Введение к работе
Актуальность темы. В связи с возрастающими требованиями к экономичное и техническому уровню промышленной продукции, одной из актуальных проблем современного мазмностроения является снижение уровня щума в вибраций силовых приводов, повышение их технологичности. Улучшение виброакустической характеристики (ВАХ) традиционных передач эацеплениеы за счет повышения их точности, применения специальных материалов и конструктивных мероприятий не дает ухе результатов адекватных затратам. В связи с этим предлагается устранить основную причину шума и вибраций передач зацеплением - пересопряжение зубьев, то есть использовать фрикционную передачу. Поскольку речь идет * силових передачах, в том числе для большой мощности, рассматриваются кинематически чистые, многопоточньте передачи с замкнутими нормальными силами и возможностью автоматизации прижатия катков в зависимости от нагрузки.
Большой положительный опыт исследований и эксплуатации таких передач накоплен в США, ( General Motors ), Японии и других технически развитых странах. Он базируется на современных схемных и конструктивных решениях, а также на использовании специальных фрикционных смазок типа Santdtrac , синтезированных фирмой Mansanto С- (США). Применение таких смазок позволяет приблизить весогабаритные характеристики фрикционного привода к характеристикам привода с передачами зацеплением. Согласно зарубежной информации, при сравнительных испытаниях уровень цуыа фрикционной планетарной передачи оказался на 24 дБ ниже, а КОД существенно выше, чем у зубчатой передачи аналогичной конструкции..Последнее подтверждается также и экспериментальными исследованиями В.А.Чес-ноксва (МВТУ) и объясняется отсутствием в контактах катков геометрического скольжения. Эти данные, а также высокая технологичность рабочих поверхностей фрикционных катков делает актуальной задачу синтеза и разработки основ расчета и проектирования современных силовых фрикционных передач. Задача становится тем более актуальной, что по имеюдикся сведениям, СССР в настоящее время также располагает технологией производства фрикционной смазки, являющейся аналогом мазки типа SantatmC.
Цель работы состоит в разработке основ расчета и проектирования современной силовой фрикционной передачи, обладающей рядом эксплуатационных и тс.'зюлогнчеекюс преимуществ йеред известными схемными и конструктивными решениями фрикционных передач
и зубчатыми передачами и создание предпосылок для воплощения конструкции в объектах промышленной продукции. Поставленная предполагает решение следующих задач.
-
Систематизация силовых фрикционных передач с фикснро нам передаточным числом и обоснование выбора исходной - базо конструкции.
-
Разработка основ расчета базовой конструкции фрикциоі ной передачи.
-
Исследование ограничений быстроходности избранного кі структивного варианта передачи.
-
Опытная оценка рабочих и физических параметров внєшні механической характеристики передачи.
-
Разработка методологии и алгоритма расчета и проекти] вания ее конструкции.
-
Конструктивное воплощение рассматриваемой передачи в объектах промышленной продукции.
Методы исследований опираются на основы строительной мех ки и выводы из контактной задачи теории упругости, использует выводы из теории трения, аналитические к численные методы с и пользованием ЭЗК. Результаты и допущения теоретических исслед ваний оценены в силовых испытаниях экспериментального фрикцио ного редуктора и его элементов.
Научная новизна. Произведена систематизация схемных к ко руктивных решений элементарных фрикционных многопоточных пере с замкнутыми нормальными силами, на основе которой синтезиров ряд новых конструкций. Установлен теоретически и апробирован экспериментально герцевский характер контакта кольцевого катк с сателлитами фрикционной планетарной передачи типа 2 КН с ги, ^двлически сжимаемым кольцевым катком, конструкция которой пр; нята в настоящей работе в качестве базовой. Впервые поставлен решены задачи ограничения ее быстроходности и соответствующей оптимизации размеров, задача о сжатии кольца, стесненном симм ричной системой охватываемых км упругих цилиндров, задача о р; ной объемной прочности кольцевого катка и контактной выносливости Передачи. Произведена теоретическая и экспериментальная оценка ЩД передачи с учетом центробежных сил в контактах колі цевого катка с сатедяитами. Создано и использовано в эксперкм« те новое устройство и соответствующая методика для измерения ь лых отставаний ведомого заена фрикционных передач. Іеоретичесі
и экспериментально доказаны осуществимость и эффективность фрикционной планетарной передачи с кольпевш катком, сжимаемым гидростатическим давлением. Осуществлен синтез функции прижатия катков этой передачи - зависимость требуемого гидростатического давления сжатия кольцевого катка от нагрузки при фиксированном уровне потери скорости ведомого звена.
Сформулирозана методология расчета работоспособности эле -ментарных механических систем, использованная при разработке оптимизированной методики и соответствующих программ ЭЗМ для проек-тного расчета построенных на основе базовой конструкции силовых соосных многопоточных фрикционных передач.
Практическая ценность заботы определяется тем, что на основе использования произведенной систематизации и разработанной методики расчета может быть существенно повкиен технический уровень вновь создаваемых механических приводов в части снижения уровня виброакустической активности и улучшения технологичности и ремонтопригодности передаточных механизмов, найден способ повышения качества исследовали тяговой способности фрикционных передач за счет использования разработанного в рамках настоящей работы измерителя отставания ведомого эвена и соответствующей методики измерения.
Реализация "результатов работы
I. заполнен к включен в план перспективных разработок завода "Дальдиэель" (Хабаровск) проект соосного судового фрикционного реверс-редуктора, созданный на базе новой схемы.
Z. Разработан по заданию предприятия п/я А-3243 проект модернизации судовой лебедки с использованием фрикционной планетарной передачи в быстроходной ступени привода.
-
Разработаны новые конструкции устройств самоподаатия фрикционных передач с гидравлически сжимаемым кольцевым катком.
-
Разработаны и примечены в исследованиях новое устройство и соответствующая метсг.кка для измерения малых отставаний ведомого звена фрикционных передач.
На защиту выносятся;
-
Основы систематизации схемных и конструктивных решений современных силовых фрикционных передач.
-
Основы расчета и оптимизации конструктивных параметров фрикционной плане гарной передачи с гидравлически сжатым кольцевым катком.
-
Устройство и метод измерения малых скольжений при силовых испытаниях фрикционных передач.
-
Синтез функций прижатия катков базовой передачи.
-
Общие вопросы методологии инженерных расчетов работоспособности элементарных механических систем, в том числе примени -телъно к расчету базовой передачі:.
Апробадия работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены:
На Всесоюзном научно-техническом совещании "Конструирова?? ние и производство планетарных передач" г. Алма-Ата, сентябрь, 1974г.
На 5-ой зональной конференции "Проблемы исследования, проектирования и изготовления зубчатых передач". Хабаровский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации к пропаганды. г.Хабаровск, октябрь, 1974.
На ХУІ научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава. Хабаровский политехнический институт. г.Хабаровск, январь-февраль, І97В.
На 6-ой Всесовзной научно-технической конференции по управляемым и автоматическим механическим приводам и передачам гибкой связью.г. Одесса, сентябрь, 1980.
На XX научно-методической и научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава. Хабаровский политехнический институт, г.Хабаровск, октябрь, 1963.
На ХХШ научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава. Хабаровский политехнический иснтитут, ноябрь, I9SS.
Работа в целом доложена и обсуждена на объединенном научном семинаре кафедр Курганского машиностроительного института. г.Курган.
Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть научных работ , получено пять авторских свидетельств.
Структура и объем -работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка литературы и приложений. Она содержит І8ІЛИСТ0Е машинописного текста, 60 рисунков, 6 таблиц. Список литературы включает 170 наименований.