CC BY
31
преобразователем. Молотки дробилки имеют особую форму заточки граней.
Эксплуатация этой измельчающей машины подтвердила на практике наши теоретические выводы. Более того, дробилка была установлена на линии подготовки к вводу в премикс отрубей, являющихся трудно-измельчаемым видом сырья.
Таким образом, с появлением модернизированного и усовершенствованного оборудования измельчения, стало возможным повысить качество выпускаемой комбикормовой отраслью продукции на стадии подготовки сырья к дозированию и смешиванию без дополнительных затрат.
ЛИТЕРАТУРА
1. Черняев Н.Ц. Технология комбикормового производства. -М.: Колос, 1992.
2. Mark Hdman. “The Botton line” of qrindinq // Feed International. - 2003. - № 3 - P. 24-27.
3. Филин Д.Н. Эффективное использование шелушильно-дробильного оборудования//Комбикорма. -2002. - № 5. -С. 25.
4. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна / А.Я.Соколов, В.Ф.Журавлев, В.Н.Душин и др.; Под ред. А.Я.Соколова. -5-е изд., церсраб. и доп.-М.: Колос. 19S4. - 445 с.
Кафедра технологии переработки зерна и комбикормов
Поступила 05.12.03 г.
621.855.002.5
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭВОЛЬВЕИТНЫХ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДА Ч ДЛЯ ПИЩЕВЫХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ
С.Б. БЕРЕЖНОЙ
Кубанский государственный технологический университет
В сельскохозяйственной технике, заготовительной, мукомольной, табачной, винодельческой и консервной промышленности применяются машины и оборудование, в которых широко используются цепные передачи, являющиеся ключевым звеном в указанных машинах. Для повышения работоспособности и надежности машин и оборудования необходим метод изготовления звездочек с любым числом зубьев для втулочно-роликовых цепей как стандартного, так и нестандартного шага.
В настоящее время в цепных передачах наибольшее распространение получили профили зуба звездочки: прямолинейный (ГОСТ 592-75) и вогнуто-выпук-дый (ГОСТ 591-69). Эти профили можно получить различными способами формообразования: штамповкой, накаткой, различными видами литья, нарезанием методами копирования и обкатки на зубофрезерных станках и т. д. Однако каждый из перечисленных способов либо требует большого количества специального режущего инструмента, либо является недостаточно производительным и точным. Назрела необходимость получения такого профиля зуба звездочки, который может быть изготовлен в условиях индивидуального производства и ремонтной базы с ограниченным количеством специального режущего и мерительного инструмента. Больше всего этим условиям удовлетворяет эвольвентный профиль зуба звездочки, получаемый методом обкатки.
Исследования показали, что ролик цепи может располагаться во впадине звездочки и касаться ее дна, если применить при нарезании методом обкатки расчетное радиальное смещение инструмента. Таким методом могут быть изготовлены звездочки только для роликовых длиннозвенных цепей типа ПРД по ГОСТ
13568-75, имеющих геометрическую характеристику зацепления X = С'О к 3. Для роликовых цепей легкой и нормальной серий ПРЛ и ПР с X < 2,0 изготовить звездочки не представлялось возможным из-за подрезания ножки зуба и появления радиального зазора между роликом цепи и дном впадины звездочки (рис. 1).
0 I
1 Рис. 1
Следовало провести такое дополнительное изменение формы зубьев (коррекцию), которое позволило бы решить возникшую проблему. Из известных видов коррекции наиболее приемлемой является тангенциальная коррекция, при которой профиль зуба сдвигается, поворачиваясь вокруг оси колеса на угол ср (рис. 2).
Нами предложен способ изготовления эвольвент-ных звездочек методом обкатки стандартным режущим инструментом [1], используемым при нарезании эвольвентных зубчатых колес, который позволяет охватить практически все приводные цепи и все числа зубьев. Суз'ь его заключается в использовании двух видов коррекции: радиальной и осевой.
На первом этапе изготовления звездочек режущий инструмент (червячная фреза) врезается в заготовку' на глубину, равную высоте зуба звездочки (радиальная
Рио. 2
коррекция). При этом может оказаться, что центры роликов цепи не располагаются на делительной окружности звездочки гд из-за недостаточной ширины ее впадины. В этом случае с помощью устройства периодической осевой передвижки фреза сдвигается в осевом направлении на величину S (осевая коррекция) и процесс нарезания повторяется с удалением материала только с одной стороны зубьев, что обеспечивает ширин}7 впадины, необходимую для размещения ролика цепи.
