Содержание к диссертации
Введение
1. CLASS Состояние вопроса и задачи исследовани CLASS я 15
1.1. Состояние и направления развития средств механизации уборки навоза 15
1.2. Анализ конструкций цепных скребковых навозо-уборочных транспортеров и их тяговых органов ... 19
1.3. Обзор исследований по повышению работоспособности тяговых цепей навозоуборочных транспортеров 30
1.4. Цель и задачи исследования 35
2. Исследование взаимного положения деталей пластинчатых разборных цепей в нагруженном состоянии 37
2.1. Исследование процесса изнашивания деталей шарниров серийных разборных цепей транспортеров ТСН-3,0Б и его связь с изворотом валиков 37
2.2. Исследование участка цепи как механизма по передаче сил и моментов 46
2.2.1. Введение координат положения пластин относительно валика в плавающем состоянии 47
2.2.2. Введение координат положения пластин относительно валика в зафиксированном состоянии. Уравнение геометрической связи смежных соединений Ьц и
Cj-Hj 54
2.2.3. Составление уравнений связи в областях контакта типа взаимного погружения 69
2.2.4. Расчет наибольшего напряжения в области контакта 73
2.2.5. Исследование участка цепи минимальной длины 76
2.2.6. Качественное исследование участка цепи с плавающим валиком 76
2.3. Экспериментальное исследование износостойкос ти цепей с незакрепленными валиками и оценка влияния наклона валиков на их долговечность.. 80
2.3.1. Опытные цепи с незакрепленными валиками 80
2.3.2. Методика исследования 82
2.3.3. Результаты испытаний серийной цепи 87
2.3.4. Результаты испытаний открытошарнирных цепей с незакрепленными валиками 90
2.4. Анализ и проверка способа уменьшения пространственного изворота звеньев 96
2.5. Эффективность термообработки пластин при наличии изворота валиков 106
2.6. Выводы 108
3. Исследование тяговых органов навозоуборочных транспортеров с открытошарнирными пластинчатый цепями с закрепленными цилиндрическими валиками 112
3.1. Предпосылки применения и конструкции открыто-шарнирных цепей с закрепленными цилиндрическими валиками П2
3.2. Методики расчета и профилирования звездочек для открыт ошарнирных цепей П2
3.3. Сравнительные лабораторные испытания цепей на износ И7
3.4. Эксплуатационные испытания транспортеров с открытошарнирными цепями 125
3.5. Направления дальнейшего усовершенствования открыт ошарнирных цепей 134
3.6. Выводы 136
4. Исследование тяговых органов транспортеров с круглозвенными цепями 139
4.1. Предпосылки применения круглозвенных цепей и направления исследования 139
4.2. Обоснование компоновочных решений навозоубороч-ных транспортеров с круглозвенными цепями 140
4.3. Выбор калибра, шага и вида термообработки цепей 147
4.4. Методика расчета и профилирование звездочек для круглозвенных цепей 154
4.5. Обоснование предельно допустимого износа цепи и изыскание способа его увеличения 159
4.6. Исследование коррозии круглозвенных цепей 161
4.7. Прогнозирование срока службы круглозвенной цепи 169
4.8. Проверка некоторых способов упрощения технологии изготовления круглозвенных цепей 172
4.9. Выводы 174
5. Обоснование системы наво30уб0р0чных транспортеров и методики испытания цепей. технико-экономическая эффективность внедрения результатов работы 176
5.1. Обоснование системы навозоуборочных транспортеров с цепными тяговыми органами различных типов 176
5.2. Обоснование методики комплексных испытаний цепных тяговых органов навозоуборочных транспортеров на общую работоспособность 180
5.3. Технико-экономическое обоснование эффективности навозоуборочного транспортера с круглозвенной цепью , ... 182
5.3.1. Методика расчета 182
5.3.2. Расчет годового народнохозяйственного экономического эффекта от внедрения результатов исследований 184
5.4. Выводы 192
Общие выводы и рекомендации 193
Литература 197
Приложения 207
- Анализ конструкций цепных скребковых навозо-уборочных транспортеров и их тяговых органов
- Исследование процесса изнашивания деталей шарниров серийных разборных цепей транспортеров ТСН-3,0Б и его связь с изворотом валиков
- Предпосылки применения и конструкции открыто-шарнирных цепей с закрепленными цилиндрическими валиками
- Предпосылки применения круглозвенных цепей и направления исследования
Введение к работе
Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 гг. и на период до 1990 г. предусматривают дальнейшее развитие комплексной механизации сельскохозяйственного производства с существенным повышением качества, надежности и долговечности используемой техники. Особое внимание уделено снижению энерго- и металлоемкости машин для сельского хозяйства [i] .
