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

Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения Шенкман Людмила Владиславовна

Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения
<
Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения
>

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

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

Шенкман Людмила Владиславовна. Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения : Дис. ... канд. техн. наук : 05.02.02 Ковров, 2006 179 с. РГБ ОД, 61:06-5/2898

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ МСХ в современной технике

1.1. МСХ в современной технике 9

1.2. Обзор МСХ 23

1.3. Триботехнические характеристики МСХ 51

Глава 2. Теоретическое исследование движения храпового МСХ блочного типа

2.1. Задачи теоретического исследования 65

2.2. Храповый МСХ блочного типа наружного зацепления. Физическая и математическая модель 65

2.3. Храповый МСХ блочного типа внутреннего зацепления. Физическая и математическая модель 70

2.4. Динамика движения элементов храпового МСХ блочного типа наружного зацепления 72

2.5. Динамика движения элементов храпового МСХ блочного типа внутреннего зацепления 80

2.6. Теоретический анализ движения собачки МСХ 84

2.7. Оценка механических потерь в храповом МСХ блочного типа по данным аналитического исследования 101

Глава 3. Экспериментальные исследования механических потерь в храповом МСХ блочного типа

3.1. Описание устройства испытательного стенда 1 105

3.2. Описание устройства испытательного стенда 2 107

3.3. Описание объектов испытания и вспомогательных устройств 107

3.4.. Описание установки для экспериментального исследования движения собачки МСХ в режиме холостого хода 114

3.5. Последовательность проведения экспериментов 118

3.6. Экспериментальное определение момента сопротивления храпового МСХ блочной типа 124

3.7. Обработка экспериментальных данных 126

3.8. Экспериментальное определение влияния момента сопротивления в храповом МСХ блочного типа на нагрузочную характеристику ИИМП 130

Глава 4. Нагрузочная характеристика ИИМП с учетом механических потерь в храповых МСХ блочного типа

4.1. Построение нагрузочной характеристики ИИМП с учетом механических потерь в храповых МСХ блочного типа 141

Заключение и рекомендации 147

Список литературы 148

Приложения 158

Введение к работе

Механизмы свободного хода (МСХ) широко применяются в металлообрабатывающих станках, гидромеханических передачах, раздаточных коробках и других автомобильных конструкциях [23]. В частности, они находят применение в дифференциалах ведущих мостов автомобилей. Кроме того, МСХ являются составной и неотъемлемой частью преобразования движения во всех импульсных механизмах, в частности в инерционно-импульсных механических передачах (ИИМП).

ИИМП представляют семейство бесступенчатых механических передач нефрикционного типа. ИИМП обладают преимуществом перед гидравлическими и фрикционными бесступенчатыми передачами, поскольку в них отсутствует постороннее тело для передачи мощности и трение скольжения.

В таких передачах основным элементом, обеспечивающим крутящий момент одного знака, являются два МСХ. Это наиболее слабое звено этих передач, так как все существующие до этого момента МСХ были не в состоянии выдержать тех динамических нагрузок, которые возникают в ИИМП и обеспечить длительную работоспособность механизма.

О сложности проблемы создания надежной конструкции ИИМП говорится во многих работах.

«К достоинствам инерционных передач следует, безусловно, отнести отсутствие в них скольжения, присущего фрикционным передачам, что предопределяет их высокий КПД. Однако наличие в таких передачах муфт свободного хода роликового типа, нагруженных большими моментами и работающих с высокой частотой вращения дает основание предположить, что такие передачи не скоро появятся на серийных автомобилях» 2000 г. [23].

«Если в импульсных передачах будет применяться обычная роликовая муфта свободного хода, то перспективы их развития будут отсутствовать. Работоспособность этих муфт не может выдержать тот нагрузочный динамический режим, в котором они должны работать. Требуется какой-то более надежный механический диод. Пока такого выпрямителя не существует» 1975 г. [3].

