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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Повышение тяговой характеристики и работоспособности эксцентриковой муфты свободного хода для использования в промысловых механизмах Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет» (ФГОУ ВПО «КГТУ») Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Наумов Владимир Аркадьевич кандидат технических наук Зеброва Елена Михайловна 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.Применение эксцентриковых МСХ зацеплением в промысловых механизмах позволит повысить их работоспособность и упростить обслуживание при эксплуатации. Установлены основные характеристики (геометрия, прочность, жесткость, износостойкость, долговечность), определяющие тяговую способность и работоспособность эксцентриковых МСХ с мелкомодульными зубьями специального профиля для промысловых механизмов. муфта промысловый тяговой работоспособность 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 ее изменения для разработанных эксцентриковых МСХ зацеплением. 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.). 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.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. 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. Экспериментально получены аналитические и графические зависимости, характеризующие изменение тягово-скоростной характеристики промысловых механизмов при использовании импульсных вариаторов с эксцентриковыми МСХ зацеплением и показано, что падение тягово-скоростной характеристики промысловых механизмов при использовании предлагаемых муфт меньше в 1,35…5,70 раза по сравнению с МСХ других типов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В ИЗДАНИЯХ ПО СПИСКУ ВАК

1. Горин М. П., Шарков О. В., Калинин А. В. Автоматические импульсные вариаторы для промыслового оборудования // Рыбное хозяйство. 2002. № 1. С. 50.

2. Шарков О.В., Калинин А.В. Исследование надежности эксцентриковых механизмов свободного хода зацеплением // Техника машиностроения, 2003. № 6. С. 87 - 89.

3. Патент № 2145009, Россия МКИ 7F16 D41/063. Муфта свободного хода / Васильев А. Н., Горин М. П., Калинин А. В. Опубл. в бюллетене «Патенты и полезные модели». М., 2000. №3.

4. Патент № 2162971, Россия МКИ 7F16 H29/02. Автоматический импульсный вариатор / Васильев А. Н, Горин М. П., Калинин А. В. Опубликовано в бюллетене «Патенты и полезные модели». М., 2001. №4.

5. Патент № 2170376, Россия МКИ 7F16 H29/04. Импульсный вариатор / Васильев А. Н, Горин М. П., Калинин А. В. Опубликовано в бюллетене «Патенты и полезные модели». М., 2001. №7.

6. Патент № 2177091, Россия МКИ F16 H 29/22. Автоматическая импульсная передача / М. П. Горин, Н. А. Кузнецова, О. В. Шарков, А. В. Калинин. Опубликовано в бюллетене «Патенты и полезные модели». М., 2001. № 24.

7. Патент № 2249733, Россия МПИ F16 D 41/06. Муфта свободного хода / О. В. Шарков, Калинин А. В. Опубликовано в бюллетене «Патенты и полезные модели». М., 2005. № 10. в других изданиях: 8. Калинин А. В. Экспериментальное исследование эксцентриковых механизмов свободного хода зацеплением // Бесступенчатые передачи, приводы машин и промысловое оборудование: сб. тез. докладов. Первой Международной научно-техническая конференция: Калининград, 1997. С. 47.

9. Горин М. П., Калинин А. В. Геометрия эксцентриковых механизмов свободного хода зацеплением // Бесступенчатые передачи, приводы машин и промысловое оборудование: сб. тез. докладов. Первой Международной научно-техническая конференция: Калининград, 1997. С. 48.

10. Шарков О.В., Калинин А.В. Нагрузочная способность эксцентриковых механизмов свободного хода зацеплением // Прогрессивные технологии, машины и механизмы в машиностроении (БАЛТТЕХМАШ-98): Сб. материалов I Международной научно-технической конференции. Калининград, 1998. С. 109-110.