В решении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 10.04.83 года "О мерах по дальнейшему повышению технического уровня и качества машин и оборудования для сельского хозяйства, улучшению использования, увеличения производства и поставок их в 1983-1990 годах" указано на необходимость повышения показателей надежности и сроков службы, производительности и ремонтопригодности, снижения материалоемкости и энергопотребления, путем создания и освоения производства качественно новой техники.
В комплексе средств механизации технологических процессов животноводства важную роль играют навозоуборочные транспортеры с цепными тяговыми органами. Общий парк таких машин превышает 600 тыс.шт., и при среднем уровне механизации уборки навоза на фермах и комплексах по производству молока, равном 79%, их выпуск сохраняет тенденцию возрастать.
Основной машиной этого типа является навозоуборочный тран< спортер ТСН-3,0Б, который серийно выпускается более 15 лет. Ввиду того, что тяговой орган этих машин - разборная безвтулочная пластинчатая цепь с скребками имеет недостаточную надежность и долговечность, выполнены многочисленные исследования с целью повышения эксплуатационных показателей навозоубо-рочных транспортеров ТСН-3,0Б и соответствующих аналогов.
- II -
Можно выделить два главных направления исследований и конструкторских разработок новых вариантов тяговых цепей:
без изменения структуры подвижных соединений деталей цепи (цилиндрические шарниры и трение скольжения сохраняется);
с существенным изменением вида подвижного соединения, когда, например, в подвижных соединениях цепи имеет место трение качения.
К первому направлению исследований относятся работы Н.Р. Мамедова [2] , Б.Р.Магомедова [з] , Л.В. Тененбаума [4] , И.Т. Таликова [б] , Г.А.Узклингиса [б] и др. По этому же пути шли и многочисленные специализированные научно-исследовательские и конструкторско-технологические организации. Однако полученные результаты исследований не привели к существенному повышению долговечности тягового органа и на практике не были внедрены. В значительной мере это связано с тем, что в этих работах не была изучена картина деформаций и передачи сил в подвижных соединениях пластинчатых разборных цепей.
Участок тяговой цепи типа ТСН-3,0Б с незакрепленными валиками представляет такой механизм, в котором низшие кинематические пары типа цилиндрического шарнира из-за разброса размеров деталей цепи и деформаций в областях контакта вырождаются в высшие кинематические пары: детали контактируют по линии или в точке. В результате этого даже у новых цепей появляются наклон (пространственный изворот) валиков цепей. Различные предложенные конструктивно-технологические варианты улучшения цепей типа ТСН-3,0Б не устраняли этого основного дефекта, и поэтому они не привели к повышению надежности и долговечности таких цепей.
Теоретическим анализом и эксплуатационными наблюдениями за работой пластинчатых цепей с незакрепленными цилиндрическими валиками автором установлено, что основной причиной потери их работоспособности является пространственный изворот валиков в вертикальной плоскости, износ отверстий пластин в зоне контакта с головками валиков и в конечном итоге - выпадение валиков из отверстий пластин. Эта картина потери работоспособности цепей с незакрепленными валиками одинакова для всех цепей типа ТСН-3,0Б и соответствующих аналогов.
