Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор работ по исследованию мальтийских механизмов (ММ) киноаппаратуры 10
1.1. Анализ исследований по совершенствованию производственно-эксплуатационных характеристик мальтийских механизмов (ММ) киноаппаратуры .10
1.2. Анализ исследований динамики работы.мальтийских механизмов 25
1.3. Исследование путей снижения нагрузок в мальтийском механизме 45
1.4. Постановка задачи исследований 51
2. Исследование влияния различных факторов на процесс качения пальца эксцентрика по стенкам шлицов мальтийского креста 55
2.1. Постановка задачи 55
2.2. Влияние.моментов сил инерции, внешней тангенциальной силы и трения в-опорах пальца на сопротивление его качению :58
2.3. Влияниаовальности рабочей поверхности пальца на сопротивление его качению 65
2.4. Определение скорости относительного скольжения пальца по стенкам шлицов креста 71
2.5. Исследование процесса движения пальца при качении со смазкой .80
2.6. Разработка конструкции мальтийского механизма с пальцем эксцентрика, нагруженным дополнительным тяговым моментом .91
2.7. Выводы 97
3. Разработка и исследование мальтийского механизма для условий работы без жидкой смазки 100
3.1. Постановка задачи 100
3.2. Выбор материала для фиксирующей шайбы эксцентрика и ее расчет в условиях работы мальтийского механизма без жидкой смазки 104
3.2.1. Расчет по критерию прочности 106
3.2.2. Тепловой расчет 109
3.2.3. Расчет износа сопряжения фиксирующая шайба-выемка креста при сухом трении 115
3.2.4. Расчет оптимальных зазоров в сопряжении фиксирующая шайба-выемка креста 122
3.3. Расчет износа и срока службы сопряжения палец-шлиц при работе без жидкой смазки 127
3.4. Выбор, обоснование и расчет подшипников качения для валов мальтийского механизма 135
3.5. Экспериментальные исследования процесса износа деталей мальтийского механизма, работающего без жидкой смазки 141
3.6. Выводы 147
4. Разработка и исследование шестилопастного мальтийского механизма для кинопроектора с импульсным источником света 149
4.1. Постановка задачи 149
4.2. Расчет усилий, действующих на звенья мальтийского механизма и транспортируемую им киноленту при различном числе лопастей креста 151
4.3. Разработка конструкции и исследование процесса износа деталей шестилопастного мальтийского механизма и траспортируемои им киноленты 156
4.4. Выводы 164
Заключение 165
Литература 171
- Анализ исследований по совершенствованию производственно-эксплуатационных характеристик мальтийских механизмов (ММ) киноаппаратуры
- Определение скорости относительного скольжения пальца по стенкам шлицов креста
- Расчет износа сопряжения фиксирующая шайба-выемка креста при сухом трении
- Расчет усилий, действующих на звенья мальтийского механизма и транспортируемую им киноленту при различном числе лопастей креста
Введение к работе
Кинематографу, как самому массовому и доступному для народа виду искусства, принадлежит огромная роль в идейно-эстетическом, нравственном воспитании населения и удовлетворении его духовных потребностей. В многозвенном ряду техники фильмопроизводства и кинопоказа особая роль принадлежит кинопроекционной аппаратуре (КПА), которая является конечным звеном кинематографической системы.
Качеством своей работы, своими техническими характеристиками КПА непосредственно выводит этот процесс на зрителя, который по качеству доводимого до него изображения и звука оценивает и всю совокупность техники сквозного кинематографического процесса.
Особое внимание в период перехода страны к рыночным отношениям уделяется экономическим проблемам. В этой связи большое значение приобрели наряду с перспективными разработками новой аппаратуры вопросы сохранности фильмовых материалов, надежности и долговечности аппаратуры, находящейся в эксплуатации.
