CC BY
59
1НЖЕНЕРН1 НАУКИ
УДК 631.358.42
Р.Б. ГЕВКО
Терношльський нащональний екож^чний унiверситет
О.М. КЛЕНД1Й
Вiдокремлений шдроздш Нацiонального унiверситету бiоресурсiв i природокористування Укра1ни
«Бережанський агротехнiчний шститут»
Б.В. ПОГР1ЩУК
Тернопiльський нацiональний економiчний ушверситет
В.М. КЛЕНД1Й
Тернопiльський нацiональний техшчний унiверситет iменi 1вана Пулюя
Н.В. ДОБ1ЖА
Тернопiльський нацiональний економiчний ушверситет
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПРОЦЕС1В СПРАЦЮВАННЯ НИЗЬКОДИНАМ1ЧНИХ КУЛЬКОВИХ ЗАПОБ1ЖНИХ МУФТ 13 ЗАМКНУТИМИ КОЛОВИМИ ПРОФИЛЯМИ ЕЛЕМЕНТ1В ЗАЧЕПЛЕННЯ
У данш роботI наведено конструктивы схеми розроблених низькодинамгчних кулькових запоб1жних муфт 1з замкнутими елтсоподгбними та ексцентричними коловими профшями елементгв зачеплення. Виведено теоретичш залежност1 змти величини крутного моменту при спрацюванш муфти вгд кута в1дносного провертання твмуфт та конструктивних I технологгчних параметргв елементгв зачеплення. Результати теоретичних дослгджень представлено у виглядг графгчних залежностей та проведено аналгз ¡нтенсивностг впливу ргзних параметргв на характер I величину змти крутного моменту. За результатами експериментальних дослгджень виготовлених кулькових запоб1жних муфт, як проведенI на досл1дному стендг, здтснено поргвняння адекватностг теоретичних розрахунтв до реальних значень крутних моментгв при спрацюваннг розроблених низькодинамгчних кулькових запоб1жних муфт.
КлючовI слова: спрацювання, запобгжна муфта, кульки, замкнутI профШ, елементи зачеплення, крутний момент, експериментальний стенд.
Р.Б. ГЕВКО
Тернопольский национальный экономический университет
A.Н. КЛЕНДИЙ
Обособленное подразделение Национального университета биоресурсов и природопользования Украины
«Бережанский агротехнический институт»
Б.В. ПОГРИЩУК
Тернопольский национальный экономический университет
B.М.КЛЕНДИЙ
Тернопольский национальный технический университет имени Ивана Пулюя
Н.В. ДОБИЖА
Тернопольский национальный экономический университет
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СРАБАТЫВАНИЯ НИЗКОДИНАМИЧЕСКИХ ШАРИКОВЫХ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ МУФТ С ЗАМКНУТЫМИ КРУГОВЫМИ ПРОФИЛЯМИ
ЭЛЕМЕНТОВ ЗАЦЕПЛЕНИЯ
В данной роботе приведены конструктивные схемы разработанных низкодинамических шариковых предохранительных муфт с замкнутыми эллипсовидными и эксцентричными круговыми профилями элементов зацепления. Выведены теоретические зависимости изменения величины крутящего момента при срабатывании муфты в зависимости от кута относительного проворачивания полумуфт, а также конструктивных и технологических параметров элементов зацепления. Результаты теоретических исследований предоставлено в виде графических зависимостей и проведен анализ интенсивности влияния разных параметров на характер и величину изменения крутящего момента. За результатами экспериментальных исследований изготовленных шариковых предохранительных муфт, которые проведены на исследовательском стенде, проведено сравнение адекватности теоретических расчётов к реальным значениям крутящих моментов при срабатывании разработанных низкодинамических шариковых предохранительных муфт.
Ключевые слова: срабатывание, предохранительная муфта, шарики, замкнутые профили, элементы зацепления, крутящий момент, экспериментальный стенд.
