Структурно-функциональная схема АФМ второго поколения, представленная на рис. 1.1, построена на основе отрицательной одноконтурной обратной связи с двумя фрикционными группами - основной (ГФ1), охваченной обратной связью и

дополнительной (ГФ2), не охваченной обратной связью [58, 70]. Обратная связь создаётся с помощью УУ, содержащего чувствительный элемент ЭЧ и сумматора.

С - нажимной диск. Входной

УФ

ЛО

УН

Ж.

о

Дор

0</И<1

УУ

т

т

эч

«т-

271тт

тЪТЩТМ

сигнал ш^Т(г)[Т2(г)]. УУ

задаётся выходным параметром (г)[ Т (г)] АФМ, который зависит от текущего значения возмущающего воздействия /(г) (коэффициента

Рис. 1.1. Структурно-функциональная схема АФМ трения). Задающее воздей-второго поколения ствие ^ нажимного узла ун

в процессе автоматического регулирования неизменно.

Отметим, что в АФМ первого поколения входной сигнал УУ содержит только составляющую, нелинейно зависящую от возмущающего воздействия /(г). Вследствие этого изменение управляющего воздействия ^ (г) и выходного параметра АФМ т(г) носит одинаковый характер, что приводит к ограничению стабильности последнего.

В АФМ второго поколения на входе УУ, кроме нелинейно зависящей от возмущающего воздействия /(г) составляющей, формируемой выходным сигналом группы т (г) (как в АФМ первого

поколения), выходной сигнал зч ГТГ УН ^ группы Т2 (г) дополнительно

формирует ещё одну линейную зависящую от / (г) составляющую, что позволяет приблизить закономерность изменения управляющего воздействия ^ (г) (рис. 1.2, б,

а) б) /к

Рис. 1.2. Принципиальная схема и характеристики АФМ второго поколения

/

кривая 2) к требуемой (кривая 3); это влияет на стабильность вращающего момента.

Особенность АФМ данного класса заключается в возможности выполнения равенства ^ = ^ ), поэтому график нагрузочной характеристики имеет два участка,

разделённых величиной коэффициента трения / = /к; прямая 4 иллюстрирует режим

работы АФМ с положительной обратной связью.

Созданы модифицированные варианты АФМ второго поколения, особое место в которых занимают классы АФМ с раздельным силовым замыканием основной и дополнительной фрикционных групп. Эти муфты имеют более высокую точность срабатывания, а их кривая нагрузочная характеристика может иметь максимум внутри интервала изменения коэффициента трения (рис. 1.2, б, кривая 5). В последнее время разработаны первый и второй модифицированные варианты АФМ с раздельным силовым замыканием.

Классификация существующих АФМ приведена ниже.

1.1.3. Анализ исследований адаптивных фрикционных муфт второго поколения с раздельным силовым замыканием

1.3.1. Режимы стационарного нагружения

Основы расчёта и проектирования предохранительных фрикционных муфт по-

вышенной точности ограничения нагрузки созданы учёными Есипенко Я.И., Афанасьевым М.К., Паламаренко А.З., Петриченко В.А., Карамышевым В.Р., Гонским Г.В., Запорожченко Р.М., Волковым Л.П., Ховановым И.М. и другими. В последнее время заметный вклад в совершенствование этих муфт внёс Шишкарев М.П.

В работах [13-14] Запорожченко Р.М. утверждает, что все АФМ, несмотря на разнообразие конструкций муфт в целом и УУ в частности, имеют одинаковую форму зависимости момента срабатывания (Тп) от коэффициента трения (/):

Тп = FR (1.1)

п ср 1 + С/

где ¥ - сила прижатия дисков трения пружиной, Яср - средний радиус трения, г - число поверхностей трения, С - конструктивный коэффициент, зависящий от размеров муфты.

В тех же работах автор сделал важный вывод о том, что возрастание параметра С приводит к большей стабильности приведённого коэффициента трения, определяющей повышенную точность срабатывания муфты. Оптимальная величина С, по мнению автора, находится в интервале 2.6.

В работах Полякова В.С. и Барбаша И.Д. [33], Нартова П.С., Карамышева В.Р., Попова Е.М., Шапиро И.И. [18, 28] в качестве основного параметра УУ устанавливается также конструктивный параметр С и выявляется влияние его величины на стабильность передаваемого момента.

Афанасьев М.К. [5] предлагает в качестве характеристики УУ применять показатель, определяющий степень использования УУ величины вращающего момента. Данный показатель Запорожченко Р.М называет передаточным отношением УУ [14]. Общий характер влияния передаточного отношения УУ на рассеивание предельного момента имеет ту же тенденцию, что и параметр С: увеличением передаточного отношения УУ повышается точность ограничения нагрузки.

Определённый эффект повышения точности срабатывания муфт может быть достигнут путём рационального выбора геометрической формы фрикционных поверхностей или подбора фрикционных материалов. По оценке М.М. Саверина,

Л.И. Малых и В.К. Тепинкичиева [38], дисковые муфты имеет более высокую точность срабатывания по сравнению с конусными муфтами. В.К. Тепинкичиев считает, что пара трения «сталь - текстолит» является малочувствительной к отрицательным воздействиям на коэффициент трения таких факторов как давление, скорость нарастания нагрузки, время неподвижного контакта поверхностей трения перед срабатыванием и явление «схватывания»

В работах [5, 10, 31] приведены теоретические исследования муфты инж. Н.Д. Вернера (базовый вариант АФМ первого поколения), получена расчётная формула, определяющая зависимость величины предельного вращающего момента от коэффициента трения (см. формулу (1.1)). При рассмотрении состояния равновесия элементов УУ найден конструктивный параметр С - коэффициент усиления УУ, который имеет вид:

С = —^ . г

где г, а - геометрические параметры УУ.