Конструктивные улучшения цепей, приводящие к сокращению числа подвижных соединений в форме цилиндрических шарниров или расширяющие область контакта, значительно повышают долговечность работы цепей. Однако из-за сложной технологии изготовления экономически невыгодно их внедрение в производство.
Выполненные автором исследования пластинчатых цепей с незакрепленными валиками показали неэффективность поисковых работ, направленных на усовершенствование серийной цепи транспортера ТСН-3,0Б. Намечены возможные пути дальнейшего усовершенствования открытошарнирных цепей с закрепленными валиками.
Для создания надежного и долговечного навозоуборочного транспортера исследованы круглозвенные цепи.
В результате исследования разработана научная основа выбора оптимальных параметров транспортера с круглозвенными цепями и самой тяговой цепи. В итоге создана и внедрена в производство перспективная конструкция навозоуборочного транспортера TCH-I60, новизна которого защищена авторским свидетельством № 6S870 [7] , полученным автором.
Ввиду того, что производство цепей типа ТСН-3,0Б в ближайшие годы будет продолжаться, предложена система навозоуборочных
- IS -транспортеров с цепными тяговыми органами, учитывающая реальные возможности и особенности производства цепей различных типов: пластинчатых и круглозвенных. Приведена методика испытания цепных тяговых органов навозоуборочных транспортеров на общую работоспособность, позволяющая подойти более обоснованно к выбору тягового органа навозоуборочного транспортера.
На защиту выносятся:
результаты теоретических и экспериментальных исследований механизма деформации контактных поверхностей и передачи сил через подвижные цилиндрические соединения тяговых пластинчатых цепей с целью обоснования неэффективности конструктивно-технологических улучшений цепей навозоуборочных транспортеров типа ТСН-3,0Б с незакрепленными валиками;
результаты исследований на общую работоспособность и экономическая оценка технологии изготовления цепных тяговых органов навозоуборочных транспортеров с открытошарнирными цепями с закрепленными валиками, а также методика построения профиля, зубьев звездочек для этих цепей;
результаты исследований и обоснование компоновочных решений навозоуборочных транспортеров с круглозвенными цепями, выбор основных параметров этих цепей;
. методика комплексного исследования цепных тяговых органов навозоуборочных транспортеров на общую работоспособность.
Работа выполнена в Головном специализированном конструкторском бюро по комплексу машин для ферм крупного рогатого скота Минживмаша (г.Рига) и на кафедре механизации животноводства Латвийской ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии. Отдельные экспериментальные исследования проведены автором в Центральном конструкторском бюро (ЦКБ) цепных
-14-передач и устройств ВНИРШТуглемаша с участием кафедры подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин Всесоюзного заочного политехнического института (ВЗПИ).
Анализ конструкций цепных скребковых навозо-уборочных транспортеров и их тяговых органов
В работе рассматриваются цепные скребковые навозоуборочные транспортеры, предназначенные для очистки навозных каналов,расположенных у стойл животных и транспортировки навоза по этим каналам в навозохранилище или другое транспортное средство. Их используют на фермах с привязным содержанием животных, в родильных отделениях, в отделениях ветеринарной обработки животных и в качестве поперечных транспортеров на молочных комплексах.Другие транспортеры, например, для очистки навозных проходов при боксовом содержании коров, в настоящей работе не рассматриваются. Классификация транспортеров по типу тягового органа и характеристике подвижных соединений (кинематических пар) приведена на рис.1.1, а сравнительная характеристика цепей различных типов - в табл.1.1. Ниже дан краткий анализ конструкций этих машин и их тяговых органов.