Необходимость в надежной автоматической бесступенчатой механической передаче, обладающей высоким КПД, стояла и стоит достаточно остро. Об этом свидетельствует объявленный фирмой «Автоваз» конкурс по созданию бесступенчатой механической передачи для автомобилей (журнал «Наука и жизнь» №10 2000г.).

Поэтому многие ученые занимались проблемой создания МСХ для ИИМП. За последние тридцать лет появились интересные решения в этой области. В частности: изобретения [7, 9,11-14]; исследование работы храповых МСХ [16, 32, 34, 37, 46, 47, 50, 57, 67, 77, 78, 85]; конструкции МСХ и выпрямителей [19, 55]; устройства, обеспечивающие вращение только в одном направлении [71, 72]; работы по исследованию трения в МСХ [41, 43, 61, 44, 65, 81, 83].

В Ярославском политехническом институте коллектив ученых, среди которых Кропп А.Е., Прудников А.Н., Касаткин М.И., Янчевский Ю.В., Шапошников А.В., Рызванович А.Я., Кудашкин СИ., Масленников П.В., разработали конструкцию эксцентриковых МСХ и зубчатый МСХ с храповым зацеплением, клиновой МСХ с дополнительным кольцом. Проведены большие теоретические исследования по условию заклинивания и расклинивания эксцентриковых, клиновых, зубчатых и храповых МСХ [15, 45, 66, 102].

В ЧПИ проф. Леонов А.И. разработал конструкцию микрохраповых МСХ с упругими стопорными пластинами [4, 6, 8, 50].

В лаборатории механических бесступенчатых передач КГТА еще в 1998 г. были начаты работы по поиску конструкции МСХ с высокой нагрузочной способностью. В результате интенсивных поисков и экспериментальных исследований были найдены основные конструктивные параметры нового храпового механизма свободного хода - храпового МСХ блочного типа [79, 85- 89]. При достаточно высокой прочности несущих элементов и малом угле свободного хода этот МСХ обеспечивает работоспособность привода при высокоскоростных режимах.. С использованием этого МСХ был проведен ряд исследований в области ИИМП [2, 18, 25, 101], завершившихся защитой трех кандидатских диссертаций [46, 51, 95].

При выполнении настоящей диссертации за основу был принят богатейший материал, наработанный такими учеными как: Балжи М.Ф., Баженов СП., Благонравов А.А., Бондалетов В.П., Васин Г.Г., Горин М.П., Данилов Н.П., Дубровский А.Ф., Ефимов Н.П., Кожевников С.Н., Куликов Н.К., Кропп А.Е. Леонов А.И., Мальцев

В.Ф., Мельник А.Н., Морозов А.И., Панюхин В.В., Пилипенко М.Н., Пожбелко В.Е., Прудников А.Н., Тарасенко В.В., Умняшкиным В.А., Федоровым СВ., Шарковым О.В, Шапошников А.В., Янчевский Ю.В.

Направлением исследования данной диссертации стало разработка методики расчета и исследование триботехнических характеристик храпового МСХ блочного типа при высокочастотных режимах работы.

Актуальность направления. Наличие большого числа собачек в храповом МСХ блочного типа, одновременно поджимаемых к храповику с определенной силой может приводить к значительным механическим потерям передаваемой мощности и износу трущихся элементов МСХ. Для устранения этого недостатка требуется научно-обоснованный подход к выбору конструктивных параметров МСХ данного типа. Однако рекомендации по данному вопросу в литературе отсутствуют, что является сдерживающим фактором для его широкого применения. В связи с этим встает актуальная задача по исследованию механических потерь и разработке методики определения рациональных конструктивных параметров МСХ блочного типа.

Задача диссертации состоит в определении величины и характера механических потерь в храповом МСХ блочного типа, в зависимости от конструктивного выполнения МСХ при высокочастотном режиме работы МСХ.

Цель исследования - снижение механических потерь в храповых МСХ блочного типа за счет разработки методов расчета этих механизмов и улучшения их эксплуатационных характеристик.

