CC BY
72
10. ГОСТ 24221-94. Ткань кордная капроновая. Технические условия. - Взамен ГОСТ 24221-80 ; введ. 1994-10-21. -Минск : Межгос. совет по стандартизации метрологии и сертификации, 1996. - 16 с.
ИЛЬИЧЕВ Валерий Андреевич, заведующий лабораторией № 30 Научно-производственного предприятия «Прогресс», г. Омск; аспирант кафедры сопротивления материалов Омского государственного технического университета (ОмГТУ). КОРНЕЕВ Владимир Сергеевич, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры основ
теории механики и автоматического управления ОмГТУ.
КОРНЕЕВ Сергей Александрович, доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой сопротивления материалов ОмГТУ.
Адрес для переписки: korneyev@omgtu.ru, home@mail.ru
Статья поступила в редакцию 25.08.2015 г. © В. А. Ильичев, В. С. Корнеев, С. А. Корнеев
когеа
УДК 620.17:621.825
В. А. ИЛЬИЧЕВ И. А. ПЕНЬКОВ
B. С. КОРНЕЕВ
C. А. КОРНЕЕВ
Научно-производственное предприятие «Прогресс», г. Омск
Омский государственный технический университет
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАГРУЗОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕЗИНОКОРДНОЙ ПЛОСКОЙ МУФТЫ
В статье дается описание специально разработанного экспериментального стенда для проведения испытаний и методике определения нагрузочных характеристик резинокордного диска (пластины) для высокоэластичных муфт.
Ключевые слова: резинокордная муфта, экспериментальный стенд, нагрузочные характеристики.
Введение. Резинокордные плоские муфты (РКПМ), конструкция которых совместно со способом сборки резинокордного рабочего элемента разработана в НПП «Прогресс» и защищена патентами Российской Федерации [1, 2], принадлежат классу высокоэластичных муфт, предназначенных для передачи заданной величины крутящего момента между валами в различных механизмах и машинах. РКПМ (рис. 1а) удовлетворяют современному уровню требований: эффективно воспринимают статические, динамические и ударные нагрузки, компенсируют перекос и несоосность расположения соединяемых валов, способствуют демпфированию всех видов колебаний и вибраций, долговечны, компактны, удобны в эксплуатации и обслуживании.
В настоящее время РКПМ с двумя резинокорд-ными дисками (пластинами, оболочками) модели Н-327 (рис. 1б) используются в тяговых приводах тепловозов и электровозов ЭП1, ЭП10 [3]. Предварительные стендовые испытания показали [4], что РКПМ полностью соответствуют условиям эксплуатации по действующим квазистатическим и динамическим режимам в тяговом приводе электрово-
зов. Однако, несмотря на положительное итоговое заключение, по ряду объективных причин точность использованных при стендовых испытаниях инженерных методов определения нагрузочных характеристик муфты является недостаточной для того, чтобы удовлетворить требованиям, которые предъявляются к экспериментальным данным, предназначенным для оценки пригодности той или иной математической модели, описывающей работу РКПМ. Поэтому на текущий момент существует необходимость в проведении экспериментальных исследований механических свойств РКПМ, удовлетворяющих современным требованиям. Последнее облегчит построение математической модели РКПМ, что, в конечном счете, будет способствовать расширению области применения РКПМ в технике, например, в приводах строительно-дорожных машин, прокатных станов, буровых станков и т.п.
Настоящая статья посвящена описанию специально разработанного экспериментального стенда для проведения испытаний и методике определения нагрузочных характеристик резинокордного диска (пластины) для высокоэластичных муфт, знание которых обеспечит построение адекватной
а)
б)
Рис. 1. Резинокордная плоская муфта (а) и резинокордная оболочка модели Н-327 для высокоэластичных муфт (б): номинальный крутящий момент 11 768 Нм; максимальный крутящий момент 35 304 Нм
Рис. 2. Схема экспериментального стенда: 1 — рама, 2 — ось, 3 — подшипник скольжения, 4 — полумуфта-блок, 5 — резинокордный диск, 6 — опорная полумуфта-кольцо, 7 — канат кевларовый, 8 — сервогидравлическая испытательная машина ¡пб^оп серии 8805, 9 — индикатор часового типа, 10 — видеокамера, 11 — верхнее нажимное кольцо, 12 — нижнее нажимное кольцо, 13 — кольцо-коуш, 14 — пластина, 15 — верхний захват, 16 — гибкая стойка МС29
математической модели и проектирование РКПМ разных типоразмеров.
