CC BY
8
Лггература
1. Шкчря Т.М. Технологiя 1 машини люоачних робгг—Льв1в: Тр1ада плюс, 2003. - 352 с.
2. Адамовський М.Г., Мартинц1в М.П., Бадера Й.С. Пщвюш канатш люотран-спортш системи. - К.: 1ЗМН, 1997. - 156 с.
3. Занегин Л.А., Воскобойников И.В., Еремеев Н.С. Машины и механизмы для канатной трелёвки. - М.: МГУ леса, 2004. - 443 с.
4. Белая Н.М., Прохоренко А.Г. Технические условия использования канатов подвесных лесотранспортных установок и повышения их сроков службы. - Льв1в: ЛЛТИ, 1975. - 20 с.
5. Адамовский Н.Г., Матвеев Э.Н. Статистическое описание сроков службы канатов лесотранспортных установок// Лесн. хоз-во, лесн., бум. и деревообраб. пром-сть. - К.: Бу-д1вельник. - 1978, вип. 9. - С. 57-60.
6. Белая Н.М., Прохоренко А.Г. Канатный транспорт леса и резервы повышения его эффективности// Лесной журнал: Изв. высш. учеб. заведений. 1982, № 4. - С. 34-42.
7. Мартинщв М.П., Рудько 1.М., Матйшин М.В. Про особливосп роботи несучих канатсв багатопрольотних канатних люотранспортних установок в зош опорного башмака// Наук. вюник УкрДЛТУ: Сучасш теоретичш розробки в деревообробному 1 меблевому вироб-ництв!. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2002, вип. 12.5. - С. 173-178.
8. Белая Н.М., Прохоренко А.Г., Матиишин Н.В. Исследования выносливости несущих канатов в зоне башмаков промежуточных опор// Сб.: Лесн. хоз-во, лесн., бум. и деревообраб. пром-сть. - К.: Буд1вельник. - 1975, вип. 5. - С. 32-36.
УДК 621.825 Проф. В. О. Малащенко, д-р техн. наук - НУ "nbeiecbm
полтехтка"; проф. М.П. Мартинщв, д-р техн. наук - УкрДЛТУ;
acnip. А.В. Шнчук - НУ "Львiвська nолiтехнiка"
РОЗПОД1ЛУ ПИТОМОГО ТИСКУ НА БОКОВИХ ПОВЕРХНЯХ К1ЛЕЦЬ ФРИКЦШНО1 МУФТИ П1ДВИЩЕНО1 НАВАНТАЖУВАЛЬНО1 ЗДАТНОСТ1
Розглянуто нову конструкщю дисково! фрикцшно! муфти тдвищено! наванта-жувально! здатностi. Запропоновано методику визначення геометричних параметрiв елементiв муфти для покращення рiвномiрного розподiлу питомого тиску, в основу якого покладена рiвнiсть площ кожно! i3 поверхонь тертя. Отримано анал^ичш за-лежностi визначення цих параметрiв.
Ключов1 слова: фрикцшна муфта, тертя, площа, сила нормального тиску.
Prof. W.O. Malashchenko -NU "Lvivskapolitechnica";
prof. M.P. Martynciv - USUFWT; doctorate A.W. Pinchuk - NU "Lvivska politechnica"
Distribution of the specific pressure on lateral surfaces of rings
of increased loading ability
The new construction of friction muff increased loading ability is analyzed. The method of definition geometric parameters of muff elements is propose for improvement of uniform distribution specific pressure, in basis which has stand equability areas of every friction surfaces. The analytic dependence of definition this parameters is received.
Keywords: friction muff, friction, area, force of perpendicular pressure.