В государственной киносети до настоящего времени находилось около 150000 профессиональных киноустановок, однако в условиях рынка потребность в новых КПА явно снизится, так как ее замену будут осуществлять теперь только в том случае, когда новая аппаратура будет значительно превосходить по своим эксплуатационным и качественным показателям существующую и сможет дать дополнительную прибыль.
Исходя из этого, требования потребителей к кинопроекционной аппаратуре в первую очередь будут направлены на: -повышение качества кинопоказа, которое сможет привлечь большее количество кинозрителей; -повышение сохранности фильмокопий, стоимость которых значительно возросла и соизмерима со стоимостью всего кинопроектора; - повышение надежности кинопроектора, упрощение его обслуживания путем устранения необходимости различного рода регулировок и смазок в процессе эксплуатации киномехаником и автоматизации кинопоказа, которые позволят сократить штат обслуживающего технического персонала.
Интегральное качество кинопроектора характеризуется рядом комплексных и единичных показателей качества, которые в соответствии с ГОСТ 15467-79 делятся на три группы: функциональные, производственно-технологические и эксшгутационные. Каждая группа показателей подразделяется на подгруппы в -соответствии е иерархической структурой отдельных свойств кинопроекционной аппаратуры /31/.
Реальные значения различных показателей качества кинопроектора зависят от работы соответствующих его функционально-составных частей (ФСЧ)-многочисленных узлов, и механизмов. Среди последних к числу важнейших относится мальтийский механизм, который формирует такие важные параметры кинопроектора как:
1. Качество экранного изображения.
Вследствие неточной работы мальтийского механизма в процессе проекции геометрические центры последовательных кадров кинофильма не совпадают, что проявляется в появлении неустойчивости кадра. При чрезмерной неустойчивости кадра зритель ощущает вертикальное качание изображения или некоторую нерезкость его в результате чего качество кинопроекции заметно ухудшается, а глаза зрителей быстро утомляются.
2. Износ фильмокопии.
В процессе эксплуатации фильмокопии претерпевают повышенный износ и подлежат списанию, прослужив существенно меньше нормированного количества сеансов /42,46,37/. Если нормированное число сеансов отечествен- ной фильмокопии 35 мм формата до ее списания составляет 500 сеансов /40,41,42/, то на ряде киноустановок фильмокопию удается эксплуатировать не более 350-400 раз, а на кинопроекторах типа КН это число снижается в некоторых случаях до 250 раз.
Мальтийский механизм является главным источником повреждения межперфорационных перемычек (МПП) фильмокопии и сокращения срока ее службы с соответствующими экономическими издержками в кинопрокате. Этот факт обусловлен тем, что усилия, действующие со стороны зубьев скачкового зубчатого барабана мальтийского механизма на межперферационные перемычки фильмокопии, значительно превышают усилия в других звеньях механизма транспортирования киноленты в кинопроекторе.
Кроме того износ деталей ММ в процессе его эксплуатации приводят к нарушению первоначальных условий транспортирования фильмокопии и еще более интенсивному износу МПП.
3. Уровень шума при работе кинопроектора.
Прерывистость движения звеньев мальтийского механизма, неизбежность появления зазоров в сопряжениях этих звеньев, вызванное неточностью их изготовления и износом, ударное приложение относительно больших нагрузок к ним обуславливают тот факт, что мальтийский механизм как правило, является главным источником шума и вибрации при работе кинопроектора.
4. Надежность функционирования кинопроектора.
Вследствие относительно большой сложности, нагруженности и степени влияния на важнейшие функциональные параметры качества кинопроектора, мальтийский механизм является наиболее критичным по надежности механическим узлом кинопроекционного аппарата.
Надежность мальтийского механизма в свою очередь характеризуется такими показателями, как вероятность безотказной работы и долговечность (ГОСТ 27.002-83 «Надежность в технике»).