Отсюда задачами исследования стали:

обзор существующих в технике МСХ и анализ механических потерь в них;

разработка математических моделей объекта исследования;

определение влияния конструктивных параметров блочного МСХ на его механические потери при высоких скоростях вращения;

определение влияния конструктивных параметров блочного МСХ на КПД ИИМП;

экспериментальное исследование потерь в храповых МСХ блочного типа

разработка методов инженерного расчета храпового МСХ блочного типа;

Объект исследования- храповый МСХ блочного типа. Предметом исследования являются: - механические потери в блочном МСХ;

влияние конструктивного выполнения МСХ на механические потери;

эффективность работы и снижение потерь в храповом МСХ блочного типа. Методология исследования:

физические и математические модели МСХ в составе ИИМП разработаны с использованием методов теоретической механики и численного решения дифференциальных уравнений с помощью ЭВМ;

математическое описание движения собачки МСХ блочного типа с использованием метода упруго-пластического удара;

достоверность аналитических и численных решений математических моделей осуществлялась экспериментальным путем на двух стендах с использованием метода тензометрирования;

численное интегрирование и построение нагрузочных характеристик проведено с помощью метода Рунге-Кутта;

при обработке результатов экспериментов использованы статистические методы.

На защиту выносятся:

результаты информационного научного поиска, определяющие цель и задачи исследований;

математические модели объектов исследования;

результаты экспериментальных исследований храповых МСХ блочного типа;

методика инженерного расчета храпового МСХ блочного типа.

Научную новизну работы определяет следующее:

- обоснована оригинальная конструкция храпового МСХ блочного типа;

уточнены математические модели храпового МСХ блочного типа, раскрывающие кинематику и динамику его работы в новой области применения;

определены механические потери в храповом МСХ блочного типа, в зависимости от его конструктивных параметров;

определено влияние потерь в блочном МСХ на КПД ИИМП;

установлены ранее не известные зависимости влияния конструктивных параметров и режима работы блочного МСХ на потери в нем в составе ИИМП.

Достоверность исследований подтверждается адекватностью теоретических и экспериментальных исследований. Корректным применением современных методов исследований, таких как методы математического анали-

8 за, аналитической механики, методов математического и численного моделирования. Корректным планированием экспериментов.

Практическая значимость результатов исследования

исследование механических потерь в новой работоспособной блочной конструкции МСХ позволит проектировать эти узлы с минимальными потерями в передачах;

полученные математические зависимости, а также экспериментальные результаты позволяют правильно оценить и устранить недостатки существующих МСХ;

оценка влияния на КПД в ИИМП конструктивных параметров и режимов работы МСХ позволят создавать новые конструкции ИИМП с максимальным КПД;

данный МСХ можно с успехом применять в любых передачах, где он требуется.

Реализация результатов исследования:

Результаты работы внедрены на предприятии ОАО «ЗиД» (г. Ковров). Разработана и создана конструкция ИИМП с применением храповых МСХ блочного типа для испытаний на базе моторного стенда фирмы «Schenk». Разработан, выполнен в металле и используется на производстве торцевой ключ для крепления резьбовых соединений на основе МСХ блочного типа.

Основное содержание работы опубликовано в четырнадцати научных статьях, четырех патентах и трех свидетельствах. Это составляет 3,205 п.л. из них авторский вклад составляет около 1,36 п.л. Основные положения работы доложены на международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии, машины и механизмы в машиностроении» (г. Калининград, 2002 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Механика и процессы управления моторно-трансмиссионных систем транспортных машин (г.Курган, 2003г.) международной научно-практической конференции «Наука и практика. Диалоги нового века» (г. Набережные Челны, 2002г.) международной научно-технической конференции «Вибрационные машины и технологии» (г. Курск, 2004г.), научно-технических семинарах кафедры Т иКМ КГТА (г.Ковров, 2004-2005гг.).

