WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

КАЛИНИН Александр Владиславович

Повышение тяговой характеристики и работоспособности эксцентриковой муфты свободного хода для использования в промысловых механизмах

05.18.17 Промышленное рыболовство

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Калининград - 2009

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Калининградский государственный технический университет»

(ФГОУ ВПО «КГТУ»)

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Шарков Олег Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Наумов Владимир Аркадьевич

кандидат технических наук Зеброва Елена Михайловна

Ведущая организация ООО «Рыбопромысловые автоматизированные системы»

Защита состоится 18 декабря 2009 г. в 1600 часов на заседании диссертационного совета Д 307.007.01 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет», по адресу: 236000, г. Калининград, Советский проспект, 1, ауд. 255.

Факс : 8(4012) 91-68-46

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «КГТУ»

Автореферат разослан _____ ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Н.Л. Великанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одними из важнейших параметров, от которых зависят режим работы системы «привод - промысловые механизмы - орудия лова» и эффективность работы промыслового оборудования в целом, являются тяговая характеристика и работоспособность его отдельных узлов.

Одним из ответственных узлов, применяемым в промысловых и судовых механизмах, является муфта (механизм) свободного хода (МСХ), которая может применяться как отдельный узел привода, так и в конструкциях механических бесступенчатых передач (вариаторов).

Как отдельный узел МСХ нашли применение: в траловых, сейнерных, неводных и промыслово-грузовых лебедках, шпилях, устройствах койлания поводцов, автоматических устройствах для удебного лова, машинах очистки крючков рыболовного яруса и другом современном промысловом оборудовании.

Как показала эксплуатация роликовых и храповых МСХ в промысловых механизмах, они отличаются недостаточной надежностью работы в тяжелых условиях промысла и не обеспечивают стабильность их тяговой характеристики. Проведенные исследования 166 лебедок типа ЛЭ 31 показали наибольшее количество отказов при работе именно у храповых МСХ. Для новых лебедок коэффициент отказа (отношение количества отказов храпового МСХ к общему числу отказов лебедки) составлял 44,1%, а для отремонтированных 67%. Коэффициент отказа большинства остальных деталей лебедки составлял 1,5…13,2% и недостаточная надежность храпового МСХ была основной причиной, лимитирующей работоспособность лебедки в целом.

Импульсные вариаторы с МСХ могут найти применение в приводах ваероукладчиков траловых лебедок, что позволит автоматически и в широких пределах регулировать скорость каретки. Как показал опыт эксплуатации ваероукладчиков траловых лебедок WTJ-12,5 на БАТМ типа «П. Батов» отсутствие возможности плавного изменения скорости перемещения каретки ваероукладчика для компенсации изменения диаметра ваера за счет его износа и вытяжки, несмотря на ручную регулировку укладки, приводила через 2-3 месяца к деформации реборд ваерных барабанов.

В связи с этим применение МСХ и импульсных вариаторов с МСХ позволить повысить работоспособность промыслового оборудования в целом.

Объект исследования. Эксцентриковые МСХ зацеплением, которые лишены ряда недостатков, присущих храповым и роликовым МСХ. Применение эксцентриковых МСХ зацеплением в промысловых механизмах позволит повысить их работоспособность и упростить обслуживание при эксплуатации.

В тоже время эксцентриковые МСХ зацеплением изучены далеко не полностью. Нет методики расчета и проектирования эксцентриковых МСХ зацеплением применительно к промысловым механизмам. Поэтому выполненная работа по теоретическому и экспериментальному исследованию эксцентриковых МСХ зацеплением, разработанных для промысловых механизмов является актуальной.

Цель работы. Теоретическое и экспериментальное исследование эксцентриковых муфт свободного хода зацеплением применительно к промысловым механизмам для повышения их тяговой характеристики и работоспособности в условиях промысла.

Основные задачи:

- исследование геометрических условий свободного хода эксцентриковых МСХ зацеплением для промысловых механизмов;

- исследование условий геометрического синтеза профиля мелкомодульных зубьев и анализ методов их изготовления;

- исследование напряженно-деформированного состояния мелкомодульных зубьев возникающего при работе эксцентриковых МСХ в промысловых механизмах;

- экспериментальная проверка достоверности полученных теоретических результатов и предложенной методики расчета;

- внедрение разработанных конструкций эксцентриковых МСХ зацеплением в промысловые механизмы.