Транспортер ТСН-3,0Б (рис.1.2) - основная машина для уборки навоза в СССР. На ее долю приходится 89% от общего объема выпуска навозоуборочных транспортеров. Транспортер ТСН-3,0Б состоит из горизонтальной и отдельной наклонной частей. В качестве рабочего органа в нем применена горизонтально-замкнутая пластинчатая простая шарнирная безвтулочная разборная цепь с кон-сольно прикрепленными к ней скребками (рис.1.3). Навоз перемещается по открытому желобу (навозному каналу) -волочением. Направление движения тяговой цепи - одностороннее. Длина цепного контура - до 170 м; расстояние между центрами звездочек - от 2,5 до 65 м; шаг скребков горизонтальной части - 1000 мм, наклонной - 750 мм; масса транспортера около 2246 кг.
Загрузка транспортера происходит по всей длине тех его ветвей, которые находятся у стойл животных. Разгрузка горизонтальной части происходит в одном месте вблизи приводной станции, обычно на наклонную часть транспортера или на другой - поперечный транспортер. Скорость движения тяговой цепи горизонтальной части транспортера - 0,18 м/с, наклонной - 0,72 м/с. Повышенная скорость цепи наклонной части обусловлена лучшей транспортировкой жидкой фракции навоза при этой повышенной скорости, а пониженная скорость цепи горизонтальной части транспортера - предотвращением травмирования животных. Мощность привода горизонтальной части транспортера - 4 кВт, наклонной - 1,5 кВт.
Транспортеры ТСН-3,0Б включают в работу два раза в сутки, примерно на один час, остальное время суток они простаивают. Скребки I (рис.1.3) крепятся к цепи 2 шарнирно и консольно при помощи специальной скобы 3. Шарнирное крепление скребков имеет целью обеспечить лучшее их прилегание к днищу навозного канала. Пластины тяговой цепи изготовляют из полосовой стали марки 45 размером 6x40. Пластины получают холодной штамповкой, термообработке их не подвергают. Валики цепи изготовляют из калиброванной круглой стали 45 диаметром 18 мм путем точения или горячей прокатки их шеек на диаметр 15 мм. Валики подвергают поверхностной закалке ТВЧ на твердостьНЯС а 42-56 при глубине закален ного слоя 1,5 - 2,5 мм. Шаг цепи - 125 мм, проекция опорной по р верхности шарнира цепи - 180 мм . Область контакта - два цилиндрических шарнира.
Звездочки транспортера изготовляют путем отливки из серого чугуна марки СЧ 18- , точность отливок третьего класса по ГОСТ 1855-55. Рабочие поверхности зубьев механической обработке не подвергают. У приводных звездочек их закаливают ТВЧ на твердость НВ 300-360 при глубине закаленного слоя 2,5-3 мм. Натяжную и поворотные звездочки термообработке не подвергают. Количество зубьев всех звездочек одинаковое - Z = 13» Звездочки двухзаходные.
Достоинством тяговой цепи транспортера ТСН-3,0Б является простота ее конструкции, низкая себестоимость изготовления,возможность использования универсального оборудования. Главный недостаток цепи и звездочек - низкая долговечность. Кроме того, цепь поставляется потребителю в разобранном виде, что требует дополнительных затрат ручного труда при монтаже машин на месте их эксплуатации.
Транспортер ТСН-2Б аналогичен транспортеру ТСН-3,0Б и предназначен для той же цели. Отличается он в основном по типу тягового органа. Им служит здесь неразборная комбинированная цепь из пластинчатых наружных и кованых внутренних звеньев (рис.1.4). К наружному звену цепи консольно и жестко приварены рабочие органы - скребки. Скребки расположены под тяговой цепью и к днищу навозного канала они прижимаются собственной силой тяжести и силой тяжести цепи. Наружное звено цепи выполнено из двух одинаковых штампованных пластин I из полосовой стали 8x40 марки Ст5, которые соединены между собой при помощи двух валиков 2, свободно вставленных в отверстия и расклепанных по концам. о Проекция опорной поверхности шарнира-525 мм . У этой цепи она почти в три раза больше опорной поверхности шарнира цепи транспортера ТСН-3,0Б.
