WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Расчеты по формуле (2) показали, что при уменьшение величины радиального зазора в 3 раза угол уменьшается на 9…23 %. Увеличение эксцентриситета в 2 раза приводит к уменьшению угла в среднем на 30%. Расчет проведен для эксцентриковой МСХ зацеплением со следующими параметрами: =30,5 мм, =30 мм, =0,5 мм, =250.

Полученные зависимости позволяют определять оптимальные геометрические параметры эксцентриковых МСХ на стадии проектирования.

Геометрического синтеза подтормаживающего устройства эксцентриковых МСХ. Проведен анализ причин изменения угла клинового пространства подтормаживающего ролика для различных конструктивных схем эксцентриковых МСХ зацеплением в зависимости от точности их изготовления, монтажа и износа. Даны рекомендации по изготовлению оптимальной конструкции подтормаживающего устройства, обеспечивающего незначительное изменение угла при изменении конструктивных параметров муфты.

Для предлагаемой конструкции значение параметров и определяются

, (3)

. (4)

Геометрический синтез профиля мелкомодульных зубьев эксцентриковых МСХ. Современные методы, используемые для построения профиля зубьев храповых механизмов и зубчатых соединений, применяемых в промысловых механизмах, не могут быть применены к мелкомодульным храповым зубьям эксцентриковых МСХ зацеплением для промыслового оборудования вследствие особенности их геометрии.

На рисунке 3 представлена расчетная схема для определения геометрических параметров храпового зацепления.

В качестве исходных данных для синтеза зубьев принимались: радиусы окружностей, проходящих по впадинам внешних и внутренних зубьев и, и угол наклона передней кромки зуба. Теоретическая высота зуба определяется как. Окружной и угловой шаг храповых зубьев определяется соответственно, как и.

Теоретическая длина передней кромки зуба определяется как

. (5)

Теоретическая длина задней кромки зуба определяется как

. (6)

Угол заострения зуба определяется как

. (7)

Угол наклона задней кромки зуба к радиальной прямой определяется как

(8)

Углы и определяются, как и.

Длина прямолинейных участков передней кромки внешних и внутренних храповых зубьев зависит от геометрических параметров зацепления и инструмента для его изготовления.

Длина участка контакта внешнего и внутреннего храпового зуба определяется как.

Радиус окружностей головок внешних зубьев определяется как

. (9)

Радиус окружностей головок внутренних зубьев определяется как

. (10)

Высота внешнего и внутреннего зуба определяется соответственно по формулам и.

Тогда рабочая высота храпового зуба определяется.

Методы изготовления мелкомодульных зубьев эксцентриковых МСХ. Проведен анализ методов изготовления внешних и внутренних мелкомодульных зубьев на рабочих элементах эксцентриковых МСХ.

Получены рекомендации по выбору вида (долбяка и инструментальная рейка) и размеров инструмента для нарезания мелкомодульных зубьев при условии получения возможно большего прямолинейного участка профиля зуба, по отношению к теоретической длине зуба.

Получена формула для определения координат режущих кромок зуба долбяка в зависимости от геометрических параметров станочного зацепления: - радиуса наружной окружности храповых зубьев зацепления; - радиуса внутренней окружности зубьев долбяка; - угла наклона передней кромки храпового зуба зацепления; - угла наклона задней кромки храпового зуба зацепления; - углового шага; и - углов поворота заготовки в момент профилирования рассматриваемой точки; и - углов поворота долбяка в момент профилирования рассматриваемой точки; - координат точек профиля нарезаемого храпового зуба, для которых определяется сопряженная точка на зубе долбяка.

Рисунок 3 - Расчетная схема геометрических параметров храпового зацепления

Координаты точек передней кромки зуба долбяка

(11)

Координаты точек задней кромки зуба долбяка

(12)

Из анализа расчетной схемы станочного зацепления установлено, что для увеличения длины прямолинейных участков профиля внешнего храпового зуба необходимо значительно увеличить радиус долбяка. Следовательно, в этом случае наиболее целесообразно использовать инструментальную рейку. Вместе с этим использование рейки позволяет нарезать только внешние зубья.

Получена формула для определения координат режущих кромок зуба инструментальной рейки, в зависимости от геометрических параметров станочного зацепления: и - углов поворота заготовки в момент профилирования рассматриваемой точки; - угла при вершине храпового зуба зацепления; - координат точек профиля нарезаемого храпового зуба, для которых определяется сопряженная точка на зубе инструментальной рейки.

Координаты точек передней кромки зубьев инструментальной рейки

(13)

Координаты точек задней кромки зубьев инструментальной рейки

(14)

Полученные зависимости (11, 12, 13 и 14) позволяют определять координаты режущей кромки необходимые для изготовления долбяка и инструментальной рейки, которые отличаются сравнительно простой формой режущих кромок, представляющих собой прямолинейные поверхности.