В работах [1, 57-58, 67, 90] приведены результаты исследований

I ^

АФМ второго поколения (базовый

вариант), принципиальная схема которой представлена на рис. 1.3. Две соосные полумуфты 1 и 2, связанные между собой двумя фрикционными группами - основная (ОФГ), состоя-

(1.2)

А-А

Рис. 1.3. Базовый вариант АФМ второго поколения

щая из дисков трения 3 и 4, и дополнительная (ДФГ), в состав которой входят нажимной диск 5 и диск 6. Диски трения 3 связаны со ступицей нажимного диска 5 способом, который позволяет им перемещаться относительно ступицы в осевом направлении. Диски 4 и 6 связаны аналогичным способом с барабаном полумуфты 2. Нажимной диск 5 не имеет кинематической связи со ступицей полумуфты 1 в окружном направлении. Управляющее устройство (УУ) выполнено в виде тел качения 7, которые размещены в скошенных гнёздах, выполненных на обращён-

ных одна к другой торцевых поверхностях нажимного диска 5 и упорного диска 8, жёстко закреплённого на ступице полумуфты 1 (рис. 1.3, сечение А-А). Пары трения ОФГ и ДФГ замыкаются пружиной 9, поставленной с предварительным натяжением. Для уменьшения трения между прижимным диском 10 и пружиной установлен упорный подшипник 11. Особенностью конструкции данной АФМ является ДФГ, которая, в отличие от ОФГ, не охвачена отрицательной обратной связью.

Разработана математическая модель базового варианта АФМ второго поколения:

^-гчЩ^ (1-3)

где z- число пар трения ОФГ, z - число пар трения ДФГ. Остальные обозначения см. выше.

Также указано на то, что наличие в конструкции муфты ДФГ, не охваченной обратной связью, величина КУ должна быть ограничена сверху значением

C (1.4)

Z\J max

где Jax - максимальная величина коэффициента трения.

Исследование точности срабатывания АФМ второго поколения [1, 68, 93] показало, что она имеет преимущество перед АФМ первого поколения при одинаковых конструктивных параметрах.

В работе [90] приведены результаты исследования режима работы АФМ второго поколения в режиме положительной обратной связи. Установлено значение коэффициента трения, разделяющее работу АФМ на два режима: с отрицательной и положительной обратной связью. Показано, что при работе муфты в упомянутом режиме точность срабатывания резко снижается.

В этой же работе обосновано введение раздельного силового замыкания пар трения ОФГ и ДФГ. Исследован процесс формирования управляющего воздействия УУ (распорная сила) и сделан вывод о том, что закономерность изменения распорной силы в зависимости от коэффициента трения приближается к требуе-

мой величине при уменьшении момента сил трения ДФГ. Это может быть осуществлено за счёт уменьшения усилия замыкания пар трения ДФГ путём введения раздельного силового замыкания.

В работах [25, 88-89, 98, 100] приведены исследования АФМ второго поколения с раздельным сило-

вым замыканием, принципиальная схема которой представлена на рис. 1.4. В соответствии со схемой, пружина 10 осуществляет общее замыкание ОФГ (пар трения 3-4) и ДФГ (пар трения 5-6), а пружина 11

13 10

Рис. 1.4. Принципиальная схема первого варианта АФМ второго поколения с раздельным силовым замыканием

дополнительно замыкает ОФГ. Данная конструкция является первым вариантом АФМ второго поколения с раздельным силовым замыканием. Математическая модель муфты имеет следующий вид:

2 - 2 (!- п)(22С/ -1)

Тп = ^ Я/

(1.5)

1 + (2 - 22)С/

где ^ - сила натяжения пружины 10; - число пар трения, непосредственно связанных со ступицей полумуфты 1; п - коэффициент: п = / , - сила натяжения пружины 11, п < 1.

Ограничение величины КУ для данного варианта АФМ имеет следующий вид:

С < = , \ . . (1.6)

пред.

2 (1 - П ) /шах"

В работе [25] на основе анализа математической модели показано, что АФМ может иметь две различные формы нагрузочной характеристики:

1) кривая, возрастающая в интервале значений коэффициента трения /тт ■ • -/шах (Лш1 ~~ минимальное значение коэффициента трения);

2) кривая, имеющая точку максимума внутри указанного интервала, исключая

его граничные значения, при которых величины вращающего момента одинаковы. Установлены условия реализации обеих форм, которые зависят от значения

КУ.

Исследованы точность срабатывания и нагрузочная способность АФМ [25, 80, 98]. Показано, что она имеет более высокую точность срабатывания и нагрузочную способность по сравнению с базовым вариантом (рис. 1.3) при одинаковых конструктивных параметрах муфт.

В работе [25] приведены результаты экспериментального исследования АФМ с раздельным силовым замыканием. Получены значения коэффициентов точности АФМ, которые составили 2,79 для АФМ с первой формой и 1,56 для АФМ с второй формой нагрузочной характеристики. В работах [83,

6 11 /9

99] приведены результаты исследова- | а^ ния второго варианта АФМ с раздельным силовым замыканием, принципиальная схема которого показана на рис. 1.5. В отличие

А-А

Рис. 1.5. Принципиальная схема второго варианта АФМ с раздельным силовым замыканием

от первого варианта, в конструкции второго варианта АФМ левый торец пружины 11, замыкающей пар трения ДФГ, опирается на жёсткий упор 12. За счёт этого усилие замыкание пар трения ОФГ определяется суммой сил натяжения пружин 9 и 11. На основе синтеза схемы раздельного силового замыкания найдена математическая модель АФМ:

.2 (1 - П ) + - С/

гр7 _ -р

" = п ^ " 1 + (2 - 1)С/

(1.7)

где - сила натяжения пружины 9; п = (- сила натяжения пру-

жины 11). Остальные обозначения см. выше.

Установлено ограничение величины КУ для обеспечения работы муфты с отрицательной обратной связью в интервале значений коэффициента трения:

1 + n

C < СПр6д.= . (1.8)

ZlJ max

Согласно работе [99], второй вариант АФМ с раздельным силовым замыканием, как и первый вариант, может иметь две формы нагрузочной характеристики. Найден способ их реализации. Решением является ограничение максимального значения КУ для реализации первой формы нагрузочной характеристики, и фиксированное значение КУ для второй формы нагрузочной характеристики.