с D ( п ■
Ь =--------mz\-------inva + inva
cos a v 2z
где D - диаметр ролика цепи; а - угол профиля исходного производящего контура (ИПК) режущего инструмента; - угол профиля эвольвентной звездочки; m — модуль фрезы; г — число зубьев звездочки: х - коэффициент радиального смещения инструмента.
Величина S отсчитывается индикатором часового типа так, как это показано на рис. 3.
Рис. з
Гайка 2 фиксатора осевого движения оправки с фрезой I ослабляется и вращением червяка 3 механизма осевой передвижки фреза перемещается на величину 51, отсчитываемую по индикатору 4. Затем фреза фиксируется в новом положении и штатив с индикатором убирается.
Разработана методика геометрического расчета параметров эвольвентной звездочки и режущего инстру-
мента, по которой составлена компьютерная программа. Программа позволяет рассчитать геометрические параметры, а также смоделировать на экране монитора процесс нарезания эвольвентной звездочки. В качестве примера в таблицу сведены основные геометрические параметры эвольвентной звездочки для цепи ПР-19,05-3180: число зубьев звездочки г, модуль режущего инструмента т, диаметр окружности выступов звездочки £)е, высота зуба звездочки к, коэффициент радиального смещения инструмента х и величина осевого смещения инструмента 5.
Т аблица
Z m, мм Д , мм h, мм X S, мм
10 6 68,2 9,3 0,41 4,39
15 б 99,1 9,75 0,39 4,34
20 б 129,8 10,05 0,41 4,34
25 б 160,3 10,2 0,42 4,34
30 б 190,8 10,3 0,44 4,34
35 б 221,2 10,4 0,47 4,33
40 б 251,6 10,45 0,49 4,33
Проведенные расчеты показали, что, применяя радиальную и осевую коррекции, можно получить цепную передачу с эвольвентными звездочками практически любых параметров.
Из таблицы видно, что модуль гп реяущего инструмента остается постоянным во всем диапазоне чисел зубьев. Аналогичные результаты были получены и для всех остальных шагов цепи, что позволяет без потери точности нарезать одной фрезой звездочки данного шага с любым количеством зубьев.
То, что обработка производится в два этапа, безусловно, является недостатком этого способа изготовления, Кроме того, на втором этапе, когда удаление материала происходит с одной стороны зубьев, требуется более надежное крепление заготовки, чтобы устранить ее поворот вокруг своей оси. Эти недостатки несущественны, если звездочки изготавливаются в индивидуальном и ремонтном производствах, но в условиях крупносерийного производства более целесообразно производить обработку в один этап.
Поэтому была рассмотрена также возможность нарезания эвольвентных звездочек специальным режущим инструментом. Анализируя результаты расчетов осевого смещения инструмента £ (табл. 1), установили, что эта величина практически не изменяется во всем диапазоне чисел зубьев звездочек и не зависит от шага цепи. Это дает возможность нарезать эвольвентные звездочки специальным режущим инструментом, ИПК которого образован от ИПК стандартного инструмента посредством увеличения ширины зуба на величин)7 Б (рис. 4).
2rtga
О)
с*т
Рис. 4
Пунктирной линией изображен ИПК стандартной червячной фрезы, применяемой при нарезании эволь-вентных зубчатых колес. Ниже приведены результаты расчета основных параметров специального инструмента для некоторых шагов цепей:
,'.^>1 12.7 15,:#5 19,05 25,4 31,75 36,1 44.45 50.8 63:5
мм 4 5 б 8 10 12 14 16 20
йра0 1,75 1.78 1,77 1,76 1,72 1,69 1,68 1,67 1,76
Высота рабочего участка фрезы/гра6 выражена в долях модуля. Как видно из полученных данных, величина /граб колеблется в узких пределах, поэтому целесообразно унифицировать это значение и принять для всех шагов цепи /граб= 1,8. Тогда высота ножки зуба режущего инструмента
К = К, - {К + с*) = 1-8 —(1,0+0,25)-0,55. (2)
Коэффициент радиального зазора во впадине режущего инструмента рекомендуется принять
с** = 0,13, (3)
радиус скругления впадин зубьев инструмента определяется
р ’ с” (1 - вшх) = 0,2т (4)
Составлена программа, позволяющая смоделировать на экране монитора процесс нарезания эвольвент-ной звездочки специальным режущим инструментом. Компьютерное моделирование подтвердило, что, используя предлагаемый исходный контур, одной фрезой можно нарезать звездочки данного шага с любым количеством зубьев, причем отклонение профиля зубьев звездочки от теоретического может быть обусловлено лишь кинематическими погрешностями станка.
