Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 10
1.1. Критерии работоспособности цепных передач . II
1.2. Ударные нагрузки в цепных передачах 15
1.3. Кинематическая неравномерность движения цепи и ведомой системы 21
1.4. О возможности использования цепи повышенной нагрузочной способности в цепных передачах 25
1.5. Постановка задачи и цели исследования 31
2. ГЕОМЕТРИЯ ПЕРЕДАЧИ ЦЕПЬЮ ПРМС 33
2.1. Основные геометрические параметры цепи 33
2.2. Основные геометрические параметры звездочек . 35
2.3. Максимальное число зубьев ведомой звездочки и предельно допустимое увеличение шага цепи 36
2.4. Профилирование зубьев звездочки 43
2.4.1. Обеспечение минимальной скорости удара звена цепи о зуб звездочки 45
2.4.2. Обеспечение зацепления звеньев цепи с минимальными шагами 46
2.4.3. Обеспечение свободного входа и выхода звеньев цепи из зацепления 46
2.4.4. Исключение заострения зуба 48
2.4.5. Отсутствие подхвата звездочкой выходящего из зацепления звена 49
2.4.6. Технологичность формообразования зубьев . 49
2.4.7. Построение блокировочного контура 50
2.4.8. Расчет и построение профиля зубьев звездочки . 50
2.5. Оптимизация коэффициента смещения 53
2.6. Выводы 58
3. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ПРИВОДНОЙ РОЛИКОВОЙ ЦЕПИ ПОВЫШЕННОЙ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ 59
3.1. Допуски и предельные отклонения действительного шага цепи ПРМС 60
3.2. Допуски и предельные отклонения на расстояния между осями отверстий пластин 67
3.3. Допуски и предельные отклонения длины отрезка цепи ПРМС 68
3.4. Пример расчета точностных характеристик цепей ПРМС-25,4 и ПРМС-44,45 72
3.5. Выводы 77
4. ОСОБЕННОСТИ КИНЕМАТИКИ И КИНЕТОСТАТИКИ ПЕРЕДАЧИ ЦЕПЬЮ ПРМС 78
4.1. Определение скорости удара звена цепи ПРМС о зуб звездочки 78
4.2. Исследование кинетостатики зацепления цепи ПРМС с зубьями звездочек 83
4.3. Коэффициент сцепления 94
4.4. Выводы 101
5. КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПАПРЯЖЕШО-ДЕФОРМКРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ПЛАСТИНЫ ЦЕПИ 104
5.1. Выбор расчетных схем и определение расчетных нагрузок 105
5.2. Анализ напряженно-деформированного состояния промежуточной пластины цепи методом конечных элементов 107
5.3. Экспериментальное исследование напряженного состояния промежуточной пластины цепи ПРМС 120
5.4. Выводы 125
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕДАЧИ ЦЕПЬЮ ПРМС 126
6.1. Проектирование элементов передачи цепью ПРМС и изготовление опытных образцов 126
6.2. Сопротивление усталости промежуточных пластин приводных роликовых цепей 128
6*3* Стендовые испытания передач цепью ПРМС 138
6.3*1, Стенды, использованные для экспериментальных исследований работоспособности передач цепью ПРМС 138
6.3.2. Экспериментальное исследование шума передач роликовыми цепями 143
6.3.3. Исследование износостойкости цепи ПРМС-25,4 147
6.3.4. Стендовые испытания цепи ЗПРМС-44,45 151
6*4. Выводы 152
7. ОЦЕНКА НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ И ВЫЯВЛЕНИЕ ОБЛАСТЕЙ ВОЗМОЖНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ПЕРЕДАЧИ ЦЕПЬЮ ПРМС 153
7.1. Оценка нагрузочной способности передачи цепью ПРМС 153
7.2. Методика расчета передачи цепью ПРМС на долговечность 155
7.3. Исследование возможности применения цепи ПРМС в цепных муфтах 157
7.4. Выводы 165
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ, РЕКОЖЩАЦИИ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ 166
ЛИТЕРАТУРА 169
ПРИЛОШШ 182
Введение к работе
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на І931-1985 годы и на период до 1990 года" перед машиностроением поставлена задача повышения качества, надежности, экономичности и производительности, уменьшения шума и вибрации машин» оборудования и других изделий машиностроения.
Научно-технический прогресс в машиностроении тесно связан как с созданием новых типов передач, так и с совершенствованием существующих. Среди них важное место занимают цепные передачи, которые находят широкое применение в подъемно-транспортных, дорожно-строительных, полиграфических, текстильных, сельскохозяйственных машинах, буровом оборудовании, судовых дизелях, автомобилях, мотоциклах, в приводах конвейеров и т.д. Ежегодно ими оснащается около 8 миллионов новых машин, при этом более 90 передач укомплектовываются роликовыми и втулочными цепями.
Расширение области применения цепного привода и увеличение производительности машин, обусловливающие повышение скорое тей и нагрузок в цепных передачах, требуют дальнейшего повышения их качества и надежности. Это повышение может быть достигнуто путем совершенствования конструкции элементов передач и методов их расчета.