В работе [82] приведён анализ точности срабатывания первого и второго вариантов АФМ с раздельным силовым замыканием. Авторы выполнили сравнение точности срабатывания двух вариантов на основе одинаковых конструктивных параметров муфт и равных сумм усилий натяжения пружин, замыкающих ОФГ и ДФГ. Результаты исследования показали, что точность срабатывания второго варианта выше, чем точность срабатывания первого варианта АФМ при реализации той или другой формы нагрузочной характеристики.

В настоящее время вопросам разработки новых конструктивных решений предохранительных фрикционных муфт за рубежом также уделяют большое внимание.

Фирма MAGNA Powertrain (США) разработала фрикционную муфту, которая имеет две группы дисков. Первая включает группу дисков, имеющих форму усечённого конуса, а вторая имеет группу дисков, которые сопрягаются с дисками в виде усечённого конуса. Такая особая форма трущихся поверхностей фрикционных элементов муфты позволяет эффективно обеспечить ограничение вращающего момента [103].

В муфте фирмы NSK-Warner K.K применяется подобный способ ограничения вращающего момента. Отличительная особенность указанной муфты заключается в применении наружных и внутренних пластин с рифлениями и наклеиваемыми фрикционными накладками [108].

Другой способ ограничения вращающего момента реализуется в муфте, разрабо-

танной и запатентованной формой Yamada Hatsudoki KK (Япония). Муфта предназначена для двигателей транспортных средств. Она содержит фрикционные диски, пружину и средства приложения сил для поджима дисков [104].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чан Ван Дык, 2018 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. Длоугий В.В. Приводы машин: Справочник / В.В. Длоугий, Т.М. Муха, А.П. Цупиков и др - Л.: Машиностроение. - 1982. - 383 а

3. Авдеев Д.Т. Гистерезис при трении покоя / Д.Т. Авдеев, Н.П. Семенихин // Трение и износ. - 1998. - № 19, № 6. - С 694-697.

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 а

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

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

7. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе / С.Н. Вешеневский - М.: Энергия. - 1977. - 431 а

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

9. Добровольский В.А. Детали машин. Учеб. для машиностроит. вузов. 7-е изд / В.А. Добровольский, К.И. Заблонский, С.Л. Мак, А.С. Радчик, Л.Б. Эрлих

- М.: Машиностроение. - 1972. - 503 а

10. Дьяченко С.К. Предохранительные муфты / С.К. Дьяченко, Н.Ф. Киркач - Киев: Гостехиздат УССР. - 1962. - 122 а

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

12. Жуков К.П., Проектирование деталей и узлов машин / К.П. Жуков, Ю.Е. Гуревич - М.: Изд-во «Станкин». - 1999. - 615 а

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

14. Запорожченко Р.М. Оптимальные характеристики предохранительных фрикционных муфт повышенной точности срабатывания / Р.М. Запорожченко // Изв. вузов. Машиностроение. - 1972. - Т. 7. - С 32-36.

15. Запорожченко Р.М. К вопросу об эффективности фрикционных предохранительных муфт с точки зрения снижения веса приводов / Р.М. Запорожченко // Вестн. Харьк. политех. ин-та. - 1971. - № 58. - С 16-19.

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

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

- 238 а

18. Карамышев В. Р. Использование предохранительных муфт для защиты машин от перегрузок / Карамышев В. Р., Попов Е.М. // Изв. вузов. Машиностроение. - 1984. - № 6. - C. 39-43.

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

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

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

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

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

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

25. Лущик А.А. Повышение эффективности защиты приводов машин адаптивными фрикционными муфтами второго поколения: Автореф. дис.канд. техн. наук: / - Ростов н/Д, 2014. - 20 c.

26. 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 c.

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

28. Нартов П.С. Фрикционная предохранительная муфта с механизмом обратной связи / Нартов П.С., Карамышев В.Р., Шапиро И.И. // Изв. вузов. Машиностроение. - 1977. - № 4. - C. 44-47.

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

30. 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 c.

31. Паламаренко А.З. Исследование процесса выключения предохранительных фрикционных муфт / - Автореф. дис. канд. техн. наук. -Киев. - 1969. - 22 c.

32. 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 c.

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

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

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

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

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

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

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

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

41. Феодосьев. В.И. Сопротивление материалов: Учеб. для втузов. - 9-е изд., перераб / В.И. Феодосьев - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. - 1986. - 512 а

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

43. Чан Ван Дык Исследование тепловых процессов в адаптивной фрикционной муфте / Чан Ван Дык, М.П. Шишкарев // Сб. научных трудов международной конференции "Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 10-й международной научно-практической конференции 1 -3 марта 2017г. - г. Ростов-на-Дону.- С. 289-303.

. - В рамках 20-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2017», Ростов н/Д, 2017

Исследование тепловых процессов в адаптивной фрикционной муфте / М.П. Шишкарев, Чан Ван Дык // Материалы 10-й Междунар. науч.-практ. конф. «Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения» 13 марта 2017 г., Ростов н/Д, 2017. - С. 299-303.

44. Чан Ван Дык. Исследование динамики адаптивной фрикционной муфты с обособленным силовым замыканием (часть 1) / Шишкарев М.П., Чан Ван Дык // Сб. научных трудов международной конференции "Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 9-й международной научно-практической конференции 2 марта - 4 марта 2016 г., г. Ростов-на-Дону. - В рамках 19-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2016», Ростов н/Д, 2016. - С 190-193.

45. Чан Ван Дык. Исследование динамики адаптивной фрикционной муфты с обособленным силовым замыканием (часть 2) / Шишкарев М.П., Чан Ван Дык // Сб. научных трудов международной конференции "Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 9-й международной научно-практической конференции 2 марта - 4 марта 2016 г., г. Ростов-на-Дону. - В рамках 19-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2016», Ростов н/Д, 2016. - С 194-196.

46. Чан Ван Дык. Исследование адаптивных фрикционных муфт второго поколения с обособленным силовым замыканием / Чан Ван Дык, М.П. Шишкарев // 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..- С. 271-286. - В рамках 17-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2014», Ростов н/Д, 2014. - Т. 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-.

47. Чан Ван Дык. Исследование форм нагрузочной характеристики адаптивной фрикционной муфты второго поколения с обособленным силовым замыканием / Чан Ван Дык, М.П. Шишкарев // 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.-С. 276-281. - В рамках 17-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2014», Ростов н/Д, 2014.