Ресурсы работы наиболее ответственных деталей мальтийского механизма относительно малы -в 1,5-3 раза меньше сроков службы основной массы других деталей и узлов, определяющих в целом общий срок службы всего кинопроектора. При этом трудоемкость ремонта деталей мальтийского механизма значительно ( в 5 и более раз) выше, чем изготовление новых деталей, вследствие малой механизации процесса ремонта.
Статистические данные /15,18/ об отказах составных частей кинопроектора показывают, что наиболее критичным среди них является мальтийский механизм. При этом до настоящего времени мальтийский механизм остается единственным узлом в кинопроекторе, требующим обильной жидкой смазки, что усложняет конструкцию механизма, затрудняет его обслуживание и может привести к попаданию масла на фильмокопию.
В последние годы было предложено повысить частоту кинопроекции до частоты, превышающей критическую частоту слияния мельканий /39/, что улучшило качество изображения.
Для реализации поставленной задачи необходим кинопроектор, который мог бы работать при требуемой частоте кинопроекции.
Увеличение скорости и ускорения деталей мальтийского механизма, скачкового барабана и транспортируемой им киноленты должно привести к их преждевременному износу и шуму. Поэтому мальтийский механизм, используемый в настоящее время для обычной частоты кинопроекции не может применяться.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что недостаточно высокое качество экранного изображения, преждевременный износ фильмокопий, недостаточная надежность и ресурс функционирования, а также большие трудовые и материальные затраты по поддержанию работоспособности кинопроекторов в условиях эксплуатации вызваны в значительной мере несовершенством конструкции мальтийского механизма.
Целью настоящей работы является нахождение путей устранения указанных недостатков.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
Изучить причины преждевременного износа звеньев мальтийского механизма и киноленты и выявить основные пути повышения их износоустойчивости и долговечности.
Выполнить теоретические и экспериментальные исследования по выявлению степени влияния конструктивных параметров мальтийского механизма на износ его деталей, динамику и точность работы.
Обосновать принципы оптимизации конструктивных параметров мальтийского механизма и разработать технические решения, позволяющие повысить его износостойкость в условиях эксплуатации без жидкой смазки.
Выбрать и обосновать корректную модель для расчета ресурса ответственных деталей мальтийского механизма и возможного хода процесса их изнашивания при сравнении различных вариантов конструкций.
Анализ исследований по совершенствованию производственно-эксплуатационных характеристик мальтийских механизмов (ММ) киноаппаратуры
Во-первых, напряжения в материале пальца эксцентрика для Dn=4-5 мм сравнительно невелики (запас прочности к=0,2).Кроме того, их величину можно значительно снизить за счет рациональной конструкции крепления пальца/ 1/.
Во-вторых, при уменьшении межосевого расстояния хотя и уменьшается усилие давления пальца Рп, но одновременно и сокращается путь скольжения пальца в шлице креста, а это приводит к изменению удельной работы сил трения, определяющей износ как пальца, так и шлица. Поэтому более рационально в качестве критерия для оптимизации межосевого расстояния ММ принять величину удельной работы сил трения пальца о стенки шлица креста, как это было предложено Н. Д.Бернштейном /5/.
На рис. 1.2. приведены графики зависимости удельной работы сил трения шлица Аш и пальца Ап от угла поворота эксцентрика ММ при различных значениях отношения радиуса пальца :Rn к радиусу окружности R, описываемой центром пальца-экецентрикат
Из графиков (рис. 1.2,) следует, что минимальный износ пальца и стенок шлица будет при соотношении размеров механизма Rn/R равному 0,141 (кривые 3 и 4). Из рис. 1.3. нетрудно заметить, что R и L связаны соотношением R=Lsinoc, поэтому и в данном случае речь идет об оптимизации параметра L, но только косвенным методом. Характерным является то, что оба автора (Н.Д.Бернштейн и И.М.Фонарь), рекомендуя в качестве оптимальной величины L=25,l мм, предлагают различные значения диаметра пальца эксцентрика, что, естественно, вызывает сомнение в результатах проведенных исследований. Более авторы этих работ не дают никаких соображений относительно диаметра головки мальтийского креста, а сделанное заключение о том, что в ММ с четырехлопастным крестом радиусы головки креста и эксцентрика должны быть равны между собой, справедливо лишь при диаметре пальца эксцентрика Dn=0, что не имеет практического смысла. Следует указать, что весь анализ, выполненный Н.Д.Бернштейном, сводился к исследованию оптимального построения конкретного ММ, изменялся только диаметр пальца эксцентрика.
