CC BY
12
Лггература
1. Iнформацiйно-пошукова система Patent Office of USA - www.uspto.gov.
2. 1нформацшно-пошукова система РФ Роспатент - www.fips.ru.
3. Slocum M.S. Technology Maturity Using S-curve Descriptors// Journal of TRIZ. - December, 1998. - www.triz-journal.com.
4. Darrell Mann. Evolutionary-Potential™ in Technical and Business Systems// Journal of TRIZ, July, 2002. - www.triz-journal.com.
5. Глшенко Л.К., Дайновський Ю.А. Оцшка еволюцшно! доцшьноста швестуваиня шновацш// Науковий вюник: Зб1рн. наук.-техн. праць. - Львш: УкрДЛТУ, 2002, вип. 12.5.
6. Mann D. Using S-Curves and Trends of Evolution in R&D Strategy Planning// Journal of TRIZ. - July, 1999. - www.triz-journal.com.
7. Mann D.L. Trimming Evolution Patterns For Complex Systems. - - www.ideati-ontriz.com; Mann, D.L., 'Using S-Curves and Trends Of Evolution In R&D Strategy Planning', TRIZ Journal, July 1999 - www.triz-journal.co.
УДК 621.825 Доц. Б.1. Шндрацький, канд. техн. наук -
НУ "Льbeiecbm полппехнта"
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ДИНАМ1КИ ПРИВОДУ 13 ЗАПОБ1ЖНОЮ МУФТОЮ З ПРОФШЬНИМ ЗАМИКАННЯМ У СТОПОРНОМУ РЕЖИМ1 РОБОТИ
Наведеш результати експериментального дослщжения динамши заиоб1жних муфт з профшьним замиканням при пробуксовуванш у стопорному режим роботи. Встановлено, що таю муфти залежно вщ конструктивних параметрш створюють ди-нам1чш навантаження, як у 1,5-2,0 рази можуть перевищувати номшальш. Пщбира-ючи спещальним чином профшь на швмуфтах кулькових запоб1жних муфт, можна суттево зменшити динашчш навантаження у привода зв1вши i'x практично до ста-тичних.
Doc. B.I. Kindracki-NU "L'vivc'kaPolitecnika"
Experimental research of dynamic of a drive with a safety clutches of profile closure in lock operational mode
The outcomes of an experimental research of dynamic of safety clutches with profile closure in lock operational mode are staded. Is established, that such clutches depending on design parameters create dynamic loads, which one in 1,5 - 2 times can exceed rated. Having selected the special profile on half of the clutch, it is possible essentially to reduce dynamic loads in links of a drive.
Запобiжнi муфти з профшьним замиканням (кулачков^ кульков^ широко застосовують для захисту приводив машин ввд перевантажень [1]. Одним з недолжш таких муфт е залишковий динамiчний момент, який вони створюють при пробуксовуванш у стопорному режим роботи [2, 3]. Величина такого моменту, за iнших однакових умов, визначаеться кутом нахилу ку-лачтв або профшем лунок тд кульки.
З метою встановлення характеру змши й величини залишкового дина-мiчного моменту у валопроводах приводу пiсля спрацювання таких муфт нами було проведено експериментальне дослiдження на спещально сконстру-йованому стендi (рис. 1).
Рис. 1. Стенд для експерементального до^дження
Стенд складаеться зi станини 1, на якш спiввiсно встановленi електро-мотор 2 постiйного струму ПН-68, лiва опора 3, права опора 4 i стопорний вузол 5. Електромотор 2 через пружну муфту 6 з'еднаний з провiдним валом 7; ведений вал 8 через пружну муфту 9 з'еднаний зi стопорним вузлом 5. Права опора 4 i стопорний вузол 5 встановлеш на рухомш платформi 10. Запо-бiжну муфту 11 встановлювали мiж опорами 3 i 4, з'еднуючи вiльнi кшщ ва-лiв 7 i 8. Живлення електромотора 2 постiйним струмом здiйснювалось вiд стабiлiзованого джерела живлення. Частота обертання ротора електромотора регулювалась змшою напруги у колi якоря регулятором РН0-250-5. Напруга в обмотщ збудження при цьому пiдтримувалась сталою u=220 В. Оск1льки потужнiсть електромотора у процеш експерименту використовувалась ттьки на 20-30 %, то частота обертання ротора електромотора була сталою.