48. Чан Ван Дык. Определение конструктивных параметров адаптивной фрикционной муфты второго поколения с обособленным силовым замыканием / Чан Ван Дык, М.П. Шишкарев // 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.- С. 288-293. -В рамках 17-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2014», Ростов н/Д, 2014.

49. Чан Ван Дык. Синтез адаптивной фрикционной муфты второго поколения с обособленным силовым замыканием / Чан Ван Дык, М.П. Шишкарев // 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.- С. 300-306. - В рамках 17-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2014», Ростов н/Д, 2014.

50. Чан Ван Дык. Анализ точности срабатывания адаптивной фрикционной муфты второго поколения / Шишкарев М.П., Чан Ван Дык // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2016. - № 5. - С 33-38.

51. Чан Ван Дык. Особенности расчета и проектирования адаптивных фрикционных муфт / Шишкарев М.П., Чан Ван Дык // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2016. - № 1. - С 39-44.

52. Чан Ван Дык. Элементы теории тепловых процессов в адаптивной фрикционной муфте с раздельным силовым замыканием / Шишкарев М.П., Чан Ван Дык // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2017. - № 6. - С 28-34.

53. Чернавский С.А. Проектирование механических передач / С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцев и др. - М.: Машиностроение. - 1984. -558 а

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

55. Чичинадзе А.В. Изностойкость фрикционных полимерных материалов / А.В. Чичинадзе, В.Я. Белоусов, И. М Богатчук - Львов Изд-во при Львов. ун-те,. - 1989. - 144 с.

56. Шаповалов В.В. Связь процессов трения и динамических характеристик механических систем / В.В. Шаповалов, П.Н. Щербак, И.А. Майба,

B.С. Черный // Трение и износ, том №3. - 1998. - 19. - № 6. - С. 732-738.

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

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

59. Шишкарев М.П. Влияние коэффициента усиления на массу адаптивных фрикционных муфт / М.П. Шишкарев // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2017. - № 2.

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

61. Шишкарев М.П. Выбор типа предохранительного устройства привода машины / М.П. Шишкарев // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2007. - № 12. - С. 12-15.

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

63. Шишкарев М.П. Математические модели адаптивного фрикционного контакта твердых тел / М.П. Шишкарев // Математические методы в технике и технологиях: Сб. тр. ХУШ Междунар. науч. конф. В 10 т. Т. 5. Секция 5 «Компьютерная поддержка производственных процессов»}/ Под общ. ред. В.С. Балакирева - Казань: изд-во Казанского гос. технол. ун-та. - 2005. - С. 68-72.

64. Шишкарев М.П. Об ограничениях при выборе параметров некоторых типов адаптивных фрикционных муфт / М.П. Шишкарев // Вестн. машиностроения. - 2001. - № 7. - С. 8-11.

65. Шишкарев М.П. Оптимизация величины коэффициента усиления адаптивных фрикционных муфт / М.П. Шишкарев // Вестник машино строения. -2003. - № 6. - С. 30-31.

66. Шишкарев М.П. Принципы классифицирования адаптивных фрикционных муфт металлорежущих станков / М.П. Шишкарев // Вестн. Рыбинской гос. технол. академии. - 2007. - № 1. - С. 190-193.

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

C. 8-11.

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

69. Шишкарев М.П. Функциональный анализ внутриструктурных связей и выбор параметров фрикционных муфт повышенной точности ограничения нагрузки: Автореф. дис....канд. техн. наук: 05.02.02 / М.П. Шишкарев - Ростов н/Д. - 1991. - 20 с.

70. Шишкарев М.П. Эволюционная классификация адаптивных фрикционных муфт / М.П. Шишкарев // Вестник машиностроения. - 2009. - № 11.

- С. 33-36.

71. Шишкарев М.П. Эффективность применения адаптивных фрикционных муфт / М.П. Шишкарев // Известия вузов. Машиностроение. - 2001.

- № 1. - С. 27-31.

72. Шишкарев М.П. Анализ переходного периода адаптивных фрикционных контактов в условиях положительного прироста коэффициента трения / М.П. Шишкарев // Изв. вузов. Машиностроение. - 2000. - № 3. - С. 1417.

73. Шишкарев М.П. Компоновка базового варианта адаптивной фрикционной муфты второго поколения / М.П. Шишкарев // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2010. - № 7. - С. 16-20.

74. Шишкарев М.П. Теоретические основы применения комбинированной обратной связи в адаптивных фрикционных муфтах / М.П. Шишкарев // Вестн. машиностроения. - 2005. - № 16-19.

75. Шишкарев М.П. Исследование адаптивной фрикционной муфты с комбинированной обратной связью / Шишкарев М.П., Чан Ван Дык // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2014. - № 9. - С. 29-32.

76. Шишкарев М.П. Исследование вариантов адаптивных фрикционных муфт второго поколения / Шишкарев М.П., Чан Ван Дык // Тракторы и сельхозмашины. - 2014. - № 8. - С. 32-36.

77. Шишкарев М.П. Модернизация адаптивной фрикционной муфты второго поколения / Шишкарев М.П., Чан Ван Дык // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2014. - № 10. - С. 33-36.

78. Шишкарев М.П. Настройка адаптивной фрикционной муфты с раздельным силовым замыканием / Шишкарев М.П., Чан Ван Дык // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2015. - № 7. - С. 32-38.

79. Шишкарев М.П. Обоснование наибольшей точности срабатывания адаптивных фрикционных муфт / Шишкарев М.П., Чан Ван Дык // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2015. - № 11. - С. 20-26.

80. Шишкарев М.П. Выбор силовых параметров адаптивной фрикционной муфты второго поколения с раздельным силовым замыканием / М.П. Шишкарев, А.А. Лущик // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: Материалы 7-й международной науч.-практ. конф. 25 февраля - 27 февраля 2014 г., г. Ростов-на-Дону. В рамках 17-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2014», Ростов н/Д.

- 2014. - С. 202-206.

81. Шишкарев М.П. Выбор формы нагрузочной характеристики второго конструктивного варианта адаптивной фрикционной муфты с раздельным

силовым замыканием / М.П. Шишкарев, А.Ю. Угленко // 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. -

2014. - С. 226-230.