И.М.Фонарем также рекомендованы наиболее износостойкие материалы для деталей мальтийского креста, пальца эксцентрика и эксцентрической шайбы, однако ничего не сказано о материалах сопряженных деталей. Для полной характеристики износостойкости ММ в целом необходимо знать износостойкость и сопряженных деталей.
В результате износа сопряженных деталей происходит изменение их относительного положения (износ-сопряжения) /33/, что в конечном итоге может привести к нарушению основных показателей механизма и свести на нет работу в области повышения износостойкости только основных деталей.
В связи с этим следует отметить, что основным недостатком работы И.М.Фонаря является отсутствие критериев объективной оценки износостойкости (долговечности) ММ в целом.
В 1953 году Н.С.Брусничкин 111 провел теоретическое исследование погрешности изготовления деталей ММ и влияние их на устойчивость изображения при кинопроекции. В работе Н.С.Брусничкина исследуются производственные погрешности изготовления параметров мальтийского креста и зубчатого скачкового барабана и влияние их на точность транспортирования кинофильмов, устанавливается несоответствие параметров деталей ММ, получаемых при изготовлении и заданных в технических условиях. Экспериментальными исследованиями автор устанавливает допустимую величину неустойчивости кадра при кинопроекции, равную 0,066 мм.
Н.С. Брусничкин и И.М.Фонарь исследовали не реальный, а идеальный механизм - без учета зазоров в подшипниках вала мальтийского креста и вала эксцентрика, влияния межосевого расстояния L и смазочного материала в сопряжениях механизма.
Установив допустимую величину неустойчивости кадра при кинопроекции, Н.С.Брусничкин не рассмотрел вопрос о допустимых изменениях значений параметров ММ в эксплуатации и их влияния на точность прерывистого транспортирования кинофильмов.
В работе И.М.Фонаря и Х.А.Добромыслиной /36/ были исследованы параметры ММ кинопроекторов для 35 и 70- мм фильмокопий. Авторами работы был проведен сравнительный расчет долговечности ряда конструктивных вариантов ММ и определены некоторые рациональные параметры их деталей с целью улучшения динамических характеристик механизмов, обусловливающих величины и характер изменения усилий в звеньях механизма. С этой целью для всех ММ была предложена конструкция головки мальтийского креста с закрытыми шлицами (прорезанными с торца головки) взамен мальтийского креста, имеющего головку с открытыми (сквозными) (см. рис. 1.4.) шлицами а таюке рекомендовалось увеличить рабочий диаметр пальца эксцентрика до 5 мм.
И.И.Болонкина /6/ отмечает, что теоретической основой установления функционально важных параметров ММ кинопроекторов и допустимых пределов их колебаний является метод функциональной взаимозаменяемости, который позволяет обеспечивать экономически оптимальные и стабильные во времени эксплуатационные показатели механизмов. В связи с этим автор проводит исследование точности мальтийских крестов с целью повышения функциональной взаимозаменяемости ММ кинопроекторов.
Автор работы отмечает отсутствие объективного метода измерения точности функционирования ММ, который не зависит от качества киноленты, а таюке научно обоснованного метода расчета его точности. Он приводит данные статистического эксперимента по измерению погрешности угла поворота вала мальтийского креста с помощью четырехгранной призмы.
Исследованию эксплуатационных качеств ММ кинопроекторов в реальных условиях эксплуатации была посвящена работа Н;Н.Коломенского /12/, в которой- изучалось "влияние- тшікрогеометрии- контакта- трущихся поверхностей и смазочного материала между ними на эксплуатационные качества мальтийского механизма.