11. Шарков О. В., Калинин А. В., Горин М. П. Напряженное состояние мелкомодульных храповых зубьев эксцентриковых механизмов свободного хода зацеплением для технологического оборудования // Новое в технике и технологии производства пищевых продуктов: Межвузовский сб. науч. тр. Калининград : КГТУ, 1998. С. 93 - 99.

12. Колесов И. В., Шарков О. В., Калинин А. В. Некоторые вопросы синтеза мелкомодульного храповых зубьев эксцентриковых механизмов свободного хода зацеплением для пищевых машин // Новое в технике и технологии производства пищевых продуктов : Межвузовский сб. науч. тр. Калининград : КГТУ, 1998. С. 100-105.

13. Колесов И. В., Шарков О. В., Калинин А. В. О методах изготовления мелкомодульных храповых зубьев эксцентриковых механизмов свободного хода // Прогрессивные машины и механизмы для пищевых производств: Межвузовский сб. науч. тр. Калининград: КГТУ, 1999. С. 138 -156.

14. Колесов И. В., Шарков О. В., Калинин А. В. Формообразование поверхности долбяка для нарезания мелкомодульных храповых зубьев эксцентриковых механизмов свободного хода зацеплением // Прогрессивные машины и механизмы для пищевых производств: Межвузовский сб. науч. тр. Калининград : КГТУ, 1999. С. 148-156.

15. Калинин А. В., Шарков О. В., Горин М. П. Результаты исследований импульсного вариатора для приводов машин и механизмов промысловых судов // Прогрессивные машины и механизмы для пищевых производств: Межвузовский сб. науч. тр. Калининград : КГТУ, 1999. С. 23-29.

16. Калинин А.В., Горин М.П., Шарков О.В. Сравнительные испытания эксцентриковых механизмов свободного хода зацеплением // Международная научная конференция КГТУ: Сб. тезисов и докладов в 3-х ч. Калининград, 1999. - Ч. 3. С. 78.

17. Калинин А. В., Шарков О. В., Горин М. П. Стендовые испытания импульсного мотор-вариатора для технологического оборудования // Применение холода в пищевых производствах: сб. тез. докладов. Всероссийского научно-технического семинара с международным участием Калининград, 1999. С. 88-89.

18. Горин М. П., Калинин А. В. Импульсные мотор-вариаторы // Зубчатые передачи- 99: сб. тез. докладов. Международной научно-практической конференции по проблемам обеспечения надежности и качества зубчатых передач. Санк-Петербург, 1999. С. 13-14.

19. Шарков О. В., Калинин А. В. Производство эксцентриковых механизмов свободного хода зацеплением с мелкомодульными зубьями // Современные проблемы проектирования и производства зубчатых передач: Сб. науч. тр. Международной научно-технической конференции. Тула, 2000. С. 79-81.

20. Колесов И.В., Шарков О.В., Калинин А.В. Определение прямолинейных участков профиля внутренних мелкомодульных храповых зубьев эксцентриковых механизмов свободного хода зацеплением // Прогрессивные технологии, машины и механизмы в машиностроении (БАЛТТЕХМАШ-2000): Сб. докладов II Международной научно-технической конференции в II-х т. Калининград, 2000. - Т II. С. 38-39.

21. Шарков О.В., Калинин А.В. Концентрация нагрузки в зацеплении эксцентриковых механизмов свободного хода за счет деформации внешней обоймы // БАЛТТЕХМАШ-2000: Сб. докладов II Международной научно-технической конференции в II-х т. Калининград, 2000. - Т II. С. 40 -41.

22. Колесов И. В., Шарков О. В., Калинин А. В. Технология изготовления мелкомодульных храповых зубьев эксцентриковых механизмов свободного хода с использованием инструментальной рейки // Международная научно-техническая конференция КГТУ : сб. материалов конференции в IV ч. Калининград, 2000. - Ч. III. С. 160-161.

23. Калинин А. В., Шарков О. В., М. П. Горин. Исследование динамики эксцентриковых механизмов свободного хода в импульсном вариаторе // Международная научно-техническая конференция КГТУ : сб. материалов конференции в IV ч. Калининград, 2000. - Ч. III. С. 158-159.