Научная новизна. Установлены основные характеристики (геометрия, прочность, жесткость, износостойкость, долговечность), определяющие тяговую способность и работоспособность эксцентриковых МСХ с мелкомодульными зубьями специального профиля для промысловых механизмов.

В диссертации впервые получены следующие научные результаты:

- теоретические зависимости, характеризующие геометрические условия свободного хода предлагаемых конструкций эксцентриковых МСХ для промысловых механизмов;

- теоретические зависимости для геометрического синтеза профиля мелкомодульных зубьев и построения профиля режущего инструмента;

- формула, характеризующая зависимость их эквивалентного напряжения от геометрических и силовых характеристик;

- аналитические и графические зависимости, характеризующие изменение тягово-скоростной характеристики промысловых механизмов при использовании импульсных вариаторов с эксцентриковыми МСХ зацеплением;

- величина нижней граница наработки на отказ разработанных эксцентриковых МСХ зацеплением для промысловых механизмов, численные значения жесткости кручения разработанных эксцентриковых МСХ зацеплением, величина массового износа эксцентриковых колец и характер её изменения для разработанных эксцентриковых МСХ зацеплением.

Практическая ценность и реализация результатов. На основе научных результатов диссертации разработана методика расчета и проектирования эксцентриковых МСХ зацеплением для промысловых механизмов. Применение этой методики позволит проектировать эксцентриковые МСХ с высокой тяговой характеристикой и работоспособностью.

Теоретические и практические результаты диссертации использованы при модернизации промысловых механизмов в целях повышения надежности их работоспособности на рыбопромысловых судах производственной рыбопромысловой компании ООО «Марфиш». Предложенные конструкции эксцентриковых МСХ защищены патентами.

Испытания, проведенные в производственных и лабораторных условиях, подтвердили, что предложенные конструкции эксцентриковых МСХ зацеплением отличаются высокой тяговой характеристикой и работоспособностью, простотой изготовления и обслуживания.

Результаты диссертации используются в учебном процессе для студентов направления 111000.62 «Рыболовство» и специальности 111001.65 «Промышленное рыболовство».

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Теоретические зависимости для определения: угла холостого поворота эксцентрика, при котором обеспечивается необходимая величина зазора между рабочими поверхностями мелкомодульных зубьев; угла клинового пространства ; зависимость определения угла расположения мелкомодульных зубьев (, ).

2. Теоретические зависимости для определения геометрических параметров мелкомодульного храпового зацепления и координат профиля режущего инструмента.

3. Графические и аналитические зависимости изменения эквивалентного напряжения, возникающего в мелкомодульных зубьев от распределенной нагрузки и модуля m.

4. Результаты экспериментального исследования надежности эксцентриковых МСХ зацеплением.

5. Графические и аналитические зависимости: жесткости эксцентриковых МСХ зацеплением; износа эксцентриковых МСХ зацеплением; изменения скорости тяги от увеличении силы тяги для импульсных вариаторов с эксцентриковыми МСХ.

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на: Международной научно–технической конференции «Бесступенчатые передачи, приводы машин и промысловое оборудование» (Калининград, 1997г.); Международной научно–технической конференции «БАЛТТЕХМАШ» (Калининград, 1998, 2000, 2002 г.); Всероссийском научно-техническом семинаре с международным участием «Применение холода в пищевых производствах» (Калининград, 1999 г.); Международной научно-практической конференции «Зубчатые передачи- 99» (Санкт-Петербург, 1999 г.); Международных научных конференциях КГТУ (Калининград, 1999, 2000, 2003, 2006, 2007, 2008 г.); Международной научно-технической конференции «Современные проблемы проектирования и производства зубчатых передач» (Тула, 2000 г.); Международном научно-техническом симпозиуме «Машины и механизмы ударного, периодического и вибрационного действия» (Орел, 2000 г.); International scientific «Power transmissions-03» (Varna, Bulgaria, 2003 г.); International scientific «Trans&Motauto-05» (Veliko Tarnovo, Bulgaria, 2005 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 46 печатных работах, в том числе 2 печатные работы в ведущих рецензируемых журналах по списку ВАК, 5 патентов на изобретения и 3 патента на полезные модели.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений. Общий объем работы 231 стр., в том числе 75 рисунков, 9 таблиц. Список использованных источников состоит из 142 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведено обоснование актуальности и практической значимости темы диссертации, изложено современное состояние проблемы, которой посвящена работа. Поставлены цели и основные задачи, решению которых посвящена данная работа.