Определение скорости относительного скольжения пальца по стенкам шлицов креста
В работах СВ. Куклина /13,44,54/ проведены исследования мальтийского механизма с вращающимся пальцем эксцентрика, установленным в подшипниках качения. В результате исследований получено дифференциальное уравнение движения пальца при его обкатывании по стенкам шлицов мальтийского креста. При этом автор, в целях упрощения, ограничился рассмотрением только таких составляющих сопротивления качению пальца, как его момент инерции и моменты трения в опорах пальца. Вместе с тем, исключение из рассмотрения составляющих сопротивления обкатыванию пальца, обусловленных потерями на гистерезис, потерями на трение при наличии микроскольжения на контакте, отклонением поверхности качения пальца от правильной цилиндрической формы, которые при определенных условиях могут либо в несколько раз увеличить сопротивление качению, либо погасить его и даже вызвать усилия на контакте, направленные в сторону качения, приводит к искажению реальной картины процесса качения пальца и износа сопряжения палец-шлиц.
Важнейшим отличием реального процесса качения от процесса качения условных абсолютно твердых тел является упругая податливость тел под влиянием внешних нагрузок. В области контакта тел при качении они претерпевают взаимные деформации, сопровождаемые относительными смещениями поверхностных частиц тел, и следовательно, трением скольжения /30/. В соответствии с этим появляется сопротивление качению, которое должно быть пропорциональным работе сил трения и, соответственно, коэффициенту трения между поверхностями. Сопротивление качению, и соответственно, потери энергии при качении, вызванные трением скольжения рабочих поверхностей на контакте при качении, обычно являются основной составляющей общих потерь при качении. Потери такого рода особенно возрастают при повышении быстроходности механизмов, сопровождаются прогрессирующим износом рабочих поверхностей и усиленным тепловыделением. Это в свою очередь, обуславливает неблагоприятный режим работы узла, заставляя конструкторов соответственно увеличивать размеры и массу конструкции или снижать ресурс работы.
Второй составляющей общего сопротивления качению является эффект упругого гистерезиса в материалах рабочих поверхностей. Эта составляющая относительно невелика для материалов высокой прочности и твердости, каким, например, является закаленная сталь, но приобретает ощутимое значение при возрастании нагрузки и скорости качения, особенно для полимеров и ряда других материалов с пониженным модулем упругости. Сопротивление качению, возникающее по причине несовершенной упругости материалов деталей вызывает такие же последствия, как и трение скольжения на контакте при качении.
Близким к эффекту гистерезиса является влияние микропластических деформаций на обкатываемых поверхностях, особенно сильно проявляющиеся в начальном периоде обкатывания циклических деталей. Микропластические деформации зависят от характера и степени шероховатости рабочих поверхностей, а также от свойств материалов деталей. Несмотря на то, что после определенного числа циклов прокатывания пластические деформации поверхностного слоя обычно стабилизируются, микропластические деформации все время повторяются, так как невозможно достичь идеального совпадения микрорельефов поверхностей при повторных прокатываниях деталей. Кроме того, локальные пластические деформации всегда происходят и по причине попадания посторонних твердых частиц между катящимися поверхностями. На вдавливание или раздавливание таких частиц затрачивается определенное усилие, которое повышает общее сопротивление качению.
Третьей составляющей общего сопротивления качению является эффект молекулярного взаимодействия рабочих поверхностей обкатываемых деталей. Абсолютная величина этой составляющей обычно невелика, мало зависит от нагрузки и скорости качения и существенно теряет свое влияние на сопротивление качению, когда обкатываемые тела оказываются достаточно загрязненными, либо их разделяет жидкая или пластичная смазка. Поэтому при конструировании, исследованиях и эксплуатации элементов механических узлов учитывать ее следует в исключительных случаях.
