Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Важнейшим направлением повышения технического уровня современной техники является повышение надежности и долговечности машин и механизмов. Это п полной мере относится и к электромеханическим приводам (ЭМП) линейного перемещения. Характеристики ЭМП во многом определяются параметрами исполнительного механизма (ИМ), входящего в его состав. Роликовинтовые механизмы (РИМ) успешно используются в качестве ИМ ЭМП линейного перемещения в различном технологическом оборудовании (металлорежущие станки, контрольно-измерительные приборы, роботы), нефтегазовом оборудовании (регулирующая и запорная арматура), подъемно-транспортных устройствах (подъемники, домкраты). Однако при создании новой техники в ряде сд\ чаев нагрузочная способность и долговечность РВМ не в полной мере удовлетворяет разработчиков. В качестве примеров можно привести ЭМП летательных аппаратов (системы управления полетом, приводы шасси, вспомогательные устройства), медицинского оборудования (протезы, искусе мзен-ные органы, специальные приборы). Отказ данных приводов может привести к катастрофическим последствиям. К ИМ этих приводов предъявляются повышенные требования к эксплуатационным характеристикам. Поэтому разработка и создание ИМ на базе РВМ с высокой нагрузочной способностью, надежностью и долговечностью является актуальной задачей
ЦЕЛЬ П ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Целью диссертации является повышение надежности и долговечности роликовпнтовых механизмов за счет рационального выбора геометрии сопрягающихся элементов Лля достижения этой цели необходимо решить ряд задач:
-
Определение параметров контакта РВМ с учетом погрешностей изготовления, износа и влияния сил трения.
-
Анализ закона распределения нагрузки по виткам резьбы РВМ с уїсіо.м геометрических параметров и влияния сил трения, а также условий эксплуатации механизма, погрешностей изготовления и характера износа.
-
Разработка математических моделей нагрузочной способности, надежности и долговечности РВМ, учитывающих особенности различных іи-пов передач и распределения нагрузки по виткам резьбы.
-
Разработка методик расчета надежности, долговечности и наїрузочпоіі способности РВМ с учетом погрешностей изготовления и износа.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ. Для определения геометрии поверхностей витков РВМ и функции зазоров используется теория сопряженных поверхностей В.П.Короткова. Решение контактной задачи выполнялось методами теории упругости. Получение закона распределения нагрузки по пит-
~>
кам резьбы основано на методе Г.Б.Иоснлевича для упругих контактных слоев. Математическая модель распределения нагрузки по виткам резьбы и нагрузочной способности РВМ получена на основе моделей Г.Б.Иоснлевича (для упругих контактных слоев) и Э.Л.Айралетова (для многопарных перс-дач зацеплением). Модель определения долговечности разработана с учетом теории усталостного выкрашивания Пальмгрена и теории износа Н.В.Крагельского. Обработка экспериментальных данных проводилась методами математической статистики.
НАУЧИМО НОВИЗНУ'работы составляют:
вывод аналитических зависимостей для определения параметров контакта РВМ с учетом погрешностей изготовления и износа;
определение законов распределения нагрузки по виткам резьбы с учетом погрешностей изготовления, влияния сил трения, а также контактных и пзгибных деформаций витков;
математические модели нагрузочной способности, параметрической надежности и долговечности РВМ с учетом погрешностей изготовления звеньев, сил трении в контакте и износа;
методики расчета РВМ различных типов с заданной нагрузочной способностью п долговечностью.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ заключается в следующем:
разработанные математические модели нагрузочной способности, надежности и долговечности РВМ выявили резервы повышения указанных характеристик;
разработанные инженерные методики расчета и проектирования РВМ позволяют проектировать ИМ с заданной нагрузочной способностью, долговечностью и надежностью.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ Полученные результаты использовались при разработке исполнительных механизмов ЭМП систем управления полетом (триммеров руля, элеронов, закрылков, интерцептора), приводов шасси, вспомогательного оборудования для легкого многоцелевого самолета ТУо-4; приводов запорной и регулирующей арматуры; демпфер-но-приводных устройств коленных модулей протезов бедра, автоматизированных приводов протезов локтевого шарнира и кисти.
АПРОЕАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции ((Актуальные проблемы машиностроения на современном этапе» (Владимир, 1995 год); II Международной научно-технической конференции «Физика и радиоэлектроника в медицине и биотехнологии» (Владимир, 1996. I99S гг.); Всероссийской научно-технической конференции
«Конверсия, приборостроение, рынок» (Владимир, 1995, 1996, 1997 гг.); 1 а-гаринских чтениях (Москва, апрель 1996, 1998 гг.); II Международной конференции «Биомеханика-96» (Нижний Новгород, октябрь 1996 г.); Международной научно-технической конференции «Управление в технических системах» (Ковров, октябрь 1998 г.); Международной научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии в обработке металлов давлением» (Владимир, октябрь 199S г.); научных конференциях Владимирского государственного университета (1994-1997 гг.).
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам, изложенным в диссертации, опубликовано 14 работ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит и; введения, шести глав, заключения и приложения. Обший объем 154 страницы машинописного текста, включая 75 рисунков и графиков на 51 странице. 11 таблиц. Список использованной литературы содержит 120 наименований. Приложение состоит из 10 страниц, содержит два акта внедрения результатов работы.