В первой главе Проанализирована возможность повышения эффективности работы промысловых механизмов за счет применения новых конструкций эксцентриковых МСХ на примере механизмов ваероукладчиков траловых лебедок и механизмов бесступенчатого регулирования скорости тяги (вариаторов) неводных лебедок.

Сделан вывод, что наиболее перспективными для внедрения в промысловые механизмы являются эксцентриковые МСХ конструкции проф. М.П. Горина и его учеников.

Дан обзор существующих конструкций эксцентриковых МСХ и конструкций вариаторов с эксцентриковыми МСХ, разработанными для промысловых машин и механизмов

Эксцентриковые МСХ являются более совершенной разновидностью клиновых МСХ и лишены ряда недостатков, присущих храповым, роликовым и клиновым механизмам. Основными достоинствами эксцентриковых МСХ являются: большая нагрузочная способность при сохранении тех же габаритных размеров; относительно невысокие требования к точности изготовления и монтажу элементов механизма; простота и технологичность изготовления его элементов; отсутствие контакта основных рабочих элементов при свободном ходе, что приводит к весьма незначительным потерям на трение; низкая чувствительность к износу.

На рисунке 1 представлена конструкция эксцентриковой МСХ зацеплением для промысловых механизмов. Эксцентриковая МСХ зацеплением с мелкомодульными храповыми зубьями состоит из полумуфты в виде эксцентрикового кулачка 1, обоймы 2 с храповыми зубьями 3 на внутренней поверхности и расположенных между ними клиньев 4 с наружными храповыми зубьями 5, кольцевых цилиндрических участков 6. На конце каждого клина в узкой его части выполнен торцевой упор 7. В широкой части клина выполнен паз 8, в котором установлен двухступенчатый ролик 9. Ролик 9 опирается на плоскость 10 паза 8, расположенную параллельно оси муфты, а поверхность 11 паза перпендикулярна оси и на ней выполнено отверстие 12 для прижима 13 и пружины 14.

Рисунок 1 - Конструкция эксцентриковой МСХ зацеплением

Муфта включается при повороте эксцентрика против часовой стрелки. В процессе заклинивания происходит поворот эксцентрика относительно внешней обоймы, при этом эксцентриковые кольца удерживаются от совместного вращения с эксцентриком подтормаживающим роликом. Процесс заклинивания происходит до полного зацепления между мелкомодульными храповыми зубьями эксцентриковых колец и внешней обоймы.

Вторая глава посвящена теоретическому исследованию основных параметров, влияющих на повышение тяговой способности и работоспособности, эксцентриковых МСХ зацеплением для промысловых механизмов.

Геометрические условия свободного хода МСХ. Под периодом свободного хода понимают время движения муфты, когда эксцентриковые кольца не заклинены между рабочими поверхностями эксцентрика и внешней обоймы и движутся совместно с эксцентриком.

На рисунке 2 представлена расчетная схема эксцентриковой МСХ зацеплением в период свободного хода. Основными элементами эксцентрикового МСХ зацеплением являются внешняя обойма 1, выполненная с мелкомодульными храповыми зубьями, эксцентриковое кольцо 2, по наружной поверхности которого на участке угла выполнены мелкомодульные храповые зубья, эксцентрик 3, подтормаживающий ролик 4.

Для обеспечения бесконтактного движения рабочих поверхностей обоймы и эксцентриковых колец зазор должен иметь одинаковое значение по краям рабочего участка мелкомодульных зубьев эксцентрикового кольца, который определяется углом.

Получена зависимость для определения угла холостого поворота эксцентрика, при котором обеспечивается необходимая величина зазора между рабочими поверхностями мелкомодульных зубьев эксцентрикового кольца и обоймы.

, (1)

где ; ; ; ;.

Расчеты по формуле (1) показали, что уменьшение величины радиального зазора в 5 раз приводит к уменьшению угла в 1,7…2,0 раза.

Получена зависимость для определения величины угла расположения дуговых выступов. На эксцентриковом кольце мелкомодульные зубья нарезаются на участке, определяемом углом, который можно представить как сумму углов.

, (2)

где ; ; ; ;.

Рисунок 2 - Расчетная схема эксцентриковой МСХ зацеплением

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»