Для змши частоти пружних коливань провщно!' та ведено'' частин приводу у конструкцп стенда передбачеш пружнi муфти 6 i 9. Вони складаються з двох твмуфт, з'еднаних пружною пластиною, встановленою у прямокутний паз одте!' з твмуфт i зафiксованою в нiй гвинтами (рис. 2); вшьт кiнцi пластин входять у пази друго'1 твмуфти. Змiна частоти коливань здшснювалась встановленням пластин рiзноl товщини.
Для вимiрювання динамiчного крутного моменту у валах приводу на вал 7 i 8 були наклеен тензодавач^ з'еднанi через струмознiмачi щiткового типу з вимiрювальною апаратурою. В експеримент застосовувались тензода-вачi типу "Кремтстор". Коефiцiент тензочутливостi давачiв £^=120, отр у недеформованому станi ^=150 Ом, температурний коефщент опору рда=0,09 %. Давачi були наклеенi на вал тд кутом р/4 рад до його ос клеем ВЛ-931 в лабораторних умовах за спещальною технологiею виробника. Сиг-
нал з тензодавачiв пiдсилювався тензометричним тдсилювачем "Топаз-2" i подавався на 24-канальний осцилограф НО44-2. Змiну крутного моменту у валопроводах пiд час пробуксовування запобiжноí муфти у стопорному ре-жимi роботи записували на фотопапер1
Тарування тензодавачiв було проведено безпосередньо на стенд1 При цьому почергово навантажували провiдний i ведений вали приводу вщомим за величиною крутним моментом. Змшюючи дискретно величину крутного моменту, на екраш осцилографа замiряли вiдхилення променя вiд нульово' точки. Навантаження здiйснювали в бiк зростання, а потм зменшення крутного моменту. У результат було отримано середне значення масштабного коефiцieнта цс=2 Нм/мм.
Частоту обертання ротора електромотора вимiрювали електронним тахометром ТС 30-5Р, жорстко з'еднаним за допомогою кронштейна i спещаль-
Рис. 2. Пружня муфта Рис. 3. Електронний тахометр Т€ 30-5Р
Рис. 4. Кулькова заnобiжна муфта Рис. 5. Профть на пiвмуфтi
Дослщжували динамку приводу з кульковою запобiжною муфтою з розташуванням кульок в отворах одте'1 з твмуфт (рис. 4). Профшь на тв-муфтi (рис. 5) мав тороподiбну форму з такими параметрами: ^=0,011 м; ^1=0,005 м; ^=0,002 м; <^=0,0113 м; ^т=0,0375 м. В усiх випадках муфта була вщрегульована на передачу крутного моменту М=50 Н м, а критична швид-
кiсть обертання (швидкiсть, при якш кулька втрачае контакт з профшем лунки) становила 20 с-1. Параметри приводу мали такi значення: 72=0,015 кг-м2; 73=0,0112 кг-м2; 15=0,015 кг-м2; С1,2=8400 Н-м/рад; С2,3=74500 Н-м/рад; С5,6=1200 Н-м/рад.
Осцилограми змiни динамiчного моменту у валопроводах приводу пiд час пробуксовування муфти поданi на рис. 6. Як видно з осцилограм, характер змши крутного моменту у валопроводах мае змшний характер. У перюд мiж ударами коливання швидко затухають. За невеликих швидкостей обертання провщно! ланки можна видшити три промiжки на осцилограмах: рiзкий стри-бок крутного моменту, горизонтальна площадка i зворотне закручування.
Рiзкий стрибок крутного моменту, незалежно вiд власно'' частоти пруж-них коливань провщно! та ведено'' частин приводу i кутово'' швидкостi обертання ротора електромотора, завжди спостерiгаеться у першш пiвхвилi коливань системи на нижчш власнiй частот! зразу ж тсля удару пiвмуфт. Крива змши пружного моменту змщена вщносно нульово'' лши ! мае яскраво виражений од-ноб!чний характер. Це зумовлено наявшстю залишкового крутного моменту у перюд пробуксовування муфти ! тертям м!ж кульками та пвмуфтою.