Исследование процесса изнашивания деталей шарниров серийных разборных цепей транспортеров ТСН-3,0Б и его связь с изворотом валиков
В основополагающих использованиях изнашивания пластинчатых цепей, выполненных Н.В.Воробьевым [бЗ,64] , И.И.Ивашковым [40, 65,66] и др., износ цепи и долговечность ее по износу отождествляются с удлинением ее шага вследствие истирания рабочих поверхностей деталей перпендикулярных усилию в цепи. При этом другие сопутствующие явления оставались вне поля зрения.Объясняется это тем, что указанные исследования относились к цепям с валиками и втулками, закрепленными в пластинах. Такой подход был перенесен и в работы [2-б] тех исследователей, которые изучали изнашивание цепей навозоуборочных транспортеров.
Другим фактором, сокращающим долговечность работы цепей типа ТСН-3,ОБ,является отклонение валиков от вертикального положения. Такое явление было описано, в частности,в 1971 году и в протоколе [67] государственных контрольных испытаний транспортера ТСН-3,ОБ. Аналогичное явление описано И.П.Глущенко в работах [68,69] , относящихся к втулочно-роликовым цепям.
Наблюдением за работой большого количества навозоуборочных транспортеров ТСН-3, ОБ на фермах хозяйств Рижского района Латвийской ССР (совхоз-техникум "Вулдури", колхоз "Адажи",совхоз им.Ленина и др.) автором выявлен следующий механизм изменения конфигурации звеньев цепи и их изнашивания. Вследствие наклона валиков цепи изменяется первоначальная геометрическая форма и размеры звена. Если в начале эксплуатации звенья цепи имеют приблизительно форму прямоугольника (рис.2.1), то в про цессе эксплуатации эта форма постепенно изменяется и звенья принимают вид параллелограммов (рис.2.2). Замерами установлено, что при достижении угла наклона валиков (3;j (рис.2.2) 10-12, головки валиков вырываются через отверстия в пластинах и цепь разъединяется, что равносильно ее разрыву. При этом линейное удлинение шага цепи достигает едва 3-4 мм, хотя максимально до пустимое удлинение шага цепи по условию сохранения зацепления [$з] превышает 6,5 мм или более Ъ% шага. При этом изнашивание отдельных деталей тяговой цепи транспортера ТСН-3,0Б имеет сле дующий характер. У пластин выявлено несколько зон изнашивания (рис.2,3). В начале эксплуатации пластины изнашиваются в облас ти контакта с шейками валиков (рис.2.3). Этот износ характери зуется удлинением отверстий на величины Д /\J[ и Д А 2 » с чем связано общее линейное удлинение шага цепи. Путем наложения из ношенной пластины на новую установлено, что вектор износа нап равлен не по продольной оси пластины, а под углом (на рис.2.3 углы Р4 и 32 ). Таким образом, с износом связаны не только удлинения отверстий АА1И АА2, но и их уширение
С уширением отверстий связано возрастание опасности выпадения валиков из отверстий пластин по мере их износа. Величины углов $, и 32 приблизительно равны половине угла относительного поворота звена на звездочке ОС- z , где Z - число зубьев звездочки. Установлено, что передние по ходу цепи отверстия пластин изнашиваются больше задних (рис 2.4). Объясняется это тем, что передние концы пластин независимо от принадлежности к наружному или внутреннему звену, совершают относительные повороты вокруг прижатого к зубу звездочки валика максимальной нагрузкой Sb а задние концы - под минимальной нагрузкой S0 при выходе шарниров из зацепления (рис.2.5).