82. Шишкарев М.П. Анализ точности срабатывания вариантов адаптивной фрикционной муфты с раздельным силовым замыканием / М.П. Шишкарев, А.Ю. Угленко // Сборка в машиностроении, приборостроении. -

2015. - № 3. - С. 36-42.

83. Шишкарев М.П. Исследование эксплуатационных характеристик адаптивных фрикционных муфт второго поколения / М.П. Шишкарев, А.Ю. Угленко // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2013. - № 4. - С. 21-26.

84. Шишкарев М.П. Точность срабатывания адаптивной фрикционной муфты с раздельным силовым замыканием

/ М.П. Шишкарев, А.Ю. Угленко // Вестн. ДГТУ. - 2014. - № Т.14. 1 (76). - С. 200-203.

85. Шишкарев М.П. Динамика процесса срабатывания адаптивной фрикционной муфты с дифференцированными парами трения / М.П. Шишкарев, М.Д. Гавриленко, А.Е. Фокин // Вестн. ДГТУ. - 2011. - № 11. - С. 1072-1078.

86. Шишкарев М.П. Исследование точности срабатывания модернизированной адаптивной фрикционной муфты первого поколения / М.П. Шишкарев, Ву Тьен 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. 209212.

87. Шишкарев М.П. Синтез адаптивных фрикционных муфт первого и второго поколений: монография / М.П. Шишкарев, Ву Тьен Зунг, Чан Ван Дык -Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ. - 2015. - 219 с.

88. Шишкарев М.П. Расчет силовых параметров адаптивной фрикционной муфты второго поколения с раздельным силовым замыканием / М.П. Шишкарев, А.А. Лущик // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: Материалы 7-й международной науч.-практ. конф. 25 февраля - 27 февраля 2014 г., г. Ростов-на-Дону. В рамках 17-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2014», Ростов н/Д, 2014. - С. 212-215.

89. Шишкарев М.П. Выбор формы нагрузочной характеристики первого конструктивного варианта адаптивной фрикционной муфты с раздельным силовым замыканием / М.П. Шишкарев, А.А. Лущик // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: Материалы 7-й международной науч.-практ. конф. 25 февраля - 27 февраля 2014 г., г. Ростов-на-Дону. В рамках 17-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2014», Ростов н/Д, 2014. - С. 206-209.

90. Шишкарев М.П. Адаптивные фрикционные муфты второго поколения: монография / М.П. Шишкарев, А.А. Лущик, А.Ю. Угленко -Издательский центр ДГТУ. - 2013. - 236 с.

91. Шишкарев М.П. Анализ динамических процессов в приводах машинных агрегатов с адаптивными фрикционными муфтами / М.П. Шишкарев, А.Е. Фокин // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения / Рост.-на-Дону гос. акад. с.-х. машиностроения.-Ростов-на-Дону, 2009. - С. 193-197.

92. Шишкарев М.П. Влияние точности срабатывания адаптивных фрикционных муфт на массу привода машины

/ М.П. Шишкарев // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2008. -№ 3. - С. 6-12.

93. Шишкарев М.П. Вопросы теории адаптивного фрикционного контакта твердых тел / М.П. Шишкарев // Изв. вузов. Машиностроение. - 1994. -№ 4. - С. 43-47.

94. Шишкарев М.П. Влияние точности срабатывания предохранительных муфт на прочность деталей и узлов приводов машин / М.П. Шишкарев // Вестник машиностроения. - 2009. - № 7. - С. 8-12.

95. Шишкарев М.П. Комплексная оценка эксплуатационных характеристик адаптивных фрикционных муфт / М.П. Шишкарев // Вестн. машиностроения. - 2006. - № 4. - С. 29-30.

96. Шишкарев М.П. Оптимизация компоновочного решения базового варианта адаптивной фрикционной муфты второго поколения / М.П. Шишкарев // Вестн. машиностроения. - 2006. - № 6. - С. 7-10.

97. Шишкарев М.П. Теоретические основы применения двухконтурной отрицательной обратной связи в адаптивных фрикционных муфтах / М.П. Шишкарев // Вестн. машиностроения. - 2005. - № 8. - С. 19-21.

98. Шишкарев М.П. Эксплуатационные характеристики адаптивной фрикционной муфты второго поколения с раздельным силовым замыканием / М.П. Шишкарев, А.А. Лущик // Тракторы и сельхозмашины. - 2013. - № 3. - С. 28-31.

99. Шишкарев М.П. Модернизация адаптивной фрикционной муфты второго поколения / М.П. Шишкарев, А.Ю. Угленко // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2012. - № 10. - С. 3-7.

100. Шишкарев М.П. Синтез адаптивной фрикционной муфты второго поколения с раздельным силовым замыканием / М.П. Шишкарев, А.А. Лущик // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: Материалы 7-й международной науч.-практ. конф. 25 февраля - 27 февраля 2014 г., г. Ростов-на-Дону. В рамках 17-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2014», Ростов н/Д. - 2012. - С. 188-190.

101. Шишкарев М.П., Оценка эксплуатационных характеристик вариантов адаптивной фрикционной муфты второго поколения / Шишкарев М.П., Чан Ван Дык // Тракторы и сельхозмашины. - 2014. - № 8. - С. 23-25.

102. Юров В.М. Поверхностное натяжение и трение скольжения твердых тел / В.М. Юров, С.А. Гученко, Ибраев Н.Х. // Вестн. КарГУ, сер. Физика. - 2009. - № 3 (55) -C. 10-16.

103. Burns Timothy M. Torque limiting clutch assembly: Пат. 8267235 США, МПК F61D 7/02 (2006.01), F16D 13/36 (2006.01) / Burns Timothy M., Mohan Sankar K., Sharma Anupam, Inc MAGNA Powertrian USA // - Inc. №12/516820; Заявл. 07.11.2007; Опубл. 18.09.2012; НПК 192/70.15. Англ.

104. Inomori T. Friction clutch / Toshinori Inomori, Yousuke Ishida, Yamada Hatsudoki KK // № 12/392440; Заявл. 25.02.2009; Опубл. 26.02.2013; Приор. 25.02.2008, № 2008-043510 (Япония); НПК 192.70.27. Агнл.