Структура работы. Работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка использованных источников, приложений и актов внедрения в производство разработок автора.

МСХ в современной технике

МСХ нашли широкое применение в качестве дифференциалов задних мостов автомобилей. Один из вариантов таких мостов приведен на рис. 1.1, где в качестве механизма распределения мощности используются два роликовых МСХ [23].

На тяжелых автомобилях иногда применяют конструкции с зубчатыми МСХ. Один из вариантов такой конструкции показан нарис. 1.2 [23]. На рис. 1.3 [23] показан узел трансмиссии, передающий крутящий момент к задним колесам полноприводного легкового автомобиля ограниченной проходимости. Вал, передающий крутящий момент передним колесам (на рисунке не показан), постоянно связан с корпусом 1 вязкостной муфты. Если передние и задние автомобиля вращаются с одинаковыми скоростями, то вязкостная муфта не передает крутящий момент на вал 2, и задние колеса автомобиля не являются ведущими. Но как только передние колеса вследствие буксования увеличат свою угловую скорость по отношению к задним колесам, муфта тут же снимет часть крутящего момента с передних колес и передаст ее задним колесам, превратив автомобиль в полноприводный. На автомобилях такого типа (не предназначенных для движения по неусовершенствованным дорогам и бездорожью) для прерывания связи между передними и задними колесами в момент торможения используют роликовые МСХ 5.

Наиболее широко МСХ применяются в станкостроении, где требуется осуществлять от электромотора и вручную. Для этого используются, как правило, роликовый механизм свободного хода.

Механизм подачи сверлильного станка 1 - звездочка; 2 - валик; 3 - обойма; 4 - червячное колесо; 5 - валик; 6 - диск; 7 - маховичок; 8 - упор Как было сказано выше, МСХ нашли свое применение в гидротрансформаторах (рис. 1.5) [23]. Следует выделить следующие элементы конструкции гидротрансформатора: рабочие колеса; опоры колес; уплотнения вращающихся деталей; МСХ. МСХ в современных гидротрансформаторах в основном роликового (рис. 1.5.а) или сухарного (рис. 1.5.6) типов. Наибольшее распространение получили роликовые муфты свободного хода.

В качестве примера типового применения на рис 1.6. приведены конструкции шкива (рис. 1.6,а) и зубчатого колеса (рис. 1.6, б). Области применения таких узлов: силосоуборочные комбайны, гидротрансформаторы, импульсивные вариаторы и др.[52].

МСХ (рис. 1.8 а), устанавливается в системе пускового устройства газовой турбины. Выполняется он совместно с зубчатой муфтой. Для передачи крутящих моментов до 1000 Нм служит конструкция, представляющая непосредственное соединение МСХ со стандартной зубчатой муфтой (рис. 1.8,6) [52].

МСХ являются ответственейшими узлами импульсных систем и элементов автоматических трансмиссий самоходных машин, которые обеспечивают преобразование переменного импульса в постоянный крутящий момент, бесступенчатое изменение передаточного отношения трансмиссии, увеличение крутящего момента трансформаторов.

Импульсные вариаторы с роликовыми МСХ выпускают серийно для хлопкоочистительных и других машин. Импульсный вариатор с роликовыми механизмами свободного хода 1- корпус; 2 - хвостовики коромысел; 3 - рычаг; 4 - наружные обоймы МСХ; 5 - звездочка МСХ; 6 - вставки; 7 - роликиМСХ; 8 - штыри; 9 - плунжеры; 10 - коромысла; 11- вставки; 12 - пружины; 13 - ведущий вал; 14 -эксцентрики; 15 - подшипники; 16 - ведомый вал На рис. 1.12 показан МСХ импульсного вариатора конструкции Харьковского филиала НИИХИММАШ. Ролики 1, установленны попарно в радиальных прорезях ведущей детали 2 [52].