С увеличением продолжительности работы цепи увеличивается угол j3jj наклона валиков к вертикали и пластины начинают контактировать с кромками головок валиков не только по поверхностям отверстий, но и по плоским граням в зоне отверстий (рис.2.6). Вследствие этого зарождаются дополнительные области изнашивания. Износ в этих зонах вызывает уменьшение толщины АЬ пластины вблизи отверстий (см.рис.2.S и 2.7, зона Д). Происходит также изнашивание кромок валиков. Плоскости изнашивания пластины и буртика также направлены под углами pij и fi]\ , близким к углу изворота валика (см.рис.2.3).
Рабочие поверхности отверстий пластин в областях контактирования с шейками валиков имеют ярко выраженную пластическую деформацию, что свидетельствует о наличии чрезмерно больших удельных нагрузок. Кроме механического изнашивания пластины цепи подвергаются коррозионному разрушению, о чем свидетельствует наличие продуктов коррозии на поверхностях пластины и притупление острых граней отверстий. При этом наибольшая интенсивность коррозии наблюдается около трущихся и деформированных поверхностей пластины.
Валики цепи также имеют несколько областей изнашивания. S начале эксплуатации их износ характеризуется уменьшением диаметра dj шеек в областях контакта с пластинами (зоны А на рис.2.8). Этот износ вызывает линейное удлинение шага цепи. По мере увеличения продолжительности эксплуатации валики наклоняются и образуют новые области изнашивания (зоны 3 на рис.2.8). Такими областями являются кромки их головок. При этом износ -кромок одного и того же валика вверху и внизу происходит неодинаково (рис.2.8 и 2.9). На одном конце (зона А на рис.2.9) изнашивание головки происходит на конус и вызывает уменьшение диаметра Ц головки с утапливанием (углублением) ее в пластину. На втором конце (зона Б на рис.2.8 и 2.9) происходит уменьшение высоты буртика, вызывающее также утапливание головки валика в пластину, но в меньшей мере. Наиболее опасным и определяющим надежность соединения валиков с пластинами является сочетание износов AD и ДВ„,2 ) по концам I валиков, наклоненным в сторону открытой части отверстия (рис.2.10), поскольку, наличие этой открытой части облегчает выпадение валика, а точнее - вырывание его из отверстия под действием усилия натяжения цепи. При достижении предельных износов ДО и АВ(;2\ головка валика проваливается через отверстие в пластине и цепь разъединяется (разрывается).
Кроме указанных зон изнашивания валик имеет также износ в области контактирования с зубьями звездочки (зона Г на рис.2.10), причем эта зона смещена к верхнему концу валика. Валики также подвергаются коррозионному разрушению, о чем свидетельствуют их притуплённые кромки.
Таким образом, износ тяговой цепи и, в конечном счете,ее долговечность характеризует не только и не столько линейное уд линение шага At-ДА ААа+ AQJ + AClj , но так же и износы пазов А В, , ДВ2 головок валиков AD ,Ah и пластин по их толщине A D , которые в данном случае имеют решающее значение, приводя цепь к выходу из строя задол го до достижения ею удлинения шага, предельно допустимого по зацеплению. Учитывая то, что валик удерживается от выпадения из пластины буртиком, ширина которого равна 0,5 ( D Qj ) и сое
Предпосылки применения и конструкции открыто-шарнирных цепей с закрепленными цилиндрическими валиками
Открытошарнирные пластинчатые цепи, как и цепи серийных транспортеров ТСН-3,0Б, имеют открытый шарнир и поэтому они менее чувствительны к воздействию коррозионной среда по сравнению с втулочно-роликовыми цепями. По способу изготовления и применяемому технологическому оборудованию они достаточно близки к серийным цепям транспортеров ТСН-3,0Б. В отличие от них, удельные нагрузки в шарнирах этих цепей значительно ниже,чем у серийных цепей. Поэтому, несмотря на отрицательные результаты, полученные при испытании открытошарнирных цепей с незакрепленными цилиндрическими валиками (см.2.3.4) представляет интерес продолжение исследований открытошарнирных цепей, в которых были бы устранены отмеченные выше их недостатки. Эти исследования в настоящей работе проведены на цепях с закрепленными цилиндрическими валиками. Кафедрой подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин ВЗПИ, ЦКБ ценных передач и устройств и ГСКБ (г.Рига) с участием автора разработаны три варианта таких цепей [7l] .