С целью проверки работоспособности эвольвент-ных звездочек они были изготовлены на зубофрезерном станке по следующим данным: г = 19, г1 = 19,05 мм, О = 11,91 мм, т = 6 мм, х = 0,41,5 = 4,34 мм. На специально сконструированном испытательном стенде кафедры технической механики КубГТУ были проведены сравнительные испытания звездочек с вогнуто-выпуклым и эвольвентным профилями. Испытания под-
твердили правильность расчетов и работоспособность эвольвентой цепной передачи.
В ходе эксперимента проводилось тензометрированне, измерение уровней звукового давления и величин износа звездочек и цепей. Эксперимент был направлен на то, чтобы практически выявить преимущества и недостатки эвольвентного профиля по сравнению с во-гнуто-выпуклым.
По известным зависимостям было проведено оцени чЛйа сравнение характеристик эвольвентного профиля с вогнуто-выпуклым и прямолинейным: по величине максимального удельного давления дтзх, кинетической энергии удара и по максимальной частоте вращения звездочек итах.
Из диаграммы (рис. 5) видно, что при эвольвентном профиле величина в среднем в 1,5 раза выше, чем при вогнуто -выпуклом.
^тах МПа
800
600
400
200
0 10 20 30 40 1
Рис. 5
Эго происходит из-за того, что контактируют две выпуклые поверхности: ролика цепи и зуба звездочки.
При входе в зацепление ролик цепи ударяется о зуб звездочки с определенной силой. Удар происходит из-за .несовпадения направлений движения ролика и зуба (рис. 6).
В первом периоде работы цепной передачи, когда новая цепь набегает на новую звездочку, элементы цепи располагаются ближе к впадине зубьев звездочки. В этом случае при входе в зацепление ролика цепи с выпукло-вогнутым профилем зуба происходит почти прямой удар (на рис. 6 вектор скорости у дара Уу достаточно велик). В процессе зацепления с эвольвентным профилем зуба звездочки разнонаправленность движений ролика и зуба гораздо меньше, поэтому удар происходит по касательной к зубу звездочки (вектор скорости V,. гораздо меньше, чем при вогнуто-выпуклом профиле).
Кинетическая энергия удара прямо пропорциональна квадрату коэффициента скорости удара с. Этим
1 эвильвентнъ :м
прямолинейный
Рис. 6
Рис. 7
коэффициентом учитывается влияние формы профиля зуба звездочки на величину скорости удара
L. ~ sin ©, (5)
где 0 - угол давления ролика цепи на зуб звездочки.
Чем меньше угол ©, тем меньше скорость удара. Таким образом, величина квадрата коэффициента скорости удара, а следовательно, кинетической энергии удара (рис. 7), при эвольвентном профиле в среднем в 2 раза меньше, чем при вогнуто-выпуклом.
По величине максимально допустимой частоты вращения звездочки, которая тоже зависит от величины коэффициента Е, (рпс. 8), эвольвентный профиль
Рие. 8
допускает наибольшую величину птах (в среднем в 1,э раза больше, чем при вогнуто-выпуклом).
В качестве характеристики надежности сцепления была исследована величина коэффициента сцепления, которая показывает, во сколько раз давление на данный шарнир (или зуб) больше давления, воспринимаемого впереди идущим шарниром (или зубом). Проведенные расчеты показали, что величины коэффициентов сцепления при эвольвентном профиле практически сопоставимы с вогнуто-выпуклым. Это говорит о том, что по тяговой способности звольвентная звездочка не уступает звездочке с вогнуто-выпуклым профилем.
выводы
1. Предложен способ изготовления эволь-вентных звездочек методом обкатки с использованием стандартного режущего инструмента, применяемого при нарезании эвольвентных зугбчатых колес.
2. Разработан исходный производящий контур специального режущего инструмента для нарезания эвольвентных звездочек.
3. Проведено оценочное сравнение характеристик эвольвентного профиля зугба звездочки с прямолинейным и вогнуто-выпуклым.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГІат. 2110374, Россия. Способ изготовления эвольвентных звездочек / С.Б. Бережной, О.И. Остапенко, А.А. Война, А.В. Пунтус. - Опубл. в Б.И. - 1998. -№13.
Кафедра технической механики
Поступила 16.04.04 г.