105. Molinari A. Dependence of the coefficient of friction on the sliding conditions in the high velocity range / A. Molinari, Y. Estrin, S. Mercier // Trans. ASME. J. Tribol. - 1999. - № 121, № 1. - C. 35-41.

106. Paterra D. Clutch assembly and friction plate: Пат. 8033406 США, МПК F16D 13/64 (2006.01), F16D 69/02 (2006.01) / Paterra Daniel, Fairbank Donn, Elsesser Paul, Grzesiak Anthony, BorgWarner Inc. // № 12/087401; Заявл. 03.01.2007; Опубл. 27.12.2011; НПК 192.70.27. Агнл.

107. Takahashi Atsushi. Friction memberfor friction engagement device and method for producing the same: Пат. 7832529 США, МПК F16D 69/00 (2006.01) / Honda Motor Co., Across Co. Ltd, Takahashi Atsushi, Komori Kentaro Yoshida Takao // № 11/547101; Заявл. 29.03.2005; Опубл. 16.01.2010; Приор. 02.04.2004, № 2004110488 (Япония); НПК 188/251. Агнл.

108. Toya Ritsuo. Wet-type multi-plate clutch: Пат. 8037987 США, МПК F16D 13/52 (2006.01) / Ritsuo Toya, NSK-Warner K.K. // № 12/880315; Заявл. 13.09.2010; Опубл. 18.01.2011; Приор. 15.02.2012, № 2006-037922 (Япония); НПК 192.70.14. Агнл.

109. Sicherheitskupplugen komplett in Edelstahl gehalten. Maschinenmarkt. 2013, № 6, c.69, 1 ил. Нем. / //

110. Uberlastkupplung fur Zahnriemenscheiben / // VDI - Z: Integr. Prod. -1998. -Spec - C. 99-100.

111. ГОСТ 10851-94. Изделия фрикционные из ретинакса. Технические условия [Текст]. - Введ. 1996.01.01. - М.: Комитет Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации: Изд-во стандартов, 1995. - 18 с.: ил. / c.

ПРИЛОЖЕНИЯ ПРИЛОЖЕНИЕ А

Опытно-экспериментальный образец АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием

9 4 8 7 5 3 6

2 1 10

Рис. Б.1. Приспособление для тарирования тензометрической шайбы

6 2 1 5 4 3

Рис. Б.2. Приспособление для тарирования датчика вращающего момента

Рис. Б. 3. Тарированный ключ статического нагружения

Рис. В.1. Запись процесса срабатывания АФМ при резкоударном нагру-

жении

Рис. В.2. Запись процесса срабатывания АФМ при плавном нагружении

Результаты статистической обработки полученных экспериментальных данных коэффициента трения покоя

серий 1

Значения^ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

1 0,11 0,16 0,21 0,28 0,19 0,25 0,38 0,47 0,72 0,65

2 0,12 0,18 0,25 0,28 0,16 0,27 0,40 0,48 0,77 0,67

3 0,11 0,18 0,24 0,33 0,18 0,28 0,35 0,54 0,75 0,60

4 0,09 0,18 0,21 0,30 0,16 0,31 0,36 0,50 0,74 0,61

/п 5 0,14 0,20 0,23 0,32 0,21 0,31 0,37 0,52 0,73 0,65

6 0,13 0,17 0,19 0,29 0,20 0,30 0,40 0,51 0,73 0,62

7 0,13 0,20 0,22 0,29 0,17 0,28 0,38 0,49 0,74 0,63

8 0,11 0,19 0,25 0,32 0,18 0,29 0,39 0,47 0,71 0,59

9 0,12 0,17 0,24 0,34 0,19 0,29 0,34 0,52 0,72 0,59

/п 0,118 0,181 0,227 0,306 0,182 0,287 0,374 0,500 0,734 0,623

0,014 0,013 0,019 0,021 0,015 0,018 0,02 0,023 0,017 0,027

5 0,015 0,014 0,021 0,022 0,017 0,019 0,021 0,024 0,018 0,028

а2 (-10-4) 2,2 1,9 3,8 5,0 2,9 3,8 4,5 6,0 3,3 8,2

2,11 1,56 1,28 1,28 1,90 2,13 1,35 1,38 1,52 1,83

1,68 1,74 2,01 1,73 1,87 1,36 1,82 1,84 2,21 1,31

т1-, 2,24

3,37 2,86 2,86 2,73 3,52 3,15 2,85 2,91 3,31 2,79

(^/5таб.тт ; ^/5таб.тах , ( 2,59; 3,55)

Доверительный 0,108 0,172 0,213 0,291 0,173 0,274 0,36 0,484 0,723 0,604

интервал / 0,128 0,190 0,240 0,320 0,194 0,299 0,388 0,516 0,746 0,642

Доверительный 1,3 1,1 2,6 2,8 1,7 2,1 2,6 3,3 1,88 4,5

интервал а2 »10 4 7,2 6,5 14,5 15,9 9,5 11,9 14,5 18,9 10,7 25,8

Результаты статистической обработки полученных экспериментальных данных предельного вращающего момента АФМ при С = 4

№ серий 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

7П 0,118 0,181 0,227 0,306 0,182 0,287 0,374 0,500 0,623 0,734

1 27,3 37,7 42,1 49,5 36,2 49,7 56,6 59,6 64,6 65,5

2 27,8 37,8 42,0 49,9 36,7 49,6 56,6 60,4 64,9 64,9

T 3 28,4 36,5 42,8 48,7 38,1 48,6 57,2 60,4 64,1 65,0

П 4 28,1 36,9 42,8 48,9 37,1 48,4 57,6 60,5 64,4 64,9

5 26,8 36,6 41,5 48,8 37,2 48,6 56,6 59,9 65,0 65,3

6 26,9 36,9 41,6 48,5 37,8 49,2 56,2 59,8 65,7 65,9

T П 27,5 37,1 42,1 49,1 37,2 49,0 56,8 60,1 64,5 64,9

S 0,597 0,506 0,515 0,489 0,636 0,511 0,462 0,346 0,508 0,364

S 0,653 0,554 0,565 0,536 0,697 0,560 0,506 0,379 0,556 0,399

а2 0,427 0,307 0,319 0,287 0,486 0,314 0,256 0,144 0,31 0,159

т1 1,38 1,37 1,35 1,23 1,58 1,32 1,42 1,26 1,47 1,05

т 2 1,56 1,59 1,42 1,90 1,69 1,46 1,90 1,58 1,98 1,95

т1 - Р 2,00

R/S 2,45 2,35 2,30 2,61 2,73 2,32 2,77 2,37 2,87 2,51

(r/S ■ ^ Rl S Ta6.min ' V RlS таб.тах / ( 2,28;3,01)