В числе причин, вызывающих изменение сопротивления качению, иногда могут фигурировать различные отклонения поверхностей качения от правильной круговой формы по сечениям обкатывания. В этом случае наблюдается циклическое возрастание и убывание сопротивления качению, которое может при некоторых положениях обкатываемых деталей либо увеличить сопротивление качению, либо погасить его и даже вызвать усилия на контакте, направленные в сторону качения.
Следующая составляющая общего сопротивления качению проявляется только при наличии жидкой смазки, обладающей определенной вязкостью и липкостью. Сопротивление и, следовательно, энергетические потери складываются при этом из усилий, затрачиваемых на перемешивание жидких объемов смазки, окружающих тело качения, и усилий, вызванных образованием гидродинамического масляного клина между обкатываемыми поверхностями. Масляный клин на контакте при качении в заданных условиях имеет определенную, ограниченную несущую способность и при высоких удельных нагрузках он может быть раздавлен, но при этом затрачивается определенное усилие, которое соответственно увеличивает сопротивление качению. Если же масляный клин существует, то его реактивное давление на обкатываемые поверхности имеет составляющую, определяющую момент, направленный в сторону, противоположную направлению качения, что также приводит к возрастанию сопротивления качению.
Таким образом, совокупность действия всех причин сопротивления качению приводит к тому, что суммарная сила сопротивления качению может достигать значительной величины, выражающейся в долях процента и даже в процентах от рабочей нагрузки. Соответственно возрастают и касательные нагрузки на контакте деталей, что, в-свою очередц существенно снижает долговечность деталей как по признакам контактной усталости, так и по износу. Поэтому целью данного раздела является исследование процесса качения пальца с учетом максимально возможного числа факторов, влияющих на него.
Расчет износа сопряжения фиксирующая шайба-выемка креста при сухом трении
Применение смазок в узлах качения преследует в основном следующие главные цели: уменьшение трения скольжения, отвод излишнего тепла, защита поверхностей от заедания, схватывания и коррозии.
Наиболее важное действие смазочных материалов- уменьшение трения на контакте во время качения, могут выполнять с различным успехом и в различных условиях твердые и консистентные смазки, а также жидкие масла.
Твердые смазки, содержащие дисульфит молибдена, графит и фторопласт, чаще применяются для смазки деталей, работающих при скольжении поверхностей и невысоких удельных давлениях, но иногда пригодны и для процессов качения, причем главная задача сводится к способам удержания смазки на рабочей поверхности при высоких контактных давлениях.
Применение консистентных пластичных смазок (солидола, консталина, ЦИАТИМА, ОКБ и др.) в узлах трения с элементами качения позволяет создать компактные конструкции, так как первоначальная подача смазки к рабочим поверхностям в этом случае значительно упрощена и сводится к набивке смазкой полостей около тел качения.
Способность консистентных смазок уменьшать трение на катящемся контакте удовлетворительна даже при высоких контактных давлениях, но толщина смазочного слоя заметно уменьшается с течением рабочего времени. Поэтому приходится предусматривать способы возобновления подачи смазки непосредственно в зону контакта или удержания ее в этой зоне в процессе эксплуатации. Для этой цели, в основном, применяются специальные поверхностно-активные присадки к смазке, повышающие сцепление смазок с поверхностью. Большинство консистентных смазок изготавливают из минеральных масел, воды и омыливающих веществ на базе кальция или соды, лития, алюминия или на смешанной основе.
