Введение к работе
Актуальность проблеми. Эффективность и безопасность эксплуатации технических систем (железнодорожный подвижной состав, автомобили, тракторы, строительно-дорожные и подьемно-транспс— ртннз магаинн и т. п.) с машинным приводом во многом определяются совершенством конструкции и техническим состоянием приборов и устройств безопасности. Одними из наиболее важных устройств безопасности являются технические средства дія ограничения скорости и пути перемещения, а также сохранения системы в состоянии покоя - тормозные устройства. Тормозные устройства, как правило, объединены в тапоразмеркне ряды о базовым параметром - тормозной момент или радиус трения фрикционной пары.
Современное отечественное и зарубежное тормозостроение развивается в двух основных направлениях: совершенствование известиях конструкций, методов расчета и испытаний и создание принципиально новых конструкции тормозных устройств. Совершенствование конструкций л создание новых тормозных устройств тесно связано с решением оптимизационных задач, характерных как для отдельных членов типоразмерного ряда, гак и для всего ряда в целом. К их числу относятся многокритериальные задачи выбора рациональных соотношений геометрических, силовых и фрикционно— язносных характеристик, минимизации массы,габаритных размеров и износа исполнительной фрикционной пары тормоза. Современные методы расчетов и проектирования тормозных и передаточных устройств не решают в комплексе задачи поэтапного сквозного проектирования оптимальных типоразмерных рядов фрикционных пар тормозных устройств повторно-кратковременного режима работы, в расчетах не учитывается влияние на выходные характеристики пэры трения динамики сформирования контурной площади контакта элементов фрикционной пары, типорззмерные ряда не отвечают условию подобия основные показателей фрикционных пар внутри ряда. Это приводит к отказам тормозных устройств из-за падения коэффлци-диента трения и недопустимого износа фрикционной пары, снижению конкурентоспособности машин о отечественными тормозными устройствами на внутреннем и внешнем рынках. По этим причинам репение задачи создания методологии сквозного поэтапного рационального іроектирования типоразмерных рядов фрикционных пар тормозных устройств является актуальной, а разработка на ее основе типе—
размэрккх рядов принципиально новых конструкций стопорных дисковых и дпсково-колодочшх тормозов отвечает запросам современно]" приводкой техники.
Цело_шботаг является разработка методов и программных средств рационального сквозного проектирования ткпотіазмерпкх рядов фрикционных пар торчозцнх устройств, методов исследования энергетической интенсивности изнашивания на контурної! площади контакта, создание тигсоразмернкх рядов перспективних конструкций энергоемких дискових и дискоео-колодочных тормозов, в том числе встроенных в электродвигатели.
Методами иоследррящгй являются: теоретические представления процессов трения и изнашивания металлопластмасеовнх фрикционных пар с учетом длнэшгки ('юр^грования контурной плоцади контакта их элементов в условиях обратимой териоупругой нестабильности фрикционного контакта, теоретические положения анализа подобия и физического моделирования, теории игр, теории вероятности и математической статистики, регрессионного анализа, теоретические и экспериментальные исследования термоупругого формоизменения поверхности трения металлического элемента пары трения, экспериментальное исследование износостойкости фрикционных пар в характерных решмах эксплуатации тормозов повторно-кратковременного режима работы.
Научную новизну представляют: трехотадийкый процесс многокритериальной оптимизации фрикционных пар тормозных устройств внутри типоразмерного ряда; разработка и реализация методов подобия и физического моделирования, обеспечивающих подобия геометрических, силовых и фрикционнс—износных показателей пар трения внутри ряда, при неизвестных заранее значениях комплекса геометрических параметров пар трения и равенстве теплофизичес-ких характеристик материалов фрикционных пар; создание принципиально новых конструкций дисковых и дискове—колодочных тормозов, стендов для их испытаний и технических средств контроля параметров трения и изнашивания.