При невеликих швидкостях, обертання перед черговим ударом шв-муфт, коли кульки входять у лунки з 'хнього неробочого боку, спостерь гаеться зворотне закручування вал!в. Його величина визначаеться вщносною швидкктю обертання швмуфт ! власними частотами провщно! та ведено'' частин приводу. З! збшьшенням кутово'' швидкосп обертання ротора електромотора ввд'емне закручування зменшуеться, прямуючи до нуля. В уах випад-ках спостер!гаються сумарш коливання, в яких проглядаються власш нижча та вища частоти пружних коливань. Кр!м цього з осцилограм легко бачити (рис. 6, а, б), що з! збшьшенням кутово'' швидкосп обертання ротора електромотора до критичного значення для кульково'' запоб!жно'' муфти максималь-не значення пружного динам!чного моменту у валопроводах зростае (анало-пчна картина, очевидно, спостертатиметься в усьому диапазон! кутових швидкостей для кулачкових запоб!жних муфт, в яких кут профшю е сталим). При перевищенш кутовою швидкктю критичного значення для кулькових запоб!жних муфт з торо'дальним профшем лунок максимальне значення пружного крутного моменту у валопроводах суттево зменшуеться. Це можна пояснити збшьшенням кута удару швмуфти та кульок.
Результати вишрювання на осцилограмах максимального динам!чно-го крутного моменту у веденш частин! приводу подан! в таблиц!. У кожнш серп проводилось по п'ять вишр!в. Достов!рнкть результат експерименту ощнювалась за значениям коефщента Кохрена [4], який розраховувався за формулою:
/те
Ор = тахБу/ , (1)
де шахБ1 - найбшьше значення дисперсп з розглянутих паралельних серш
те
те; Ё А - сума дисперсш те серш.
1
б 8 40
Рис. 6. Осцилограми змти динамiчного моменту у валопроводах приводу тд час
пробуксовування муфти
Табл. Результати вимiрювання на осцилограмах максимального динамiчного крутного моменту у веденш частим приводу_
Номер серп,
Вим1ряш значенняИ™™ в однш сери
Результати розрахунюв
2 3 4 5 Xе
57 55 56 55 54,3 7,68
59 53 63 59 59 11,2
65 60 75 65 63,6 51
49 61 65
т
е
Середньоарифметичне значения пружного крутного моменту в ланках приводу i дисперсп для кожно!' сери вимiрювань визначались вiдповiдно за формулами:
_ 1 ne
хе = -^X« ; (2)
i
1
Xe = -X (Xei - Xe )2. (3)
i
e / • \ ei e
Пе
Результати розрахунку зведенi в таблицю. За даними таблицi вiдповiд-но до формули (i)
Gp =-51-= 0,73.
p 7,684 +11,2 + 5,1
Табличне значення критерда Кохрена Gm, що вiдповiдаe ймовiрностi довiри 0,95, для кiлькостi паралельних серш me=3 та кiлькостi ступенiв вшь-ностi q=4 дорiвиюe 0,746 [4]. Оскшьки Gp < Gm, то вдаворювашсть дослiдiв
можна вважати доброю.
Висновки. Запобiжнi муфти з профiльним замiканиям i сталим кутом нахилу профшю робочих поверхонь пiвмуфт (кулачкiв, лунок шд кульки) при пробуксовуваннi створюють динамiчний пружний момент у валопрово-дах приводу у 1,5-2,0 рази бшьший, шж розрахунковий.
Кульковi запобiжнi муфти при пробуксовуваннi на швидкостях обер-тання, бiльших вiд критично!', створюють динамiчнi навантаження у привод^ якi несуттево перевищують статичне (номшальний крутний момент).
Коефiцieнт динамiчностi, або коефщент перевищення залишкового динамiчного моменту у валопроводах приводу пiсля спрацювання запобiжноí муфти з профшьним замшанням, обов'язково потрiбно враховувати як один з головних критерив при параметричному синтезi таких муфт.
Лiтература
1. Поляков В.С., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. Справочник по муфтам. - Л.: Машиностроение, 1979. - 344 с.
2. Лопаткин А.Г. Динамические нагрузки у приводе с шариковой предохранительной муфтой// Известия вузом. Машиностроение. - 1969, № 10. - C. 61-65.
3. Решетов Д.Н., Лопаткин М.Г. Динамические нагрузки у приводе с кулачковой предохранительной муфтой// Известия вузом. Машиностроение. - 1967, № 2. - C. 39-43.
4. Сиденко В.М., Грушко И.М. Основы научных исследований. - Харьков: Вища шк. - 1978. - 200 с.
УДК 681.62.067 В.Р. Паста, О.М. Полюдов
ГЕОМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ КРИВОШИПНО-ПОВЗУННИХ МЕХАН1ЗМ1В ЗА ЗАДАНИМ ПЕРЕМ1ЩЕННЯМ ПОВЗУНА
Розглядаються кривошипно-повзунш мехашзми iз змшною геометрieю. Наво-дяться аналггичш залежност для обчислення тако! змшно! довжини кривошипа, яка забезпечуе необхiдний закон руху повзуна.
