Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Оценка противозадирной стойкости спироидных передач по критерию заедания Коваленко Роман Константинович

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Коваленко Роман Константинович. Оценка противозадирной стойкости спироидных передач по критерию заедания: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.02.02 / Коваленко Роман Константинович;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Братский государственный университет»], 2018

Введение к работе

Актуальность темы. С развитием машиностроения постоянно возрастают требования к повышению нагрузок и передаваемым скоростям приводов машин. В частности, это касается передач с перекрещивающимися осями, одной из которых является спироидная передача. Имея определенные преимущества по сравнению с другими передачами того же класса, спироидные передачи перспективны для применения в приводах машин. Несмотря на то, что развитием и внедрением спироидных передач в промышленность занимались многие деятели науки: О. Saari, F. Bohle, W. D. Nelson, J. E. Brinza, D. Schwagerl, E. Schrempp, В. И. Гольдфарб, А. К. Георгиев, А. С. Кунивер, В. А. Шубин, С. В. Езерская, Е. С. Трубачев, В. Н. Анферов и другие, до сих пор не существует стандартизированного метода их расчета.

При этом одним из недостатков передач червячного класса, к которым относится и спироидная передача, является опасность возникновения заедания между рабочими поверхностями зубьев. Во избежание этого вида повреждения в передачах данного класса применяют антифрикционные материалы для изготовления звеньев пары, что помимо риска возникновения заедания также существенно снижает и нагрузочную способность передачи.

Заедание - процесс возникновения и развития повреждений поверхностей трения вследствие схватывания поверхностей и переноса материала. Схватывание - контактное взаимодействие частиц одной поверхности с частицами другой поверхности при металлическом контакте поверхностей. Задир - критическая степень заедания, характеризующаяся наличием на поверхностях борозд, полос, вырывов металла. Задиростойкость - свойство материала оказывать сопротивление развитию процесса заедания до критической степени при определенных условиях эксплуатации. Процесс заедания поверхностей разделяют на три этапа: первый этап - переход от контактно-гидродинамической смазки к граничной; второй этап - переход от граничного трения к металлическому контакту; третий этап - контакт чистых металлов приводит к схватыванию поверхностей. Температура поверхностей увеличивается, процесс прогрессирует и, в результате, поверхности становятся совершенно непригодными для дальнейшей работы.

Вопросами задиростойкости занимались многие, как отечественные, так и зарубежные исследователи, но предложенные критерии применимы к конкретным типам передач и условиям работы механизмов.

В связи с этим актуальной задачей является установление условий, при которых в спироидном зацеплении будет происходить заедание, с целью разработки методики расчета, позволяющей еще на стадии проектирования предотвратить заедание поверхностей. В результате появятся возможности изготовления спироидных передач из более экономичных материалов, что повысит их распространенность и позволит в большей мере реализовать преимущества спироидных передач перед другими передачами червячного класса.

Цель работы. Обоснование критерия для оценки противозадирной стойкости спироидных передач.

Объект исследования: цилиндрическая спироидная передача.

Предмет исследования: противозадирная стойкость цилиндрических спироидных передач в зависимости от сочетания конструкционных и смазочных материалов спироидных передач.

Идея работы: учет фактора задиростойкости при проектировании спироидных передач для обеспечения работоспособности механизмов и приводов машин на их основе.

Задачи исследований:

  1. Провести анализ факторов, оказывающих влияние на заедание, и обосновать критерий заедания для зацепления спироидной передачи.

  2. Провести исследования для оценки противозадирной стойкости спи-роидного зацепления на физической модели для сочетания материалов звеньев пары: сталь - бронза и сталь - сталь.

  3. Разработать методику расчета спироидных передач по критерию заедания и применить полученные результаты для проектирования приводов машин на основе спироидных передач.

Методы исследований. Решение перечисленных задач осуществлено при помощи методов системного анализа, теории зубчатых зацеплений, методов теории подобия и размерностей, метода физического моделирования. Экспериментальные исследования проведены на лабораторном стенде, оснащенном аттестованными и поверенными приборами.

