Введение к работе
Актуальность. Основная задача проектирования любой машины сводится к снижению габаритов и массы деталей и узлов ее составляющих. Важнейшим ресурсом для этого является выбор рациональной конструкции привода, в частности, с переходом от обычных зубчатых передач с неподвижными осями колес к планетарным передачам. Большая компактность планетарных передач по сравнению с обычными рядовыми передачами объясняется распределением нагрузки среди нескольких сателлитов и использованием внутреннего зацепления. Ряд машин специального назначения (например, техника для коррозионно-механических испытаний и другие виды транспортного и технологического оборудования) требуют разработки принципиально новых схем передаточных механизмов, реализующих большие (более 2500) передаточные отношения, и методики выбора их размерных параметров.
Поставленная задача может быть решена за счет применения понижающих замкнутых дифференциальных механизмов (ЗДМ) на базе зубчатых планетарных передач типа 2к-Н, которые в дальнейшем будем называть редукторами с замкнутым дифференциалом (РЗД). В известных отечественных и зарубежных источниках вопросы создания и использования РЗД в приводах машин с большими передаточными отношениями недостаточно освещены. Актуальность решения задачи подтверждается тем, что переход от рядовых передач к планетарным обеспечивает снижение габар:.тов и веса в 1,5...6 раз, особенно при реализации больших передаточных отношений.
Цель работы: создание метода проектирования и исследование замкнутых дифференциальных механизмов на базе зубчатых планетарных передач типа 2к-Н, предназначенных для реализации больших передаточных отношений.
Достижение цели определяется решением конкретных задач:
- анализ известных планетарных передач и построение классификации
ЗДМ по принципу замыкания звеньев;
разработка метода синтеза кинематических схем РЗД, которые могут реализовать большие передаточные отношения, на основе планетарных передач типа 2к-Н;
разработка методик подбора значений чисел зубьев колес, при которых РЗД обеспечивают большие передаточные отношения;
разработка методики определения коэффициента полезного действия (КПД);
- разработка конструкции привода разрывной машины для реализации
методики испытаний при особо малых скоростях деформирования на
основе РЗД и экспериментальные исследования КПД разработанного
механизма;
- технико-экономическое обоснование целесообразности
применения РЗД в приводах машин "и определение областей их
эффективного использования.
Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:
выявлены общие признаки ЗДМ и на их основе предложены классификация и методика синтеза новых схем ЗДМ, которые могут реализовывать большие передаточные отношения;
предложен общий подход к подбору значений чисел зубьев ЗДМ, на основании которого разработаны методики для определения значений чисел зубьев различных вариантов ЗДМ с целью реализации ими больших передаточных отношений;
разработан новый подход к расчету КПД ЗДМ и выведены общие и частные зависимости для определения КПД различных схем ЗДМ, ориентированные на инженерные . расчеты; достоверность предложенных формул подтверждена экспериментальными данными.
Основные полоз/сепия, выносимые на защиту:
классификация ЗДМ по принципу замыкания звеньев и метод синтеза кинематических схем механизмов, которые могут реализовать большие передаточные отношения, на основе планетарных передач типа 2к-Н;
метод подбора чисел зубьев колес РЗД при помощи математических зависимостей (версий) между числами зубьев с использованием ЭВМ;
совмещенный метод подбора чисел зубьев колес РЗД с использованием математических зависимостей (полуверсий) между числами зубьев и таблиц сменных шестерен;
метод инженерных расчетов КПД для различных схем РЗД;
оценка области применения РЗД в составе приводов машин. Практическая ценность результатов работы.
разработаны принципиально новые конструктивные решения ЗДМ;
создано программное обеспечение по автоматизации процессов кинематического и энергетического расчетов ЗДМ, позволяющее существенно ускорить процесс проектирования данных механизмов, уменьшить затраты на проработку различных вариантов;
предложены РЗД, позволяющие существенно уменьшить массово-габаритные параметры приводов машин и улучшить их экономические показатели.
Реализация работы. Представленная работа выполнена в рамках общего научного направления исследований лаборатории "Надежность" Оренбургского государственного университета (ОГУ) по госбюджетной теме «Повышение качества, коррозионной стойкости и надежности деталей машин и конструкций» (номер государственной регистрации 01860056222).
Разработан и изготовлен привод переносной шестипозиционной разрывной машины МР6П-М, включающей РЗД. Конструкция машины защищена патеьтом РФ N2063018 6G 01N 17/00 и используется в лаборатории
"Надежность" ОГУ для проведения коррозионно-механических испытаний с малыми скоростями деформирования образцов.
Апробация работы. Основные положения работы представлялись на
региональной конференции молодых ученых Урала и Поволжья (1994, 1995,
1996 гг., г. Оренбург); на Н-й Международной и Ш-й Российской научно-
технических конференции "Концепции развития производства и ремонта
транспортных средств" (1995, 1997 гг., г.Оренбург); на межвузовской научно-
методической конференции (199"7 г., г.Оренбург); на П-й региональной научно-
практической конференции "Урал-97" (1997 г., г.Оренбург); на международном
конгрессе студентов, аспирантов и молодых ученых "Молодежь и
наука - третье тысячелетие" (отмечена дипломом 11-й степени, 1996 г.,
г.Москва); на областном конкурсе им. А.Д.Сахарова в 1995 и 1997 гг. (дважды
отмечена дипломом П-й степени); на заседании объединенного
семинара кафедр «Детали машин», «Металлорежущие станки» и
«Гусеничные машины» Курганского государственного университета
(1998 г., г.Курган), на Всероссийской научно-практической конференции "Научно-методические вопросы преподавания механики в современном вузе" (1998 г., г.Оренбург).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 26 печатных работ, в том числе 1 пособие конструктора, 5 статей в центральной печати и 1 патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, четыре главы, общие выводы и заключение, список использованных источников из 96 наименований, приложения; содержит 125 страниц машинописного текста, 40 рисунков, 17 таблиц.