Рабочие качества консистентных смазок могут быть существенно улучше 81 ны введением специальных присадок, которые в некоторых случаях составляют до 50 % от общего объема основного смазочного материала. Присадки к консистентным смазкам делятся на антиокислительные, проти-возадирные и антикоррозийные. В первом случае речь идет о водной коррозии (окислении), которая предотвращается, например, смазками на содово-кальциевой основе, а также об окислительных процессах, возникающих на контакте различных материалов (медь, латунь, бронза) особенно при высоких температурах. Смазывание таких поверхностей смазкой, содержащей дезактивирующие присадки (напри-Mep,disolicylidene ethylene diamine), дает удовлетворительные результаты. Противозадирные присадки содержат компоненты, в которые входят сера, хлориды и фосфор, расплавляющиеся при критической температуре схватывания и образующие пленку, препятствующую микросвариванию трущихся поверхностей. Антикоррозийные присадки предохраняют стальные детали от водного окисления и фреттинг-коррозии. В первом случае применяют смазки с присадками, создающими обволакивание поверхностей и препятствующими проникновению к ним водосодержащих веществ, а также присадок с производными соды. Во втором случае, кроме перечисленных материалов, большое значение имеет комбинирование твердых, консистентных и жидких смазок. Консистентные смазки при правильном первоначальном заполнении полостей вокруг зоны качения- создают незначительное дополнительное сопротивление качению, поскольку рабочий слой смазки непосредственно на поверхностях качения чрезвычайно мал. При использовании жидких смазок процесс качения в большой степени зависит от количества, вязкости, поверхностной активности и пьезокоэффициента вязкости жидкой смазки, находящейся в зоне контакта при качении. Жидкостная смазка может иметь место при наличии гидродинамического и гидростатического эффектов и эффекта вязкоупругости /59/. Использование гидростатического эффекта в мальтийских механизмах кинопроекционной аппаратуры не оправдано, поскольку это привело бы к значительному усложнению- конетрукцй»мальтийског0-механизма и- кинопроектора: в целом/60/. Для возникновения эффекта вязкоупругости необходимо, чтобы период Т релаксации смазочного масла превышал время t действия нагрузки /61/. Пред-поло жительно, эффект вязкоупругости возможен в мальтийских механизмах лишь в момент входа пальца эксцентрика в шлиц креста. Основное значение в мальтийских механизмах кинопроекционной аппаратуры имеет гидродинамический эффект. Последний представляет собой самопроизвольное возникновение грузоподъемного масляного слоя между трущимися поверхностями при условии, что заполненный маслом зазор имеет форму сужающейся щели ("масляного клина"). При малых количествах смазки, когда может образоваться смазочное покрытие, лишь близкое по толщине к слою в несколько молекул, процесс протекает в условиях граничного трения и снижение работы сил трения на контакте при качении упругих тел в основном зависит от поверхностной активности и стойкости масляной пленки, то есть от физико-химических свойств смазки, а также от свойств материалов деталей;-поверхностные ело» которых взаимодействуют со смазкой.
Расчет усилий, действующих на звенья мальтийского механизма и транспортируемую им киноленту при различном числе лопастей креста
Увеличение зазора в сопряжении фиксирующая шайба- фиксируемая выемка креста до величины более 0,02 мм приводит к снижению точности работы мальтийского механизма, а следовательно, к снижению качества экранного изображения.
С учетом того, что износ фильмокопий и точность работы являются одними из важнейших критериев оценки качества работы кинопроектора, авторы устанавливают предельное состояние мальтийского механизма при зазорах в этих сопряжениях равным соответственно 0,052 мм.
При решении задач, связанных с износом деталей мальтийского механизма, большинство исследователей оценивали величину износа пальца и поверхности шлица величиной удельной работы сил трения при их взаимном скольжении /21,22/ где Ап и Ащ- удельные работы сил трения скольжения пальца и шлица; ц. - коэффициент трения скольжения; Р - усилие, действующее на палец; Vc - скорость скольжения пальца по шлицу; с с Ь - толщина головки мальтийского креста; Vn - скорость перемещения полоски контакта по пальцу; Vui - скорость перемещения полоски контакта по шлицу. Для различных участков шлица и пальца величина удельной работы сил трения будет неодинакова, а значит будет неодинаковыми износ их рабочих поверхностей. Наибольшим он будет в тех местах пальца и шлица, которым соответствуют наибольшие значения Ап и Ащ.