Фрикцшш муфти широко застосовуються у машинобудуванш для з'еднання елемент1в кшематичних ланцюпв, керування технолопчним проце-сом та запоб1гання перевантажень мехашчних систем. Створення нових та вдосконалення наявних фрикцшних муфт спрямовано на шдвищення та ста-
бiльнiсть 1х експлуатацiйних характеристик, спрощення конструкцiй, змен-шення габаритних розмiрiв тощо. Враховуючи наведенi вище критери, поряд з вщомими фрикцiйними муфтами [1-3] розроблено дисковi фрикцiйнi муфти тдвищено1 навантажувально1 здатностi [4, 5], в основу роботи яких покладе-но клиновий ефект, що шдвищуе зведений коефщент тертя фрикцiйних еле-ментiв. О^м цього, в таких муфтах ефектившше використовуються робочi поверхнi пiвмуфт. Проте тут виникають новi задачi щодо визначення геомет-ричних та силових стввщношень елементiв муфти, забезпечення рiвномiрно-го розподiлу питомого тиску на поверхнях тертя, визначення напруженого стану елемент1в муфти iз врахуванням експлуатацшних факторiв (вщцентро-вi зусилля, робоча температура тощо). Тому подальше розроблення конструк-ци нових муфт з врахуванням сучасних вимог та дослщження кшематико-си-лових параметр1в е актуальною на сьогодення.
Рис. 1. Геометричш спiввiдношення ктьця Рис. 2. Схема елементiв
фрикцшноХ муфти
Поряд iз вщомими конструкщями муфт тдвищено! навантажувально! здатностi, розроблено та запатентовано фрикцшну муфту [6], що мiстить як промiжний елемент окремi кiльця, форми поперечних перерiзiв котрих наведено на рис. 1. Дослщження тако! конструкци дало змогу отримати геометричш та силовi спiввiдношення [7], що дають змогу визначити ращональш розмiри елементiв тертя муфти залежно вiд навантаження.
Окрiм цього, проведений аналiз конструкци муфти показуе, що пито-мий тиск на робочих поверхнях розподшяеться нерiвномiрно, що спричиняе нерiвномiрне 1хне зношування. Тому з метою усунення цього ютотного недо-лiку запропоновано нову конструкцiю муфти [8], в якш поверхнi фланця про-вщно1 пiвмуфти та притискного диска з боку фрикцшних кшець виконанi такими, що вщстань мiж ними е змiнною у радiальному напрямку (рис. 2), що дае змогу вирiвнювати площi поверхонь тертя мiж кiльцями i швмуфтами та покращити рiвномiрнiсть розподiлу питомого тиску.
У цш роботi обгрунтовуються геометричнi та силовi спiввiдношення, що дають змогу отримати основш розмiри елементiв запропоновано1 конструкци муфти i провести порiвняння подiбних отриманих величин з вщоми-ми з метою вибору бшьш рацiональних параметрiв.
У основу анашзу покладено просту умову опору поверхонь тертя про-ти спрацювання:
= , (1) де: N - сумарна сила нормального тиску з одного боку контактуючих ю-лець; [р] - допустимий питомий тиск для пари тертя; А^ - площа контакту робочих поверхонь кiлець з притискним диском.
Для досягнення рiвномiрного розподiлу питомого тиску необхщно, щоб площа кожно! поверхнi тертя була однаковою, тобто
А = А2 = Аз =.. = А =... = Ап, (2)
де к - порядковий номер поверхш тертя в радiальному напрямку.
Для розв'язання задачi вiзьмемо площу нижньо! поверхнi внутршньо-го кшьця (рис. 2) за базову. Зручно також вибрати систему координат так, щоб вюь абсцис зб^алась з вюсю обертання муфти, а вюь ординат проходила по торцях кшець з лiвого боку.
Для визначення плошд базово! поверхнi тертя запишемо спочатку рiв-няння прямо1, що проходить через точку 2 шд кутом а до ос ОХ з координатами (рис. 1, 2):
х = 0;
dM + e2 -А y2 =-^-+ о - Atga.
(3)
Якщо припустити, що координати точки 2 е сталими та позначити у2 = Ь, то рiвняння прямо1 у - у2 = к(х - х2) для даного випадку набувае виг-ляду у = -tgаx + Ь, а площа базовое' поверхш тертя опишемо залежшстю:
lx 1
A1 = 2п J [- tgax + b ~\к = 2п
tg a l
X1
2
+ bl
X1
(4)
де lxi = l cos a - ширина поверхш тертя в осьовому напрямку (рис. 2).