Применяемые в настоящее время приводные пластинчатые цепи имеют ряд существенных недостатков. Так, зубчатые цепи (ГОСТ 13552-81) имеют высокую металлоемкость.
У роликовых и втулочных цепей (ГОСТ 13568-75 и 21834-76) вход шарниров в зацепление с зубьями звездочек сопровождается значительными ударами, снижающими прочность соединений, сопротивление усталости и износостойкость элементов передачи и являющимися основной причиной шума при работе цепного привода.
другим существенным недостатком роликовых и втулочных цепей с прямыми пластинами является неравномерность движения цепи и ведомой системы, обусловленная полигональным эффектом. В процессе эксплуатации этих цепей вслецствие износа увеличивается, в основном, шаг наружных звеньев при относительном постоянстве шага внутренних звеньев. Увеличение разноразмерное™ шагов звеньев влечет за собой возрастание неравномерности движения и непостоянства передаточного отношения передачи, вызывающее дополнительные динамические нагрузки,
Модернизация высоконагруженного скоростного цепного привода» основным критерием работоспособности которого является сопротивление усталости элементов цепи, должна осуществляться в направлении снижения динамических нагрузок.
С учетом изложенного целью представляемой диссертационной работы явилось создание и исследование цепной передачи новой конструкции, которой в значительно меньшей степени присущи перечисленные недостатки передач стандартными роликовыми, втулочными и зубчатыми цепями,
Для достижения этой цели потребовалось решить следующие основные задачи:
- создать технологичную и надежную в эксплуатации передачу цепью новой конструкции - ПШС (приводная роликовая модернизированная с шарнирами скольжения);
- определить геометрические параметры зубьев звездочек и цепи ПШС;
- нормировать точностные характеристики цепи ПШС;
- исследовать особенности кинематики и кинетостатики зацепления цепи ПРМС со звездочками;
- исследовать напряженно-деформированное состояние элементов цепи ПРМС;
- экспериментально исследовать работоспособное состояние передачи цепью новой конструкции;
- произвести сравнительную оценку нагрузочной способности передач цепью ПШС и стандартными роликовыми (ПР) к зубчатыми (3) цепями, а также разработать методику расчета на долговечность цепи ПШС.
Поставленные задачи решались комплексно путем проведения теоретических и экспериментальных: исследований в научно-исследовательской лаборатории "Детали машин" и на вычислительном центре Московского станкоинструментального института, в специализированных лабораториях ВНШШЕВШЇАШа и ВНЖПТУГЛЕМАШа, а также в условиях производственного объединения "ОРЕНБУРГБУРГДЗ" и Сумского машиноотроительного производственного объединения имени М.В.Фрунзе,
Диссертация состоит из семи глав, общих выводов, рекомендаций, заключения и приложений.
В первой главе приведен краткий обзор работ, посвященных изучению динамических нагрузок в цепных передачах, обусловленных ударами при входе звена цепи в зацепление с зубьями звездочек и кинематической неравномерностью движения цепи и ведомой системы, и их влиянию на нагрузочную способность цепного привода. Обосновывается возможность использования передачи цепью повышенной нагрузочной способности.
Вторая глава посвящена выработке рекомендаций по выбору рациональных параметров и обеспечению наиболее благоприятных условий функционирования передачи цепью ПШС. Особое внимание уделено обоснованию выбора угла заострения зубьев звездочек и коэффициента смещения, что необходимо для проектирования звездочек и цепи.
В третьей главе нормированы основные метрологические ха рактеристики, определяющие точность приводной роликовой цепи новой конструкции: действительный шаг и длина измеряемого отрезка цепи,
В четвертой главе рассматриваются особенности кинематики и кинетостатики передачи цепью ПШС.
Напряженно-деформированное состояние промежуточной пластины цепи ПЕМС, как наиболее слабого элемента, исследуется в пятой главе с использованием метода конечных элементов и по-ляризационно-оптического метода.
Б шестой главе приведены результаты экспериментального исследования работоспособного состояния передач цепью ПРМО, в том числе особое внимание уделено сопротивлению усталости промежуточных пластин цепей ПР-25,4 и IIFMC-25,4.
В седьмой главе, используя результаты теоретического и экспериментального исследования, дана сравнительная оценка нагрузочной способности передач стандартными роликовыми и зубчатыми цепями и цепью ЇЇШС, а также предложена методика расчета последней на долговечность. Рассмотрена возможность использования многорядных цепей I1PMC в качестве гибкой связи для цепных муфт.
Расчет годового экономического эффекта от применения приводной роликовой цепи новой конструкции в буровых установках приведен в приложении.
Таким образом, на основе всесторонних теоретических и экспериментальных исследований показаны пути модернизации цепного привода и доказана возможность создания передачи роликовой цепью новой конструкции с улучшенными кинематическими характеристиками, применение которой позволяет значительно (не менее, чем в два раза) снизить скорость удара при входе звена цепи в зацепление с зубьями звездочек, а при определенном со четании параметров передачи практически осуществляется "безударное" зацепление. Благодаря снижению скорости удара могут быть существенно повшгены максимально допустимые скорости движения цепи и нагрузочная способность передачи, а также снижен уровень звукового давления передачи.