Практическая ценность. Предложенные метода и программные средства рационального проектирования позволяют в диалоговом режиме решаї'ь на ГГЭЕЛ задачу выбора оптимальных зь:> чий геометрических, силовых и фрикционно-изноешх показателей пар трения с обеспечением их подобия внутри типоразиерного ряда фрикционных пар. Использование аппарата подобия и физического модьлирс— 2
вания позволяет при создании тииоразпернух рядов Г^рикционних пар ограничиться экспериментальными не следования'«л лгнь одного базового (с шимекьпнми га ба ни тш и размерами) типоразмера ряда, распространив результати испытаний на вес гамму фрикционных пар. Созданные испытательные стенды позволяют проводить всесторонние моделыше и натурные испита ння фрикционных пар тормозов повторно—кратковременного ре;п:ма работы, а разработанный метод и технические средства контроля текущих значений .относительной контурной площади чонтэг.та применим для исследования любых ме та ллоплэ стиле сотах пар трения скольвзгаїя.
Peaлизания результатов работы. То результатам работы созданы тппоразмернке ряды принципиально новых конструкций диско-во-колодочннх и электромагнитных дискових тормозов, аацицекшх авторскими свидетельствам к внесенных в конетрукторскую документацию на: ходовые те лепки бапеннкх кранов-(завод "Красная гвардия", г. Одесса), механизмы попорота и изменения вылета стрелы новой серия портальних кранов (завод ПТО пп. С 1,1. Ккро-ва, г. Саішт-'Іетербург), электротали (завод ПТО им. З..Ч. Ленина, г. Харьков), крагш-атабелеры (машиностроительный завод, г. Стаханов) и др. Опытные образцы тормозов отмочены серебряными и бронзовыми медалями ВДНХ СССР, на типоразмеркый ряд диске— во-колодочшх тормозов выпущен отраслевой стандарт 92-5020-87 "Тормоза дисково-колодочные. Конструкция, технические требования". Опубликованы два справочника, изготовлены машина трения МТТ-72 и инерционный стенд для испытаний тяг.елона груженных тормозов и муфт.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены на: научно-техническом семинаре '"Гренке, износ и методы испытаний асбофрикционных материалов", Ярославль, 1973; Всесоюзном совещании "Конструирование, расчет к методы испытаний ШЛ и контейнеров", Ленинград, 1974; У Международной конференции по 11 Дрезден, ГДР, 1976; научно-техническом семинаре "Трение, износ и методы испытаний фрикционных материалов", Ярославль, 1977; П-м Международном симпозиуме до прикладной механике, Москва, 1978; Всесоюзной конференции "Трешіе к износ в машинах", Челябинск, Т979; научно-практической конференции "Основные проблемы повышения технического уровня, надежности и совершенствования фрикционных муфт сцепления", Чебоксары, 1985; Всесоюзной конференции "Новое в 11115", Москва, Т935; Международной научной кон-
ференции " Трение, износ и смазочные материалы", Ташкент, 1985; Всесоюзном научной конференции "Проблем развития и оовершен-ствования подъемно-транспортной, складской техники и технологии", Москва, 1990; Всесоюзной конференции "Исследование износа с целью повышения долговечности и качества выпускаемых кв-ыпн", Москва, 1991; Международной симпозиуме по трибологии фрикционнчх материалов, Ярославль,' 1991; научно-техническом семинаре "Современный опыт проектирования, испытаний, производства и эксплуатации тормозов ІШ", ЇЛосква, 1992.
Опытные образцы разработанных тормозов демонстрировались на двух тематических выставках ВДНХ СССР.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 справочника, 5 брошюр, 46 научных статей и докладов на конитеренциях, выпущен отраслевой стандарт 92-5020-87, получено 19 авторских свидетельств.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав и выводов, изложенных на 360 страницах, включаїзщих 114 рисунков, 36 таблиц и 151 библиографическое наименование.