Доверительный 27,0 36,6 41,6 48,6 36,6 48,5 56,3 59,8 64,3 64,9

интервал f 28,0 37,6 42,6 49,5 37,8 49,5 57,3 60,4 65,3 65,6

Доверительный 0,203 0,146 0,152 0,137 0,231 0,149 0,122 0,069 0,148 0,076

интервал а2 1,567 1,125 1,169 1,053 1,782 1,151 0,939 0,528 1,136 0,583

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

Результаты статистической обработки полученных экспериментальных данных предельного вращающего момента АФМ при С = 10

^^^^ № серий Значения"---. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

7П 0,118 0,181 0,227 0,306 0,182 0,287 0,374 0,500 0,623 0,734

1 21,5 21,9 22,8 25,3 21,1 25,1 24,3 22,3 22,3 18,7

2 20,9 21,5 23,5 25,8 21,8 25,8 24,1 23,6 23,1 19,6

T 3 21,5 21,7 23,7 24,5 21,5 24,8 24,1 22,4 23,1 18,3

П 4 20,4 21,0 22,3 24,5 22,3 24,8 23,5 23,6 23,3 18,9

5 20,3 20,8 22,4 24,9 21,9 24,8 23,5 23,1 23,1 18,7

6 20,8 21,9 23,5 25,3 21,3 25,5 23,1 23,2 21,8 19,4

T П 20,9 21,5 23,0 25,0 21,6 25,1 23,8 23,0 22,6 18,9

S 0,473 0,427 0,559 0,468 0,399 0,39 0,427 0,519 0,573 0,442

S 0,518 0,468 0,612 0,513 0,437 0,427 0,468 0,568 0,627 0,484

а2 0,268 0,219 0,375 0,263 0,191 0,183 0,219 0,323 0,394 0,235

1,16 1,19 1,31 1,29 1,51 1,03 1,37 1,34 1,31 1,56

1,39 1,71 1,44 1,75 1,78 1,87 1,71 1,55 1,56 1,65

Т1~ Р 2,00

R/S 2,32 2,35 2,29 2,53 2,74 2,34 2,56 2,29 2,39 2,68

fr/S • ^ Rl S Ta6.min ' V RlS таб.тах J ( 2,28;3,01)

Доверительный 20,4 21,0 22,5 24,6 21,3 24,7 23,3 22,5 22,1 18,5

интервал f 21,4 21,8 23,6 25,5 22,0 25,5 24,2 23,5 23,2 19,4

Доверительный 0,128 0,104 0,179 0,125 0,091 0,087 0,104 0,154 0,188 0,112

интервал а2 0,983 0,802 1,373 0,965 0,701 0,67 0,802 1,184 1,445 0,861

Расчёт однородности и статистический анализ полученных результатов определения коэффициента трения в первой серии опыта

1. Вектор значений результатов измерения коэффициента трения в первой серии опыта :

'0.1 Л 0.12 0.11 0.09 X := 0.14 0.13 0.13 0.11 V 0.12 )

п := rows(X)

п

9

0.. п - 1

2. Выборочное среднее арифметическое значение (Xsr), выборочное среднее квадратическое оклонение

Xsr := mean(X) Xsr = 0.118

3. Проверка однородности Х. Расчетное значение ^критерия:

^ : =

S := stdev(X) S = 0.014

Xi — mean(X)

S

п

1

п

Табличное критическое значение -критерия:

tkr := 2,24

ti < tkr при всех полученных значений Х, следовательно результаты измерения Х в данной серииоднородны.

4. Проверка гипотезы нормального распределения величины Х.

' 0.59Л 0.17 0.59 2.11 1.69 0.93 0.93 0.59 V 0.17 )

При q = 0.05 и f = п, случайная величина подчиняется закону нормального

R

распределения если отношение — находится внутри табличного

S1

интервала (2.59; 3.55).

t

Несмещенное среднее квадратическое оклонение (S1):

, n

S1 := S /--S1 = 0.015

n - 1

Несмещенная дисперсия: D := S12 D = 2.194 х 10- 4

Отношение размаха варьрирования величины Х к несмещенному среднеквадратическому отклонению:

R:= max(X) - min(X) ^ = 3 375

S1 .

Поскольку 2.59 < 3.375 < 3.55, то гипотеза нормального распределения величины Х принимается.

5. Доверительный интервал математического ожидания величины Х.

Табличное критическое значение критерия Стьдента при p = 0.95 и f = n -1:

tkr := qt(0.95,n - 1) tkr = 1.86

AVMV 1 v ' 7

Квантильные границы доверительного интервала математического ожидания величины Х:

tkr S1 tkr S1

Xsr----= 0.108 Xsr + = 0.128

\Jn - 1 \Jn - 1

6. Доверительный интервал дисперсии величины Х.