В работе /5/ отмечается, что максимальное значение удельной работы сил трения на контактных поверхностях пальца эксцентрика примерно в 4 раза больше максимального значения }гдельной работы сил трения на контактных поверхностях шлица креста.
Вместе с тем, как указывает автор, даже одинаковые значения удельной работы сил трения для пальца и шлица креста не означали бы их одинакового износа, так как палец сцепляется с несколькими шлицами и, чем больше частота проекции, тем больше будет износ пальца.
Кроме того, вся рабочая нагрузка, действзтощая на жестко установленный палец, распределяется с одной стороны последнего (в пределах 180) и палец изнашивается неравномерно по поверхности. Это приводит к увеличению ударных нагрузок и еще более интенсивному износу сопряжения палец-шлиц креста и транспортируемой мальтийским механизмом фильмокопии.
Анализ работ по исследованию износа мальтийских механизмов показал, что основными методами повышения их износоустойчивости, используемыми до настоящего времени, являются: - применение износостойких материалов; - выбор рациональных геометрических размеров; - создание надежной системы смазки. Использование указанных методов, как показано в работах /14,15,35/, позволяет увеличить ресурс работы мальтийского механизма примерно в 1,3-1,8 раза по сравнению с существующими в настоящее время нормами. Однако, по мнению авторов, при рациональном выборе геометрических размеров пальца эксцентрика и мальтийского креста, основанном на минимизации удельной работы сил трения в данном сопряжении, приходится решать неоднозначную задачу. С одной стороны при увеличении диаметра головки и ширины лопастей мальтийского креста удельная работа, а следовательно и износвается момент инерции креста и возрастают нагрузки на палец эксцентрика, которые в сочетании с трением и ударными явлениями вызывают повышенный износ пальца и тплица. Кроме того, определение удельных работ сил трения позволяет оценить лишь качественную картину распределения износа по поверхности стенки шлица и пальца. С целью снижения износа сопряжения палец эксцентрика - шлиц креста, а следовательно продления срока службы мальтийского механизма, в работе /43/ предложена конструкция мальтийского механизма с вращающимся пальцем эксцентрика, установленным в подшипниках качения. В работах /13,44,54/ выполнены теоретические и экспериментальные исследования такого механизма, которые показали, что при замене жестко установленного пальца вращающимся ресурс работы узла пальца эксцентрика увеличивается примерно в 4-5 раз. При этом исследования были проведены для мальтийского механизма, работающего при обильной жидкой смазке. Вместе с тем, в современной кинопроекционной аппаратуре, при использовании зубчатых ременных передач, единственным узлом кинопроектора, требующим жидкой смазки, до настоящего времени остается мальтийский механизм. Это приводит к усложнению конструкции механизма, неудобству его в эксплуатации и возможности попадания масла на фильмокопию. Поэтому, как указывает автор в работе /13/, дальнейшее совершенствование конструкции мальтийского механизма должно быть связано с разработкой и исследованием "сухого" (не требующего жидкой смазки) механизма. Эта проблема может быть решена при условии установки всех валов механизма, включая палец эксцентрика, в подшипники качения и соответствующем подборе самосмазывающего полимерного материала для фиксирующей шайбы эксцентрика. Поэтому в данной главе необходимо решить следующие задачи: 1 .Подобрать полимерный материал для фиксирующей шайбы эксцентрика, позволяющий в отсутствии смазочного материала на трущейся поверхности получит наибольшую износостойкость сопряжения и обеспечить минимальное изменение его геометрических размеров во времени с учетом действующдгх условий эксплуатации. 2.Оценить работоспособность и провести исследования процесса изнашивания деталей мальтийского механизма в условиях работы без жидкой смазки. 3.Выбрать подшипники качения для всех валов мальтийского механизма, включая палец эксцентрика, с учетом действующих на них нагрузок и определить количество смазочного материала, закладываемого в подшипники.