Для знаходження плошд зовшшньо! поверхш тертя внутршнього кшьця шдставимо у рiвняння прямо! координати точки 3:
Хз = 0;
dM + e2 + А „ . . , (5)
Уз =■
2
• + 0 + Atga = b
i з урахуванням у = tgаx + Ь отримаемо подiбний за структурою до (4) вираз для площд наступно! поверхш тертя
^а1Х2
lx 2
A2 = 2п J [tgax + b1]dX = 2п
Згiдно з (2) та (4), запишемо
tgalX2
2п
2
+ bilx 2
2
Ai.
+ Ых 2
(6)
(7)
Розв'язок pÏBMHM (7) зручно записати у виглядг
- b + VD
lx 2
2a
(8)
2 , Atga tga де D = b\ + —— ; a = .
n 2
Оскiльки середня товщина виступiв елементiв муфти дорiвнюe а, пло-щi тертя кожного кшьця опишемо залежностями:
A(2j-1) = 2п
tgal
X (2j-1)
2
+
(b + 2(j - 1)a)(2j
-1)
A(2j) = 2n
tgalX (2 j) 2
+
(bi + 2(j - 1)a)x(2j)
(9)
де: j- порядковий номер кшьця в радiальному напрямку; (2 j -1) та (2 j) - по-рядковi номери поверхонь тертя в радiальному напрямку.
Ширини кожно1 з поверхонь тертя визначатимуться з таких рiвнянь:
tgalX(2 j-1)
2
tgalx2
x(2j)
+ (b + 2(j - 1)a))x(2j-1) - A = 0;
2n
4
2
+ (b1 + 2(j - 1)a)x(2j) --1 = 0.
2n
звiдки
lx (2j-1)
= - b(2j-1) D(2j-1) 2a(2j-1)
lx(2j)
= - b(2j) WD(2j)
2a(2j)
D(2j-1)
(b + 2( j - 1)a)2 - , D(2 j = (b1 + KJ - 1)a) - ^
П П
(10)
a(2j-1)
tga
2
a(2j)
tga
2
b(2 j-1) = b + 2( j - 1)a, b(2 j) = + 2( j - 1)a.
Спiввiдношення (10) дають змогу визначити ширину кожно1 поверхнi тертя i координати точок для побудови профшв фланцiв провiдноï пiвмуфти та притискного диска.
У робочому сташ муфти загальний момент сил тертя запишеться [7] (рис. 3)
Mt = Ft1 d + FtI^1 + Ft2 + Ft2+... + Fjj dj + Ftidj +..., (11) 2 2 2 2 J 2 2
де: FTj i FTj' - сили тертя вiдповiдно на нижнiй i верхнш поверхнях дотику кiльця тшьки у площинi, перпендикулярнiй осi обертання муфти (рис. 3); dj i dj' - середнi дiаметри поверхонь тертя кiлець.
Рис. 3. Розрахункова схема фрикцшноХмуфти Середш дiаметри кожно! поверхш тертя визначаються 3i сшввщно-
шень:
або
dj = dM + e2 - А + 28 - 2Atga + 4( j - l)a - lX(2j -rtga; d'j = dM + e2 + A + 28 + 2Atga + 4( j - 1)a + lX(jga, dj + dj = 2(dM + e2 + 28) + 8(j - 1)a + (Ix(2j) - Ix(2j-i))tga
(12) (13)
Припускаючи, що на поверхнях тертя кшець сила нормального тиску е однаковою i, враховуючи, що FTi = Nif, рiвняння (11) з врахуванням (13)
зводиться до вигляду:
MT =
Nf'
2 7=1
або
N =
2 [2(dM + e2 + 28) + 8(j - 1)a + (lx(2j) - lx(2j-1))tga] = ТрКзч:
2ТрКзч
(14)
(15)
/' 2n(dM + e2 + 28) + £ [8( j - 1)a + (lx(2j) - lx(2j-1)>ga]
I j=1
де: n - кшьюсть робочих кiлець; / = / / cos a - зведений коефщент тертя; /-коефщент тертя; ТР - розрахунковий обертальний момент; КЗЧ - коефщент запасу зчеплення.
