Научная статья на тему 'Оценка влияния демпфирующих элементов на динамику гидромеханического привода'

Оценка влияния демпфирующих элементов на динамику гидромеханического привода Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
141
45
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРИВОД / DRIVE / КАРДАННЫЙ ВАЛ / PROPELLER SHAFT / УПРУГАЯ МУФТА / FLEXIBLE COUPLING / КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ / TORSIONAL OSCILLATIONS

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Хахалин М.Н., Кудрявцев В.А., Жубрин В.Г.

Приведены результаты исследования на математической модели динамических характеристик гидромеханического привода вращения рабочего оборудования мобильной бурильной машины. С целью ликвидации причин отказов карданных валов привода предложена установка упругой муфты.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EVALUATION OF THE INFLUENCE ON DYNAMICS DAMPING ELEMENTS HYDROMECHANICAL DRIVE

The results of research on the mathematical model of the dynamic nature of the stick-hydro-mechanical drive rotation of the mobile equipment drilling machine. In order to eliminate the causes of failures driveshafts drive offered mouth-Novka flexible coupling.

Текст научной работы на тему «Оценка влияния демпфирующих элементов на динамику гидромеханического привода»

УДК 622.24:681.52

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДЕМПФИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ДИНАМИКУ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА

М. Н. Хахалин, В. А. Кудрявцев Научный руководитель - В. Г. Жубрин

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: v2551439@gmail.com

Приведены результаты исследования на математической модели динамических характеристик гидромеханического привода вращения рабочего оборудования мобильной бурильной машины. С целью ликвидации причин отказов карданных валов привода предложена установка упругой муфты.

Ключевые слова: привод, карданный вал, упругая муфта, крутильные колебания.

EVALUATION OF THE INFLUENCE ON DYNAMICS DAMPING ELEMENTS

HYDROMECHANICAL DRIVE

M. N. Khakhalin, V. A. Kudryavtsev Scientific Supervisor - V. G. Zhubrin

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: v2551439@gmail.com

The results of research on the mathematical model of the dynamic nature of the stick-hydro-mechanical drive rotation of the mobile equipment drilling machine. In order to eliminate the causes of failures driveshafts drive offered mouth-Novka flexible coupling.

Keywords: drive, propeller shaft, flexible coupling, torsional oscillations.

Крутильные колебания упруго-массовых систем относятся к тем опасным динамическим нагрузкам, которые могут приводить к аварийным повреждениям валов, редукторов, упругих муфт и других элементов механических и гидромеханических приводов машин. В данной работе в качестве объекта исследования выбран гидромеханический привод рабочего оборудования бурильной машины. Привод включает двигатель, раздаточную коробку, два карданных вала и фрикционную муфту. Ранее проведённые исследования позволили установить высокочастотный характер крутильных колебаний одного из карданных валов. Угловая деформация достигала 0,018 рад, а крутящий момент 600 Нм, что в 1,5 раза превышает допустимые нормы.

Средством защиты от резонансных крутильных колебаний, возникающих в механизме, служат упругие муфты. Эти муфты характеризуются наличием упругого элемента, за счет деформации которого осуществляется взаимное перемещение деталей муфты.

При работе упругих муфт всегда имеют место потери энергии на трение (внутреннее и внешнее), сопровождающее деформацию упругих элементов, т. е. упругие муфты обладают свойством демпфирования или способностью необратимо поглощать механическую энергию. В представленной работе рассматривается возможность ввода в систему карданный вал - раздаточная коробка втулоч-но-пальцевой упругой муфты.

Расчетная динамическая схема трансмиссии бурильно-крановой машины с упругой муфтой изображена на рис. 1.

Систему дифференциальных уравнений, описывающую колебания динамической модели, изображенной на рис.1, можно представить следующим образом:

Секция «Проектирование машин и робототехника»

•ЛФ1 = Мда - Ск ( Ф1 -Ф2 ) - /к (1Ф1 -Ф2 ),

12Ф 2 = Ск (Ф1 -Ф2 ) + (ф 1 -Ф 2 )-Су (Ф2 -Ф3 ) + /у (Ф 2 -ф3 ), ■зФз = Су (Ф2 - Фз ) - /у (Ф2 - Фз) -Мнпр -Ммпр,

■4Ф 4 = Мнр - Мспр,

где /к - коэффициент, учитывающий трение в шарнирах; /у - коэффициент, учитывающий действие эквивалентного демпфирующего момента.

п,

/

\

л

V

х

Мс

Рис. 1. Расчётная динамическая схема привода с упругой муфтой: ■ - приведенный к первому кардану момент инерции двигателя; 12 - приведенный к первому кардану момент инерции кардана и упругой полумуфты; ■3 - приведенный к упругой муфте момент инерции второй полумуфты, раздаточной коробки, гидронасоса и ведущей части фрикциона; ■4 - приведенный к ведомой части фрикциона

момент инерции ведомой части, второго кардана и буровой штанги; Мдв - момент, развиваемый двигателем; мс - момент сил сопротивления бурению; Ск - жесткость первого кардана; Су - жесткость упругой муфты; ф1, ф2, фз, ф4 - углы поворота

приведенных масс.

Момент сопротивления бурению формировался на основании исследований [1; 3], момент на валу двигателя определялся его скоростной характеристикой [2] .

Для сравнительной оценки нагруженных состояний карданного вала с введением упругой муфты и без нее построен график (рис. 2), на котором показан характер изменения крутящего момента на карданном валу в обоих случаях.

Рис.

О 0.1 Ц2 0,3 О А 05 0.6

2. Имение крутящего момента на карданном валу: ---с упругой муфтой (2);----------и без неё (1)

Из графика видна очевидность преимущества введения упругой муфты в трансмиссию машины. При исследованиях без упругой муфты наблюдались интенсивные высокочастотные колебания около средней величины 300 Нм, которые продолжались в течении всего процесса бурения.

Введение упругой муфты позволило избавиться от опасных с точки зрения преждевременных разрушений, высокочастотных колебаний. Причем уровень динамических нагрузок снижается до 240 Нм.

Библиографические ссылки

1. Разработка сезонно-мерзлых грунтов Восточной Сибири траншейными экскаваторами : монография / С. И. Васильев, С. П. Ереско, В. Г. Жубрин, Б. В. Осипенко. Красноярск : Изд-во СФУ, 2010. С. 140.

2. Ереско С. П., Жубрин В. Г., Шустов В. Л. Разработка и исследование математической модели гидропривода бурильной машины // Строительные и дорожные машины. 2009. № 3. С. 37-41.

3. Васильев С. И., Ереско С. П. Исследование процесса резания грунтов с гравийно-галечниковыми включениями роторными рабочими органами // Системы. Методы. Технологии : науч. период. журн. Братск : Изд-во БрГУ. 2010. № 4 (8). С. 145-153.

© Хахалин М. Н., Кудрявцев В. А., 2015

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.