На рис.3.1. показана полуразборная открытошарнирная цепь с закрепленными цилиндрическими валиками, отверстия в наружных пластинах I этой цепи выполнены цилиндрическими, а отверстия во внутренних пластинах 2 имеют форму восьмерки. Цилиндрические валики 3 имеют по концам круглые проточки и соединены с наруж - 113-ными пластинами при помощи сварки. Такой вид соединения увеличивает жесткость наружного звена, однако требует дополнительных трудозатрат.
На рис.3.2 изображен вариант цепи со сходящимися пластинами (сборка "елочкой") и с клиновыми соединениями цилиндрических валиков. Отличительной особенностью этой цепи является то, что пластины I всех звеньев одинаковые. Цилиндрические валики 2 имеют по концам лыски, образующие сечение в виде клина. Фасонные валики S по концам имеют выступы ("зиги") 4 для подпирания концов пластин цепи, собранной "елочкой".
На рис.3.3. показан вариант цепи с параллельными пластинами I и 2 и клиновыми соединениями цилиндрических валиков 3. Фасонные валики 4 имеют по концам параллельные лыски. Клиновое соединение цилиндрических валиков с наружными пластинами имело целью создать более жесткое звено за счет заклжнивания цилиндрических валиков в отверстиях пластин.
Шаги t по зацеплению всех опытных открытошарнирных цепей равны 125 мм. Пластины всех описанных конструкций цепей были изготовлены холодной штамповкой из полосы 5,5 х 39,1 по ВТУ/ОМЗ профиль 365, сталь 45 по ГОСТ 1050-74 без последующей термообработки; круглые валики изготовлены из калиброванного круга по ГОСТ 7417-75 диаметром 14 мм, сталь 45 по ГОСТ 1051-73. У полуразборной цепи (первый вариант) диаметр цилиндрического валика - 17 мм. Фасонные валики для всех вариантов разборных цепей изготовляли из специального проката ВТУ/ОМЗ - 154-70, наружный диаметр 16,1 мм, сталь 45 по ГОСТ 1050-74; у полуразборной цепи фасонные валики из того же проката, но с наружным диаметром 19,2 мм. иба валика во всех вариантах подвергли закалке ТВЧ на твердость HRC - 40-45.
Цепи перед стендовыми испытаниями испытывали на статическую и усталостную прочность одновременно с серийными. Результаты этих испытаний подтвердили соответствие их характеристик расчетным.
Цепи с пластинами, имеющими клиновой паз не уступали по статической и усталостной прочности серийным цепям транспортеров ТСН-3,0Б.
Характерными особенностями работы цепей на звездочках на-возоуборочных транспортеров являются: малое расчетное число зубьев, выполнение звездочек двухзаходными, значительно больший, чем обычно, допускаемый износ цепей и большая начальная разноразмерность шагов их звеньев. Анализ звездочек для открытошарнирных цепей с компенсирующими впадинами [77] и предварительное их опробование на стенде показали, что эти звездочки в указанных условиях работают неудовлетворительно. При значительном износе иж большой разноразмерности шагов звеньев цепи цилиндрические валики попадают в компенсирующие впадины, что нарушает нормальное взаимодействие цепи со звездочкой. В связи с этим, для открытошарнирных цепей пониженной точности автором разработаны конструкции и методики построения звездочек без компенсирующих впадин с зацеплением через шарнир [73] . В них в большей мере учитываются характерные особенности работы цепей и звездочек навозоуборочных транспортеров.