Напряженное состояние мелкомодульных зубьев эксцентриковых МСХ. Мелкомодульные зубья являются основными конструктивными элементами, определяющими нагрузочную способность механизма и его работоспособность. Принимая во внимание, что храповые зубья являются элементами сложной конфигурации и находятся в сложном напряженном состояния, для их исследования применялся метод конечных элементов (МКЭ), находящий широкое применение для исследования напряженного состояния различных элементов машин.

В результате обработки данных вычислительного эксперимента получена формула, характеризующая зависимость эквивалентного напряжения от распределенной равнодействующей нагрузки и модуля m.

. (15)

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию эксцентриковых МСХ для промысловых механизмов. Экспериментальные исследования проводились на специально разработанных стендах и установках с использованием современных методов планирования эксперимента и обработки полученных данных.

Экспериментальное исследование надежности эксцентриковых МСХ зацеплением. Для экспериментального исследования эксцентриковых МСХ был разработан специальный стенд, позволяющий испытывать МСХ в тяжелых условиях работы, характерных для работы промысловых механизмов.

Для проведения эксперимента были изготовлены эксцентриковые МСХ зацеплением с параметрами: диаметр внешней обоймы 60 мм, параметр, угол заклинивания изменялся в пределах, угол расположения мелкомодульных зубьев на эксцентриковых кольцах принимался равным = 50 при модуле =0,4; 0,5; 0,8 и 1,0 мм. Материал рабочих элементов сталь ШХ15, 12ХН3А, 40ХН при термообработке закалка до HRCЭ 48…62.

В качестве критерия, определяющего надежность эксцентриковых МСХ зацеплением, принималось число циклов включений, соответствующее нижней границе наработки на отказ. Допускаемое значение нижней границы наработки на отказ, по опыту эксплуатации машины резки и наживления линии ярусного лова «Помор» принималось = 10·106.

Результаты эксперимента показали, что надежность работы эксцентриковых МСХ, выполненных из материала сталь ШХ15 с модулем = 0,4; 0,5 и 0,8 мм больше в сравнении с роликовыми МСХ соответственно в 1,15; 1,75 и 2,4 раза. Эксцентриковые МСХ, выполненные из материала сталь ШХ15 с модулем =1,0 мм, а так же выполненные из материалов сталь 40ХН, 12ХН3А с модулем = 0,5 мм отличаются недостаточной надежностью работы.

Исследование износостойкости эксцентриковых МСХ. Для исследования износостойкости эксцентриковых МСХ зацеплением был создан стенд, позволяющий испытывать механизмы при наиболее тяжелых условиях работы, для которых характерны значительные передаваемые крутящие моменты, динамические нагрузки и высокие скорости обгона.

Для проведения эксперимента были изготовлены эксцентриковые МСХ зацеплением с параметрами: диаметр внешней обоймы 46 мм, параметр 1,48, угол заклинивания; материал рабочих элементов сталь ШХ 15 при термообработке закалка до HRCЭ 58…62..

В процессе эксперимента проводились контрольные взвешивания эксцентриковых колец на аналитических весах АДВ-200 для определения величины их относительного массового износа. Износ определялся через каждые 2000 включений.

На рисунке 4 представлена зависимость величины относительного массового износа правого и левого эксцентриковых колец (кривые: 1, 2, 3) от числа циклов включения. Как видно из графиков, после 6000-8000 циклов включения происходит стабилизация износа, при этом максимальное значение относительного массового износа составляет незначительную величину, порядка 0,08% и практически не оказывает влияния на работоспособность муфты.

В связи со стабилизацией величины износа было решено ограничиться испытанием механизма только до 10000 включений.

Результаты испытаний показали высокую износостойкость, и, следовательно, работоспособность эксцентриковых МСХ зацеплением для промысловых механизмов.

Исследование жесткости эксцентриковых МСХ. Для проведения эксперимента были изготовлены эксцентриковые МСХ зацеплением с параметрами: диаметр внешней обоймы мм, параметр, угол заклинивания изменялся в пределах …, угол расположения мелкомодульных зубьев на эксцентриковых кольцах принимался равным = 70 при модуле =0,5 мм. Материал рабочих элементов сталь ШХ 15 при термообработке закалка до HRCЭ 58…62.

Для сравнения проводились исследования жесткости для эксцентрикового МСХ фрикционного типа и роликового МСХ с одинаковым параметром мм.