1. Описание экспериментального стенда. Схема экспериментального стенда для проведения статических испытаний РКПМ представлена на рис. 2, а его общий вид — на рис. 3.
Экспериментальный стенд (рис. 2, рис. 3), расположенный на раме 1, состоит из неподвижной оси 2, на которой установлен вращающаяся полумуфта-блок 4 с подшипником скольжения 3. Резинокордный диск 5, являющийся объектом испытаний, с одного края прикреплен к полумуфте-блоку 4 посредством верхнего нажимного кольца 11 и болтов, а с нижнего края зафиксирован на оси 2 через опорную полумуфту-кольцо 6 с помощью нижне-
го нажимного кольца 12 и болтов. Сложенный пополам кевларовый канат 7 перекинут посередине своей длины через кольцо-коуш 13, которое может свободно поворачиваться в отверстии пластины 14, жестко закреплённой в верхнем захвате 15 сер-вогидравлической испытательной машины Instron (нижний захват заблокирован и в испытаниях не используется). Оба конца кевларового каната 7 жёстко крепятся на ободе вращающейся полумуфты-блока 4 (рис. 4). В результате усилие, передаваемое канатом 7 с захвата 15 на полумуфту-блок 4, делится надвое, равномерно распределяясь по обеим частям каната 7, перекинутым через кольцо-коуш 13 (рис. 2 — 4). При испытаниях верхний захват 15 сервогидравлической машины, управляемой
Рис. 3. Общий вид экспериментального стенда Рис. 4. Размещение индикатора часового
типа и видеокамеры
при помощи контролера и ЭВМ, совершает прямолинейное движение вверх, поворачивая посредством каната 7 полумуфту-блок 4 и осуществляя тем самым закручивание испытуемого резинокордного диска 5. Усилие и перемещение захвата 15 фиксируются встроенными датчиками сервогидравличе-ской машины и передаются на компьютер.
Датчик нагрузки ЭупасеП со встроенным акселерометром компенсирует инерционную нагрузку, вызванную тяжелым захватами и приспособлениями на обеих осях, с относительной погрешностью измерения 0,5%. Погрешность датчика перемещения захвата составляет 0,02 мм.
Для определения угла закрутки полумуфты-блока 4 относительно опорного полумуфты-кольца
6 используется индикатор часового типа 9 (марка ИЧ 2), который крепится на гибкой стойке 16 (марки МС29) к раме 1 с помощью специального магнита (рис. 4). Поворотом специального рычага гибкая стойка 16 фиксируется, приобретая высокую жёсткость.
Благодаря этому по показаниям индикатора часового типа 9 с ценой деления 0,01 мм определяется угол поворота полумуфты-блока 4 с достаточной для практики точностью. Сами показания индикатора 9 при помощи видеокамеры 10 фиксируются на компьютере синхронно с показаниями датчиков усилия и перемещения (рис. 5). Иными словами, усилие и перемещение захвата 15 совместно с видеозаписью показаний индикатора 9 автоматически
Рис. 7. Вид циклической нагрузки траверсы
контролируется и сохраняется программным комплексом В1иеЫ11 3 (рис. 6).
2. Методика проведения испытаний. Программирование методики испытаний осуществляется средствами программного комплекса В1иеЫ11 3. При определении статических нагрузочных характеристик используются две следующие друг за другом методики испытаний: 1) методика предварительных циклических испытаний, предназначенных для «разогрева» резины, вытягивания троса, выбора люфтов и зазоров; 2) методика основных квазистатических испытаний, по которой собственно и определяется статическая нагрузочная характеристика.