24. Колесов И. В., Шарков О. В., Калинин А. В. Формообразование поверхности инструментальной рейки для нарезания мелкомодульных храповых зубьев эксцентриковых механизмов свободного хода зацеплением // Технологические процессы, машины и аппараты пищевых производств их управление и интенсификация: Межвузовский сб. науч. тр. Калининград: КГТУ, 1999. С. 155-163.

25. Горин М. П., Шарков О. В., Калинин А. В. Опыт разработки эксцентриковых механизмов свободного хода для механических импульсных систем // Машины и механизмы ударного, периодического и вибрационного действия: сб. материалов Международного научно-технического симпозиума. Орел, 2000. С. 334-337.

26. Колесов И. В., Шарков О. В., Калинин А. В. Оценка рационального профиля храповых зубьев в эксцентриковых механизмах свободного хода зацеплением при нарезании инструментальной рейкой // Бесступенчатые передачи и механизмы свободного хода : Межвузовский сб. науч. тр. Калининград : КГТУ, 2001. С. 25-31.

27. Калинин А. В., Шарков О. В., Горин М. П. Экспериментальное исследование работоспособности эксцентриковых механизмов свободного хода в импульсных вариаторах // Бесступенчатые передачи и механизмы свободного хода : Межвузовский сб. науч. тр. Калининград : КГТУ, 2001. С. 20-24.

28. Калинин А. В., Шарков О. В., Горин М. П. Исследование влияния геометрических параметров на износостойкость эксцентриковых механизмов свободного хода // Инженерные проблемы трения, смазки, изнашивания: Сб. науч. тр. Калининград : БГА РФ, 2001. С. 11 - 16.

29. Васильев А.Н., Калинин А.В., Горин М.П. Экспериментальное определение характеристик жесткости эксцентриковых механизмов свободного хода приводов автомобильных стартеров // Бесступенчатые передачи и механизмы свободного хода: Межвузовский сб. науч. тр. Калининград : КГТУ, 2001. С. 196-203.

30. Патент № 32219, Россия МПИ F16 D 41/06. Эксцентриковый механизм свободного хода / А.В. Калинин, А.Н. Васильев, О.В. Шарков. Опубликовано в бюллетене «Патенты и полезные модели». М., 2003. № 25.

31. Патент № 32220, Россия МПИ F16 D 41/06. Муфта свободного хода / О. В. Шарков, А. В. Калинин, А. Н. Васильев. Опубликовано в бюллетене «Патенты и полезные модели». М., 2003. № 25.

32. Шарков О. В., Калинин А. В. Результаты исследования эксцентриковых механизмов свободного хода для промыслового оборудования // Известия КГТУ, 2003. № 4. С. 173-179.

33. Шарков О. В., Калинин А. В. К анализу использования импульсных вариаторов в промысловом оборудовании для неводного лова // Инновации в науке и образовании - 2003: Материалы Международной научной конференции посвященной 90-летию высшего рыбохозяйственного образования в России. Калининград, 2003. С. 170-171.

34. Sharkov O., Vasiliev A., Kalinin A. Impulse variable-speed drives of machines // Power transmissions-03: Proceedings of the International scientific conference in 4 parts. Varna, Bulgaria, 2003. - Part 1. p. 247-250.

35. Патент № 38866, Россия МПИ F16 D 41/06. Муфта свободного хода / О.В. Шарков, А. Н. Васильев, А. В. Калинин. Опубликовано в бюллетене «Патенты и полезные модели» М., 2004. № 19.

36. Шарков О. В., Калинин А. В. Экспериментальное исследование тягово-скоростной характеристики импульсных приводов для промыслового оборудования // Известия КГТУ, 2004. № 6. С. 155-160.