В процессе эксперимента проводилось нагружение МСХ крутящим моментом от 5 до 40 Нм через каждые 5 Нм и определялась величина угла относительного поворота. На рисунке 5 представлена зависимость угла относительного поворота

от статического момента нагружения. Расчеты жесткости МСХ различных типов эксцентриковых кольцах принимался равным =70 при модуле =0,5 мм. Материал рабочих элементов сталь ШХ 15 при термообработке закалка до HRCЭ 58…62. Исследования показали, что жесткости роликового МСХ находилась в пределах =4100…4700 Нмм/рад, эксцентрикового МСХ фрикционного типа =5300…5800 Нмм/рад; жесткость эксцентриковых МСХ нефрикционного типа =12000…16000 Нмм/рад

Величина жесткости эксцентриковых МСХ зацеплением мало зависит от угла заклинивания. При изменении угла заклинивания в пределах =14°±30…6°±30 (в 2,33 раза) жесткость изменяется всего на 17%, причем при уменьшении угла заклинивания жесткость тоже уменьшается. Для роликовых МСХ при измени угла заклинивания в пределах =10…4° (в 2,5 раза) жесткость уменьшается на 49%.

Из графиков видно, что эксцентриковые МСХ зацеплением обладают большей в 3,7…5,0 раза жесткостью, чем роликовые МСХ и в 3,1…3,6 раза, чем эксцентриковые МСХ фрикционного типа. Это обеспечивает надёжную передачу вращающего момента без проскальзывания при работе промысловых механизмов.

Исследование тягово-скоростных характеристик импульсных вариаторов для промыслового оборудования.

С целью проведения экспериментальных исследований тягово-скоростных характеристик было выбрано два импульсных вариатора с эксцентриковыми МСХ, разработанными для использования в промысловых механизмах для неводного лова.

Импульсный вариатор (тип I) имел следующие технические характеристики: передаваемая мощность =1,5 кВт; обеспечиваемая сила тяги =1,0 кН; диапазон регулирования =10; скорость тяги изменяется в пределах V=0…1,309 м/с; габариты xx=400x320x380 мм.

Импульсный вариатор (тип II) имел следующие технические характеристики: передаваемая мощность =7,5 кВт, обеспечиваемая сила тяги =12 кН; диапазон регулирования =9; скорость тяги изменяется в пределах V=0…1,2 м/с; габариты xx=660x670x670 мм.

При проведении эксперимента настраивалась скорость тяги и при увеличении силы тяги определялась изменение скорости тяги.

Наибольшее время испытаний импульсного вариатора типа I, с эксцентриковыми МСХ одного конструктивного исполнения, составило более 700 часов, при этом время его работы при максимальной величине нагрузки составило 75…80 % от общего объема времени испытания. Общее время работы составило 3800 часов. Для импульсного вариатора типа II эти показатели составляли 460 и 1814 часов.

По результатам экспериментов получены аналитические зависимости, характеризующие изменение тягово-скоростной характеристики (изменение настраевоемой скорости тяги ) импульсных вариаторов с эксцентриковыми МСХ зацеплением (тип I и II) для промыслового оборудования

, (16)

. (17)

Данные зависимости позволяют корректировать величину настраиваемой скорости тяги в зависимости от усилия тяги, что обеспечивает эксплуатацию промыслового оборудования при оптимальной тягово-скоростной характеристике.

При этом долговечность эксцентриковых МСХ зацеплением в 1,1…2,7 раза больше по сравнению с МСХ других конструктивных схем (роликовыми, храповыми) при одинаковых условиях работы

В четвертой главе изложены вопросы расчета и проектирования, эксцентриковых МСХ зацеплением для промысловых механизмов. Даны рекомендации по выбору конструктивного исполнению эксцентриковых МСХ, материалов и основных геометрических параметров элементов механизма, прочности и жесткости его рабочих элементов.

Предложена методика проектирования эксцентриковых МСХ зацеплением для промысловых механизмов.

ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Опыт эксплуатации роликовых и храповых МСХ в промысловых механизмах показал, что они обладают недостаточной надежностью в пределах заданного срока службы. На основании анализа конструкций МСХ сделан вывод, что эксцентриковые МСХ зацеплением являются перспективными для внедрения в промысловые механизмы. Разработаны новые конструкции эксцентриковых МСХ зацеплением для промысловых механизмов, которые защищены патентами.

2. Получены зависимости, определяющие условие свободного хода эксцентриковой МСХ зацеплением с учетом его геометрических характеристик. Даны рекомендации по изготовлению конструкции подтормаживающего устройства.

3. Получены зависимости для геометрического синтеза профиля мелкомодульных зубьев и построения профиля режущего инструмента.

4. Получена формула, характеризующая зависимость эквивалентного напряжения от геометрических характеристик и условий нагружения.

5. Экспериментально получены величины нижней граница наработки на отказ разработанных эксцентриковых МСХ для промысловых механизмах и показано, что работоспособность предлагаемых муфт больше в сравнении с роликовыми МСХ в 1,15…2,4 раза.

Pages:     | 1 || 3 |






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