Пример использования импульсного привода для масляного насоса с большим числом отводов (лубрикатора) приведен на рис. 1.13. Устройство используется для принудительной подачи масла в большое число точек при небольшом объеме, в частности, для смазки трущихся поверхностей, поршневых компрессоров. МСХ установлен на валу 1. Наружная обойма его соединена с приводным рычагом 2, совершающим колебательное движение.

Инерционно-импульсные механические передачи (ИИМП) относятся к бесступенчатым передачам. ИИМП обладают преимуществом перед другими бесступенчатыми передачами, поскольку в них отсутствует постороннее тело для передачи мощности и трение скольжения.

Храповый МСХ блочного типа наружного зацепления. Физическая и математическая модель

Рассматриваемая физическая модель (рис. 2.3) - это храповик внутреннего зацепления, представляющий собой корпус 1 с внутренними зубьями, имеющими профиль окружности радиуса Rp. Внутри корпуса находится обойма 2 с собачками 3, закрепленными на осях Oj. При вращении обоймы по часовой стрелке собачки прижимаются к поверхности зуба под действием центробежных сил.

В режиме вращения МСХ с постоянной скоростью, собачка храповика, прижимаемая к поверхности зуба храповика пружиной или центробежной силой, совершает периодические колебания.

Приняв за исходную точку Ао (рис. 2.1) профиля зуба храповика в момент начала «соскока» собачки, движение последней можно разделить на пять стадий. 1 стадия. «Соскок» собачки с вершины зуба (точка А0) под действием пружины. За время «соскока» храповик повернется на угол ср и собачка коснется следующего зуба в точке Ар 2 стадия. Удар собачки о поверхность зуба. Процесс происходит во времени и через некоторое время собачка отскакивает под действием упругой деформации соударения. 3 стадия. Движение собачки в режиме отскока. Преодоление действия пружины собачки до момента полной остановки. 4 стадия. Обратное движение собачки под действием пружины собачки до момента соударения с профилем зуба. 5 стадия. Вторичное соударение с профилем зуба и т.д. Все стадии делятся по времени, соответствующем времени поворота храповика на угол (ртах. Уравнение движения собачки, поджимаемой пружиной, на первой стадии можно записать дифференциальным уравнением [25].

Время «соскока» собачки t определяется из уравнения (2.32) следующим образом. За время t храповик повернется на угол (р, этому углу поворота храповика соответствует угол подъема профиля h (у), определяемый по выражению (2.4). Углу подъема профиля h ((р) соответствует угол поворота собачки /3((ро), определяемый по выражению (2.6). Максимальное значение угла поворота собачки.

Совместное решение уравнений (2.4) и (2.5) с учетом (2.33) позволяет определить время соскока t, т.е. время до момента касания собачкой профиля следующего зуба. После этого наступает следующая стадия движения собачки. 2.4.1. У дар собачки о поверхность профиля зуба

Процесс соударения рассматривается на основе теории Герца [27]. Наряду с этим существует методика расчета упругопластической деформации соударяющихся тел с использованием показателей пластической твердости материала [28]. В работе применен экспериментально-теоретический подход, в котором используется степенная зависимость между нагрузкой и сближением тел в контакте. Постоянные, входящие в эту зависимость определяются из опыта. Такой подход позволяет приблизить к реальному процессу удара зависимость Герца, в которой зависимость между нагрузкой и сближением тел в контакте определялась степенной зависимостью: P(a) = bal 5, (2.34) где Р(а) - мгновенное значение силы удара; а - сближение тел в зоне контакта при упругом соударении; Ь - постоянный коэффициент, зависящий от радиусов кривизны поверхностей соударения и упругих свойств материалов.

На рис. 2.6 приведена диаграмма движения собачки по профилю зуба храповика [30]. Знание характера движения собачки на участках профиля зуба позволяет составить соответствующую программу расчета.

Описание объектов испытания и вспомогательных устройств

Для исследования законов движения собачки МСХ по профилю зуба храповика в зависимости от числа зубьев изготовлено четыре варианта храповиков (рис. 3.5).