Предпосылки применения круглозвенных цепей и направления исследования
Круглозвенные цепи появились одними из первых в сравнении с цепями других типов. Однако широкого применения в машиностроение они долгое время не получали из-за низкой точности изготовления по шагу звеньев, высоких удельных давлений в шарнирах и обусловленного этим быстрого их износа. Однако с появлением в последние десятилетия термически обработанных круглозвенных цепей их применение в транспортирукщих машинах расширяется быстрыми темпами. Наряду с скребковыми конвейерами угольной промышленности, где термообработанные круглозвенные цепи были успешно применены впервые, их все шире используют в элеваторах различных типов, в навозоразбрасываетлях, а в последнее время -в навозоуборочных машинах иностранных конструкций. Объясняется это тем, что круглозвенные цепи, в отличие от втулочно-ролико-вых, имеющих пока наиболее широкое применение в машиностроении, они не теряют подвижности в шарнирах при работе в коррозионных и порошкообразных средах, а с применением термической обработки - закалки и средне- и низкотемпературного отпуска их износостойкость стала достаточно удовлетворительной, несмотря на большие удельные нагрузки в шарнирах. В современном цепеделательном производстве круглозвенные цепи подвергают калибровке по шагу, обеспечивая их высокую точность, а также 100-процентным испытаниям пробной нагрузкой,что резко повышает надежность, так как при этом выбраковываются дефектные звенья. По удельной прочности, оцениваемой отношением разрушающей нагрузки к погонному весу, круглозвенные цепи также превосходят цепи других типов.
Все эти предпосылки и предопределили выбор данных цепей в качестве одного из главных объектов настоящего исследования. Применительно к рассматриваемым условиям в ходе этого исследования необходимо было решить следующие вопросы:
1. Изыскать оптимальные компоновочные решения навозоубо-рочных транспортеров с круглозвеиными цепями с учетом их недостатков, связанных с кручением цепи относительно продольной оси и самопроизвольным подъемом ("голосованием") скребков;
2. Обосновать выбор оптимальных калибра, шага и вида термообработки цепей;
3. Разработать методику профилирования звездочек, исключающих забивание ячеек навозом и обеспечивающих высокую кинематическую долговечность цепного контура;
4. Обосновать величину предельно допустимого удлинения шага цепи и изыскать способы его увеличения;
5. Оценить влияние коррозии на долговечность цепей с учетом ожидаемого резкого увеличения срока их службы и изменением условий работы;
6. Определить ожидаемый срок службы цепей на основе исследований их износостойкости и общей работоспособности;
7. Проверить допустимость упрощения технологии изготовления цепей с учетом большой потребности в них и дефицитности цепеделательного оборудования.
4.2. Обоснование компоновочных решений навозоуборочных транспортеров с круглозвенными цепями
В обзоре зарубежных конструкций навозоуборочных транспортеров с круглозвенными цепями (см.п.1.2) отмечалось, что одним -из недостатков этих цепей, является их кручение относительно продольной оси. С этим связан самопроизвольный подъем концов ("голосование") скребков и потеря работоспособности транспортера. Рассмотренные выше зарубежные решения, устраняющие этот недостаток, нами были сразу отвергнуты, как создающие неудобства для обслуживаемых животных, а также из-за их конструктивной сложности. Поэтому, приступая к исследованию, необходимо было прежде всего изыскать эффективный способ устранения отмеченного недостатка, то есть, найти такое компоновочное решение навозоуборочного транспортера, при котором все скребки выполняли бы свои функции. С этой целью были предложены и опробованы компоновочные решения, показанные на рис.4.I и 4.2. Решение по рис.4.1 подкупает простотой навозного канала и конструкции крепления скребка к цепи. Однако его проверка показала, что даже при удлинении короткой консольной части А скребка подъем удлиненных концов Б скребков не устраняется в полной мере. Второе решение, показанное на рис.4.2, связано с усложнением навозного канала и конструкции крепления скребков, однако проведенные испытания показали, что оно полностью устраняет подъем скребков. В основу этого решения положены следующие теоретические соображения.
