Обґрунтування параметрів низькодинамічних кулькових запобіжних муфт - Автореферат

Розвиток сучасного машинобудування вимагає підвищення експлуатаційної надійності робочих органів і приводів механізмів та машин. Динамічні навантаження, що виникають при спрацюванні існуючих конструкцій запобіжних муфт, спричиняють значні осьові та колові ударні навантаження, як на елементи зачеплення півмуфт, так і на приводи машин в цілому. В звязку з цим актуальним є питання розробки нових конструкцій та обґрунтування раціональних конструктивно-кінематичних параметрів низькодинамічних кулькових запобіжних муфт, що забезпечить суттєве зниження ударних навантажень на вузли приводів і відповідно підвищить надійність і довговічність механізмів і машин. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі дослідження: проаналізувати відомі конструкції запобіжних муфт та результати їх теоретичних і експлуатаційних досліджень а також встановити основні технічні проблеми та напрямки їх вирішення; розробити методику проведення досліджень, стендове обладнання та експериментальні моделі низькодинамічних кулькових запобіжних муфт;Проведений аналіз конструктивних схем запобіжних муфт, результатів теоретичних і експериментальних досліджень з визначення їх раціональних конструктивних, кінематичних і динамічних параметрів показав, що задача, повязана із зниженням динамічних навантажень на приводи машин в процесі буксування муфт не є повністю розвязаною. Одним із перспективних шляхів розвязання даної задачі є розробка та обґрунтування параметрів таких конструкцій низькодинамічних запобіжних муфт, режим роботи яких забезпечить значне (на порядок і більше) зниження динамічних навантажень на привод в процесі буксування півмуфт у порівнянні з початковим моментом спрацювання, на який розрахована муфта. За результатами аналізу формули (1) побудовані графічні залежності впливу конструктивних параметрів на характер і абсолютне значення зміни крутного моменту Тм, за якими встановлено, що максимальний крутний момент муфта передає в початковому положенні. Аналізуючи графічні залежності на двох етапах спрацювання муфти встановлено, що відношення їх максимальних крутних моментів k=T1 max/ T2 max при постійних величинах R=0,08 м; С=40000 Н/м; r=9°; d0=0,005 м; hл=0,7r; r=0,009 м і при b=45° складає k=2,4, при b=35°: k=3, при b=25°: k=4, при b=15°: k=6. Визначено час руху півмуфти в осьовому напрямку в сторону стискання пружини до її повної зупинки t1 і час зворотного переміщення t2 до повторного контакту кульок з півмуфтою.У дисертації наведене теоретичне узагальнення та вирішення науково-прикладної задачі, яка полягає у тому, що крутний момент в режимі повторних вмикань півмуфт є на порядок меншим ніж крутний момент, при якому спрацьовує муфта, що забезпечує зниження динамічних навантажень на привод. На основі проведеного силового розрахунку встановлено, що для торцевих елементів зачеплення глибину лунки hл по відношенню до радіуса кульки r рекомендується вибирати за умови hл ? 0,6 r. Для пари радіальних елементів зачеплення встановлено, що зміна кута нахилу лінії, яка умовно проходить через центри кульок до вертикальної площини від 20° до 70° призводить до падіння крутного моменту у 9,7 разів при відношенні rл/r = 0,6, де rл - радіус лунки. На підставі реалізації розробленої динамічної моделі з визначення характеру і параметрів руху півмуфт при їх виході із зачеплення з похилим виступом встановлено залежності впливу конструктивно-технологічних параметрів механізму розтискання півмуфт на колову відстань L, час t і осьове переміщення півмуфт H при їх безконтактному провертанні. З аналізу динамічної моделі приводу із запобіжною муфтою встановлено, що основними чинниками, що впливають на динамічний момент її спрацювання є моменти інерції приведені до робочого органу та веденої півмуфти, характер зростання моменту опору в часі, а також жорсткість ведених ланок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