Положения, выносимые на защиту:

  1. Учет двух групп факторов (температурного и гидродинамического) в предлагаемом безразмерном критерии заедания для спироидных передач обеспечивает определение граничных условий возникновения процесса заедания рабочих поверхностей звеньев передачи.

  2. Развитие процесса заедания поверхностей в спироидном зацеплении определяется в основном четырьмя факторами: температурой масла (вязкостью), удельной нагрузкой, скоростью скольжения и суммарной скоростью качения.

  3. Уравнения зависимости коэффициента трения от удельной нагрузки, скорости скольжения и температуры масла, полученные на основе базы значений коэффициентов трения, позволяют повысить точность расчетов при проектировании спироидных передач.

  4. Предложенный критерий заедания для спироидных передач позволяет создать методику, которая обеспечивает определение граничных условий развития процесса заедания в спироидном зацеплении.

Достоверность научных положений подтверждена объемом исследований на физической модели спироидного зацепления; применением современной аппаратуры, поверенных средств измерений, методов теории подобия и моделирования и статистических методов обработки результатов.

Научная новизна работы:

  1. Учет двух групп факторов (температурного и гидродинамического) в предлагаемом безразмерном критерии заедания для спироидных передач обеспечивает определение граничных условий возникновения процесса заедания рабочих поверхностей звеньев передачи.

  2. Развитие процесса заедания поверхностей в спироидном зацеплении определяется в основном четырьмя факторами: температурой масла (вязкостью), удельной нагрузкой, скоростью скольжения и суммарной скоростью качения.

  3. Уравнения зависимости коэффициента трения от удельной нагрузки, скорости скольжения и температуры масла, полученные на основе базы значений коэффициентов трения, позволяют повысить точность расчетов при проектировании спироидных передач.

  4. Предложенный критерий заедания для спироидных передач позволяет создать методику, которая обеспечивает определение граничных условий развития процесса заедания в спироидном зацеплении.

Личный вклад автора состоит в проведении анализа существующих критериев заедания, анализе факторов заедания, выводе критерия для оценки задиростойкости спироидного зацепления, планировании и проведении экспериментов по исследованию процесса заедания в спироидном зацеплении, в обработке и анализе экспериментальных данных, создании методики расчета спироидных передач на заедание и написании программы для автоматизированного расчета.

Практическая ценность работы состоит в разработке методики расчета спироидных передач по критерию заедания с использованием, в том числе, полученной базы экспериментальных значений коэффициента трения в спироидном зацеплении для сочетания материалов сталь - сталь и сталь - бронза; в разработке и внедрении в промышленность конструкторских разработок с применением указанной методики.

Реализация работы в промышленности. Результаты работы использованы при проектировании и внедрении спироидного редуктора механизма поворота захватной рамы спредера (грузозахватного устройства для крупнотоннажных контейнеров), а также при модернизации привода передвижения башенного крана КБ-405.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях «Наука и молодежь XXI века -2012», «Дни науки -2013», «Наука и молодежь XXI века -2014» Сибирского государственного университета путей сообщения (г. Новосибирск, 2012 - 2014), на межвузовской конференции «Интеллектуальный потенциал Сибири» (г. Новосибирск, 2013), на всероссийской молодежной научно-практической конференции с международным участием «Инженерная мысль машиностроения будущего» (г. Екатеринбург, 2013), на международной научно-технической конференции «Научные проблемы реализации транспортных проектов в Сибири и на Дальнем Востоке» (г. Новосибирск, 2014), на международной конференции «Проблемы механики

современных машин» (г. Улан-Удэ, 2015), на всероссийской конференции «Проблемы развития горных наук и горнодобывающей промышленности» (г.Новосибирск, 2016), на международной научно-технической конференции «Политранспортные системы» (г. Новосибирск, 2016), на международной научной конференции «Механика и трибология транспортных систем» (г. Ростов на Дону, 2016), на международной научно-практической конференции «Теория и практика зубчатых передач и редукторостроения» (г. Ижевск, 2017), на научно-технических семинарах кафедры «Подъемно-транспортные, путевые, строительные и дородные машины» Сибирского государственного университета путей сообщения (г. Новосибирск, 2015- 2017).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 144 источников. Объем работы 152 страницы, включая 39 рисунков и 26 таблиц.