I. Методика предварительных циклических испытаний. Захват перемещается вверх с управлением по нагрузке от нуля до 9000 Н, затем нагрузка снижается от 9000 Н до нуля. Цикл повторяется еще четыре раза (рис. 7), время испытания 60-90 минут, скорость нагружения и разгрузки постоянные. После испытания необходимо дать резинокордному образцу отрелаксировать в течение 30 минут.
Как уже отмечалось, данная процедура устраняет зазоры и «разогревает» исследуемый упругий элемент муфты, а также позволяет получить подтверждение о стабилизации петли гистерезиса.
II. Методика основных квазистатических испытаний. Так как резина обладает вязкоупругими свойствами, то для исключения влияния релаксационных процессов до приемлемого уровня одно испытание занимает довольно продолжительное время: три часа, что выбирается на основе предварительно полученных эмпирических данных. Данное время распределяется следующим образом (управление осуществляется по усилию):
— 1 этап (45 минут) — усилие на захвате растет с постоянной скоростью от нуля до 9000 Н;
— 2 этап (45 минут) — усилие на захвате удерживается на уровне 9000 Н;
— 3 этап (45 минут) — усилие на захвате сни-^ жается с постоянной скоростью от 9000 Н до 50 Н; | — 4 этап (45 минут) — усилие на захвате удержи живается на уровне 50 Н.
о При проведении испытаний угол поворота (сме-
§ щение наконечника индикатора часового типа) £ фиксируется видеокамерой и записывается совместно с данными датчика силы и перемещения траверсы (рис. 5).
Выводы. Разработанный экспериментальный стенд и методика проведения испытаний позволяют установить эмпирические закономерности между углом закрутки резинокордного элемента высокоэластичной муфты и приложенным моментом.
Библиографический список
1. Пат. 2300674 Российская Федерация, МПК51 Р16Б3/78. Оболочка резинокордная для высокоэластичной муфты / Ильичев В. А., Гриценко Г. В., Солдатова Л. Н. ; заявитель и патентообладатель ФГУП «НПП «Прогресс». - № 2005141733/11 ; заявл. 30.12.2005 ; опубл. 10.06.2007, Бюл. № 24. - 6 с.
2. Пат. 2343071 Российская Федерация, МПК51 Б16Б3/74. Способ сборки плоской резинокордной оболочки / Ильичев В. А., Гриценко Г. В. ; заявитель и патентообладатель ФГУП «НПП «Прогресс». - № 2105141713/11 ; заявл. 10.10.2006 ; опубл. 10.01.2009, Бюл. № 12. - 16 с.
3. Высокоэластичные муфты [Электронный ресурс]. -Режим обращения : http://www.progress-omsk.ru/constructor. php?act = group2 (дата обращения: 22.08.2015).
4. Динамическая нагруженность и надежность работы муфты тягового привода электровозов ЭП1М и ЭП10 [Текст] : отчет о НИР (заключ.) / ОАО Науч.-исследоват. и конструктор.-технолог. ин-т подвижного состава (ОАО «ВНИКТИ») ; рук. Березин В. В. ; исполн. : Соколов Ю. Н. [и др.]. - Коломна, 2009. - 82 с. - № И-01-09.
ИЛЬИЧЕВ Валерий Андреевич, заведующий лабораторией № 30 Научно-производственного предприятия «Прогресс», г. Омск; аспирант кафедры сопротивления материалов Омского государственного технического университета (ОмГТУ). ПЕНЬКОВ Иван Александрович, аспирант, ассистент кафедры сопротивления материалов ОмГТУ. КОРНЕЕВ Владимир Сергеевич, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Основы теории механики и автоматического управления» ОмГТУ. КОРНЕЕВ Сергей Александрович, доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой сопротивления материалов ОмГТУ. Адрес для переписки: korneyev@omgtu.ru, home@mail.ru
Статья поступила в редакцию 28.08.2015 г. © В. А. Ильичев, И. А. Пеньков, В. С. Корнеев, С. А. Корнеев