Влияние конструктивного выполнения собачек на работу МСХ в целом исследовалось с помощью собачек, выполненных по эскизам, представленным на рис. 3.7 и рис.3.8.

Поиск приемлемой конструкции собачки для работы в МСХ ИИМП вызван тяжелыми условиями работы собачки, а также нестандартным профилем зуба храповика, обеспечивающим удовлетворительное скольжение собачки при высоких частотах вращения. От традиционной Г-образной формы собачки необходимо было отказаться по причине больших обратных импульсов в инерционном трансформаторе и, соответственно, значительных напряжений изгиба в собачке. Выбранная прямолинейная форма собачки вполне обеспечивала работоспособность блочного МСХ с заданным профилем зуба.

Для исследования влияния усилия прижима собачек были изготовлены собачки для работы с пружинами сжатия и кручения различной жесткости.

Это исследование осуществляется с помощью установки, приведенной на рис. 3.9. Она состоит из основания 2, на котором установлен неподвижный диск 3 с отверстием в центре, через который проходит вал 10 с объектом испытания - храповиком 1.

На диске 3 имеются несколько отверстий для установки оси 5 собачки различной длины и пружины 12 в зависимости от конструктивного выполнения собачки.

Описанная установка позволяет: - исследовать движение собачки визуально, путем оценки скольжения собачки по поверхности зуба, предварительно покрытого техническим ультрамарином; - исследовать поведение собачки с помощью осциллографирования.

Для исследования поведение собачки с помощью осциллографирования в установку вводится оптронная пара, состоящая из источника света 4 (миниатюрная лампа накаливания) и приемника излучения (полупроводникового светодиода). Оба элемента размещаются по разные стороны собачки таким образом, что при движении собачка частично перекрывает световой поток. Установка для экспериментального исследования движения собачки храповика в режиме холостого хода изменяется доля светового потока, проходящего от лампочки к фотодиоду. Это изменение светового потока вызывает изменение ЭДС фотодиода и фиксируется на одном из каналов осциллографа. Истинное положение собачки определяется из осциллограммы путем соответствующего тарирования. Для синхронизации начала отсчета с началом зуба храповика служит формирователь импульса, включающий диск 9 с отверстием и оптронную пару 11. Электрический сигнал с оптронной пары подается на формирователь электрического импульса. Полученный сигнал принимается вторым синхронизирующим каналом осциллографа. Началу зуба соответствует начало поступления света через отверстие в диске. Для тарирования применяется индикатор 8 часового типа, устанавливаемый в бобышке диска 3 вместо винта поджатия. Удлиненный наконечник индикатора касается либо собачки, либо поверхности зуба храповика.

В оборудование описанной установки входит: - блок питания источников излучения «Электроника Д2-36»; - осциллограф С1 -69, поірешностьїкГбблее ±5% Установка помещается на испытательном стенде (рис. 3.10) вместо инерционного трансформатора и порошкового тормоза. Вал 10 соединяется с выходным валом повышающего редуктора. Эксперимент проводился в следующей последовательности: - предварительно устанавливались геометрические и кинематические параметры исследуемых собачек и выбранных пружин по данным рис. 3.7; - определялись параметры выбранного храпового колеса по данным рис. 3.5; - на стенде (рис. 3.9) собирался и устанавливался выбранный храповик, собачки и пружины; - осуществлялась тарировка установленной пружины в соответствии с описанием и рис. 3.11 Для тарировки пружины собачки на ось 1 собачки (рис. 3.11) надевается рычаг 2 таким образом, чтобы выступ 3 рычага снизу зашел под собачку. К рычагу 2 подсоединяется пружинный динамометр 4, а в кронштейн 5 устанавливается индикатор 6 часового типа с удлинителем. Величина сжатия пружины при приложении нагрузки Р фиксируется индикатором с ценой деления 0,01 мм.