Отримаш аналiтичнi залежностi (9.. .15) дають змогу спроектувати за певними габаритами муфти 11 елементи так, щоб досягти бiльш рiвномiрного розподшу питомого тиску на всi поверхш тертя, i, як наслiдок, покращити рiвномiрнiсть навантаження цих елементiв, зменшити зношування та збшь-шити термш роботи муфти. Запропонована методика розрахунку може бути використана для проектування муфт тдвищено! навантажувально! здатностi або шших подiбних пристро!в транспортно! техшки.
Лiтература
1. Поляков В.С., Барбаш И.Д. Муфты. Конструкции и расчет. - Л.: Машиностроение, 1973. - 336 с.
2. Ряховский О.А., Иванов С.С. Справочник по муфтам. - Л.: Политехника, 1991. - 383 с.
У
z
x
3. Дьяченко С.К., Киркач Н.Ф. Предохранительные муфты. - К.: Гостехиздат УССР, 1962.
4. А.с. № 653448 СССР, кл. F16D13/64. Дисковая фрикционная муфта/ С.Г. Калинин, В О. Малащенко, П.Я. Петренко; № 2533334/25-27; Заявлено 17.10.1977; Опуб. 28.03.1979. Бюл. № 11.
5. А.с. № 1214952 СССР, кл. F16D13/64. Дисковая фрикционная муфта/ С.Г. Калинин, В О. Малащенко, П.Я. Петренко; № 3837660/25-27; Заявлено 19.11.1984; Опуб. 28.02.1986. Бюл. № 8.
6. Декл. пат. 53242А, Украша, МПК F16D13/60. Дискова фрикцшна муфта. А.В. Шнчук, В.О. Малащенко// Промислова власшсть. - 2003, № 1. - С. 2.
7. Малащенко В.О., Шнчук А.В. Геометричш та силовi стввщношення фрикцшно'1 муфти тдвищено! навантажувально! здатностi// Машинознавство. - 2003, № 10. - С. 37-40.
8. Декл. пат. 65275А, Украша, МПК F16D13/60, Дискова фрикцшна муфта. Пш-чук А.В.// Промислова власшсть. - 2004, № 3. - С. 2.
9. Малащенко В.О., Мартинщв М.П., Бариляк В.В. Дослщження перехщних про-цеав роботи приводiв транспортуючих i вантажошдшмальних машин з канатною тягою// Пщйомно-транспортна технiка. - 2004, № 4. - С. 41-48.
УДК 630 :656.137 Доц. В.К. Тунчик, канд. с.-г. наук;
асист. В.В. Лентяков - УкрДЛТУ
ПЕРСПЕКТИВИ ВДОСКОНАЛЕННЯ ТРАКТОР1В
Про шляхи вдосконалення трактор1в, як використовуються в люовому госпо-дарста. Звернено увагу на те, що вдосконалення трактор1в буде розвиватися декшь-кома напрямками.
Doc. V.K Tiunchyk; assist. V.V. Lentyakov - USUFWT Prospects of tractors' improvement
Methods of improvement of tractors used in forestry have been given. Attention has been paid to the fact that improvement of tractors will be developing along several trends.
Тепершне i майбутне люового господарства нерозривно пов'язано з його оснащешстю енергетичною базою. В перспективi заплановано збшь-шення кшькост колюних тракторiв (до 60 %). В загальному парку будуть пе-реважати спещальш люогосподарсью трактори, якi найбiльш повно вщповь дають умовам роботи в лiсi.
Вдосконалення тракторiв буде йти насамперед шляхом збшьшення потужностi двигунiв, що веде до енергонасиченост тракторiв i тдвищенню робочих швидкостей, а це в свою чергу вплине i на продуктившсть машинно-тракторних агрега^в (МТА), якi використовують у люовому господарствi. Водночас в конструкцiю сучасних тракторiв будуть вмонтовуватися додатко-вi елементи, що дасть змогу на одному тракторi агрегатувати декiлька машин та знарядь i таким чином значно скоротити кшьюсть проходiв агрегату на одному мющ. Цей негативний фактор значно впливае на грунт, який ущшь-нюеться i його родючють зменшуеться. Через те перспективним е збшьшення колю на однш вiсi або збшьшення ширини шин. Це дае позитивний результат, але лише на вологих грунтах. В таких грунтових умовах, як показують дослщи, покращуеться прохщшсть i сила тяги трактора. На сухих грунтах таких переваг не виявлено.