37. Шарков О. В., Калинин А. В. Расчетно-экспериментальные методы оценки надежности эксцентриковых механизмов свободного хода // Детали машин и трибология: Межвузовский сб. науч. тр. Калининград: КГТУ, 2005. С. 132 -136.

38. Шарков О.В., Калинин А.В., Золотов И.А. Автоматический импульсный вариатор // Изобретатели машиностроению. 2005. № 4. С. 9-10.

39. Sharkov O., Vasiliev A., Kalinin A. Finite-elements analyzes of load capacities of eccentric one-way clutches of friction type // Trans&Motauto-05: Proceedings of the International scientific conference in 6 parts. Veliko Tarnovo, Bulgaria, 2005. - Part. 3. p. 98-101.

40. Шарков О. В., Калинин А. В. Исследование шумового поля импульсного вариатора с эксцентриковыми механизмами свободного хода // Инновации в науке и образовании - 2006: Материалы Международной научной конференции КГТУ в 2-х ч. Калининград, 2006. - Ч. 1. С. 402-403.

41. Шарков О. В., Калинин А. В. Муфта свободного хода // Изобретатели машиностроению, 2006. № 2. С. 12-13.

42. Калинин А.В., Шарков О.В. Анализ геометрических условий бесконтактного движения эксцентриковых механизмов свободного хода зацеплением при свободном ходе // Совершенствование технологических процессов и оборудования в линиях пищевых производств: Межвузовский сб. науч. тр. Калининград: КГТУ, 2006. С. 60-69.

43. Калинин А.В., Шарков О.В. Геометрический синтез подтормаживающих устройств роликового типа для эксцентриковых механизмов свободного хода // Совершенствование технологических процессов и оборудования в линиях пищевых производств: Межвузовский сб. науч. тр. Калининград: КГТУ, 2006. С. 70-74.

44. Шарков О. В., Калинин А. В., Кириллов С. В. Экспериментальное исследование крутильной жесткости эксцентриковых механизмов свободного хода нефрикционного типа. // Известия КГТУ, 2007. № 12. С. 34-38.

45. Шарков О. В., Калинин А. В. Бесступенчатый импульсивный привод ваероукладчика траловой лебедки. // Международная научная конференция «Инновации в науке и образовании - 2007» : Материалы конференции Калининград, 2007. С. 58-60.

46. Калинин А.В., Шарков О.В Совершенствование пусковых устройств с механизмами свободного хода для судовых энергетических установок. // Международная научная конференция // Инновации в науке и образовании - 2008: Материалы конференции Калининград, 2008. С. 89-92.

Размещено на .ru

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.

6. Экспериментально получены аналитические и графические зависимости, характеризующие изменение тягово-скоростной характеристики промысловых механизмов при использовании импульсных вариаторов с эксцентриковыми МСХ зацеплением и показано, что падение тягово-скоростной характеристики промысловых механизмов при использовании предлагаемых муфт меньше в 1,35…5,70 раза по сравнению с МСХ других типов. При этом долговечность эксцентриковых МСХ зацеплением в 1,1…2,7 раза больше по сравнению с МСХ других типов при одинаковых условиях работы.

7. Экспериментально получены численные значения жесткости кручения эксцентриковых МСХ и показано, что предлагаемые конструкции муфт обладают большей в 3,7…5,0 раза жесткостью по сравнению с роликовыми МСХ. Это обеспечивает надежную передачу вращающего момента без проскальзывания на исполнительные элементы промысловых механизмов.

8. Экспериментально получены величины массового износа эксцентриковых колец и установлен характер ее изменения для разработанных эксцентриковых МСХ и показано, что износ их рабочих элементов составляет незначительную величину и в отличие от роликовых МСХ не влияет на их работоспособность.

9. Теоретические и практические результаты диссертации использованы при модернизации промысловых механизмов в целях повышения их тяговой характеристики и работоспособности на рыбопромысловых судах производственной рыбопромысловой компании ООО «Марфиш» (акт внедрения результатов научно-исследовательской работе от 27.03.2007 г.).