Построение нагрузочной характеристики ИИМП с учетом механических потерь в храповых МСХ блочного типа

Циклический характер работы ИИМП позволяет рассматривать работу передачи в целом по отдельным участкам, которые описываются дифференциальными уравнениями движения системы [76]. С учетом кинематической схемы ИИМП (рис. 4.1) при движении можно выделить следующие участки.

1. Разгон реактора под действием инерционных сил грузовых звеньев доля момента замыкания выходного МСХ. В этот период выходной и корпусной МСХ разобщены, но потери от них влияют на общие потери ИИМП

2. Окончание разгона реактора происходит при включении выходного МСХ, когда выравниваются скорости реактора и выходного вала 8 = (5. На этом участке происходит ускорение выходного вала под действием прямого импульса. Вследствие замыкания выходной МСХ не влияет на механические потери ИИМП.

3. На участке торможения выходной МСХ размыкается, реактор тормозится под действием обратного импульса, и вплоть до его остановки оба МСХ оказывают механическое сопротивление противоположного знака: момент сопротивления корпусного МСХ тормозит реактор, выходной МСХ способствует его разгону.

4. Обратный ход реактора происходит на величину конструктивного зазора А корпусного МСХ.

Следовательно, математическая модель ИИМП включает четыре системы дифференциальных уравнений, описывающих движение трансформатора по участкам [49].

На участке выстоя реактора корпусной МСХ замкнут и момент сопротивления от него влияет на выходной вал. Система имеет две степени свободы: Ахіх + А,а2=Мд; J4S = -MC-M2. В предположении постоянства скорости вращения входного вала двигателя построена нагрузочная характеристика с учетом потерь в МСХ.

Отклонение кривой аппроксимации от экспериментальной кривой не превышает 5%. На рис. 4.2. приведены кривые: кривая 1 - теоретическая нагрузочная характеристика ИИМП для МСХ без зазоров (А = 0) и учета потерь в МСХ блочной конструкции; кривая 2 - нагрузочная характеристика ИИМП для храпового МСХ блочной конструкции без зазоров, но с учетом потерь в МСХ; кривая 3 - нагрузочная характеристика ИИМП без учета зазоров, но с учетом потерь в МСХ с упругими пластинами.

Учет влияния потерь в храповом МСХ блочной конструкции существенно сближает кривые теоретической и экспериментальной нагрузочных характеристик. Расхождение кривых нагрузочных характеристик без учета и с учетом потерь в МСХ на всем диапазоне оборотов составляет 10-12%, увеличиваясь к режиму непрямой передачи. Столь малое расхождение указывает на относительно малые потери МСХ блочной конструкции в общем составе потерь ИИМП.

Расхождение кривых нагрузочных характеристик без учета и с учетом потерь в микрохраповом МСХ с упругими пластинами составляет 18-25%), увеличиваясь к режиму непрямой передачи.

1. Построены нагрузочные характеристики ИИМП с разными конструкциями МСХ, анализ которых показывает, что наибольшие расхождения кривых наблюдаются в области непрямой передачи, где работа МСХ наиболее интенсивна и оказывает наибольшее влияние на нагрузочную характеристику.

2. Кривые нагрузочной характеристики построены с учетом и без учета механических потерь в МСХ блочной конструкции. Расхождение кривых нагрузочных характеристик без учета и с учетом потерь в МСХ на всем диапазоне оборотов составляет 10-12%, увеличиваясь к режиму непрямой передачи, что указывает на относительно малые потери МСХ блочной конструкции в общем составе потерь ИИМП.

3. Для сравнения принята нагрузочная характеристика ИИМП с микрохраповым МСХ с упругими стопорными пластинами с учетом механических потерь. Расхождение кривых нагрузочных характеристик без учета и с учетом потерь в микрохраповом МСХ с упругими пластинами составляет 18-25%, увеличиваясь к режиму непрямой передачи.

Похожие диссертации на Определение механических потерь и разработка методов расчета храповых механизмов свободного хода блочного типа общего назначения