Табличное критическое значение критерия Пирсона при p = 0.95 и f = n -1:

х 1 := 2.73 х2 := 15.5

Квантильные границы доверительного интервала дисперсии величины Х:

D - 4 D - 4 n--= 1.274 х 10 4 n--= 7.234 х 10 4

х2 х1

ПРИЛОЖЕНИЕ К Дисперсионный анализ результатов определения коэффициента трения Результаты измерений коэфициента трения разных серий опытов:

'0.11 0.16 0.21 0.28 0.19 0.25 0.38 0.47 0.65 0.72л 0.12 0.18 0.25 0.28 0.16 0.27 0.40 0.48 0.67 0.77 0.11 0.18 0.24 0.33 0.18 0.28 0.35 0.54 0.60 0.75 0.09 0.18 0.21 0.30 0.16 0.31 0.36 0.50 0.61 0.74 f := 0.14 0.20 0.23 0.32 0.21 0.31 0.37 0.52 0.65 0.73 0.13 0.17 0.19 0.29 0.20 0.30 0.40 0.51 0.62 0.73 0.13 0.20 0.22 0.29 0.17 0.28 0.38 0.49 0.63 0.74 0.11 0.19 0.25 0.32 0.18 0.29 0.39 0.47 0.59 0.71 V0.12 0.17 0.24 0.34 0.19 0.29 0.34 0.52 0.59 0.72)

Количество серий опытов: Nser := сок(Г) Nser = 10

Количество повторений в каждой серии: Npovt := rows(f) Npovt = 9

i := 0.. Npovt - 1 ) := 0.. Nser - 1

1. Среднее значение коэффициента трения и дисперсия в каждой серии:

Ms

1:= - 1

0 0

0 0.11778 0 0.00022

1 0.18111 1 0.00019

2 0.22667 2 0.00043

3 0.30556 Ds = 3 0.0005

4 0.18222 4 0.00029

5 0.28667 5 0.00037

6 0.37444 6 0.00045

7 0.5 7 0.0006

8 0.62333 8 0.00083

9 0.73444 9 0.00033

2. Проверка однородности полученных дисперсий по критерию Кохрена: max(Ds)

Gr : =

I

Ds

Gr = 0.19604

'1

2

Табличное значение критерии Кохрена при д=0.05; А =№еМ, \2 =Npovt : Gt := 0.26 Gr < Gt, следовательно дисперсии однородны .

3. Среднее значение коэффициента трения и общая дисперсия результатов измерений во всех сериях опытов :

Npovt—1 №сг— 1

fsr : =

1 = 0 j = 0

№ат •Npovt fsr = 0.3 5322

Npovt—1 №сг— 1

I I —

2

Dvf :=

l = 0 j = 0

Npovt •Nser — 1 Dvf = 0.03853

4. Дисперсия, обусловленная влиянем от случайных факторов :

I

Ds,

Dss :=

Dss = 0.0004208

5. Проверка однородности двух полученных дисперсий по критерию Фиршера :

С

Fr := if

Dss < Е^ ,-

Dvf Dss

Л

V Dss ' Еvf)

Табличное значение критерия Фиршера :

Fr = 91.56166

Ft := qF[0.95,Npovt•Nser — 1 ,№ет•(Npovt — 1)]

Ft = 1.4368

Fr > Ft, т.е, дисперсии не однородны и следовательно, номер серии опытов оказывает значимое влияние на коэффициент трения или коэффициент трения является управляемой величиной.

Однофакторный регрессионный анализ результатов измерения вращающего момента АФМ с первой формой нагрузочной характеристики

1. Построение математической модели АФМ на основании полученных экспериментальных данных :

Векторы средних значений коэффициента трения (X) и вращающего момента АФМ полученных опытным путем:

X : =

( 0.118^ ' 27.5 >

0.181 37.1

0.227 42.1

0.306 49.1

0.182 0.287 Y : = 37.2 49.0

0.374 56.8

0.500 60.1

0.734 64.8

^ 0.623 , I 65.2J

т := го^/в(Х) т = 10 1 := 0.. т — 1

Определение неизвестных коэффициентов модели сводится к решению системы линейных управлений:

Ь0 := 1

b1 := 1 Ь2 := 1 Ь3 := 1

Given

m-Ь0 + Ь1 Xi + Ь2 (Xj)2 + Ь3 (Xi)3 = £ Yi

i i i i

Ь0Xi + Ь1 (Xi)2 + Ь2 (Xi)3 + Ь3 (Xi)4 = £ (Yi-Xi)

i i i i i

£ (Xi)2 + Ь1 (Xi)3 + Ь2(Xi)4 + Ь3 (Xi)5 = £ [Yi-(Xi)\

i i i i i

£ (Xi)3 + Ь1 (Xi)4 + Ь2(Xi)5 + Ь3(Xi)^ £ [Yi-(Xi)3;

Ь0 -

i

i

i

i

i

В1 Б2 V Б3 у

:= Бта(Ъ0 ,Ъ1 ,Ъ2 ,Ъ3)

Математическая моледи АФМ, построенна на основании экспериментальных данных имеет вид:

у(х) := Б0 + В1 -х + Б2 -х2 + Б3 -х3

Б0 = 5.792 Б1 = 214.728 Б2 = -258.356 Б3 = 103.298

2. Теоретическая математическая модель АФМ :

Я^г := 0.0775 Бр := 300 ъ := 2 п := 8 21 := 1 22 := 1 С := 4

ъ-п + ъ1 - ъ1 -(ъ - ъ2)-С-f

тт := Rsr-Fp-f

1 + ъ2-С-f

3. Оценка сходимости теоретических и экспериментальных данных.

Векторы значений вращающего момента АФМ, полученных опытным путем (У}) и теоретическим вычислением Т (X,)) :

У, =

27.5 37.1 42.1

49.1

37.2 49 56.8 60.1 64.8

V 65.2)

Дисперсия адекватности модели:

Т (Х1) =

d := 1

30.8

39.7 44.5 50.5

39.8 49.2

54 58.1 61 V 60.2 )

N := 6

Л\\\-

N -

Da : =

I (т(X.) - У,)

т - 6

Da = 56.052

2

Дисперсия воспроизводимости: Бу := 0,3009

56.052

Расчетный критерий Фишера : Б = - = 186 281

^ 0.3009

Табличное критическое значение критерия Фишера при p=0.95; Л = N-d; f2 = 1:

:= 230.16

Б < следовательно, нулевая гипотеза принята или модель адекватна опытным данным:

4. Определение погрешностей модели по отношению к опытным данным:

Средняя относительная погрешность:

^^ 1т (X) — У1

Ъ У1

8 :=--8 = 5.702

** т-0.01

Максимальная относительная погрешность:

100 |т(Х1) — У1

Б1 :=

""(У)

А := тах(Б) А = 12.017

Трёхмерная модель АФМ второго поколения с автономным силовым замыканием