R.B. HEVKO
Ternopil National Economical University
O.M. KLENDII
Separated Subdivision of National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine
Berezhany Agrotechnical Institute
B.V. POHRISHCHUK
Ternopil National Economical University
V.M. KLENDII
Ternopil Ivan Puluj National Technical University
N.V. DOBIZHA
Ternopil National Economical University
INVESTIGATION OF PROCESSES OF WORKING OF LOWER-DYNAMIC BALL SAFETY CLUTCHS WITH CLOSED CIRCULAR PROFILES OF ELEMENT PARTS
In this paper, constructive schemes of developed lower-dynamic ball clutch with closed ellipsoid and eccentrics circular profiles of coupling elements are presented. The theoretical dependences of variation of the torque value on the coupling operation from the angle of relative rotation of the half clutch and the structural and technological parameters of the coupling elements are derived. The results of theoretical studies are presented in the form of graphic dependencies and an analysis of the intensity of the influence of various parameters on the character and magnitude of the torque change. According to the results of experimental studies of manufactured ball safety clutches, which were conducted on a test stand, a comparison of the adequacy of theoretical calculations to the real values of torque during the operation of developed low-dynamic ball safety clutches.
Key words: actuation, safety clutch, balls, closed profiles, clutch elements, torque, experimental stand.
Постановка проблеми
Надзвичайна велика pi3HOMaHrraicrb pi3Hnx титв та конструкцш запобiжних муфт, яш розроблеш, а також застосовуються в переважшй бшъшосп мехашчних технолопчних машин в тш чи шшш Mipi виршуе поставлен до них вимоги стосовно процесу функцюнування при виникненш критичних навантажень на робочих органах машин. Однак традицшш кулaчковi та кульковi зaпобiжнi муфти, в процес спрацювання, створюють висош ударш динaмiчнi навантаження, що призводить до руйнування як самих муфт, так i приводiв машин. Фрикцiйнi зaпобiжнi муфти характеризуються низькою точнiстю спрацювання i не забезпечують нaдiйного захисту робочих оргaнiв та приводiв машин.
Тому для забезпечення нaдiйного захисту робочих оргашв та приводiв машин, при мшмальних динaмiчних навантаженнях в процеа спрацювання, а також розширення функцiонaльних можливостей муфт шляхом створення пружного режиму перед зaпобiжним, доцшьно розробити новi конструкци низькодинaмiчних кулькових запоб1жних муфт iз замкнутими коловими проф^ми елементiв зачеплення.
Аналiз останшх дослщжень i публiкацiй
В остaннiй час здшснюеться активна розробка зaпобiжних муфт для 1х ефективного захисту рiзних типiв машин. Для надшно! роботи гвинтових конвеерiв, як жорстких [1], так i гнучких [2] розроблеш специфiчнi конструкци зaпобiжних муфт, для осьового ввдведення заклиненого шнека та методика проведення експериментальних дослвджень [3]. Значна увага придiляеться aнaлiзу визначенню динaмiчних навантажень рiзних типiв приводiв iз зaпобiжними муфтами, а також 1х силових розрaхункiв [4-7]. Для тдвищення довговiчностi кулькових зaпобiжних муфт проводяться пошуковi дослiдження з визначення контактних напружень в елементах зачеплення, максимальна величина яких не повинна перевищувати величину допустимих напружень [8, 9]. Також здшснеш дослiдження стосовно ошгашзацп пaрaметрiв i режимiв роботи фрикцшних муфт [10]. Враховуючи специфжу роботи металооброблювального обладнання та сшьськогосподарсько! технiки розробленi новi конструкци вщповвдно адаптованих до них зaпобiжних муфт [11, 12] та проведено обгрунтування 1х оптимальних конструктивних i шнематичних пaрaметрiв.
Формулювання мети дослiдження
Метою роботи була розробка низькодинaмiчних кулькових зaпобiжних муфт iз замкнутими елiпсоподiбними та ексцентричними коловими профiлями елеменпв зачеплення, як1 забезпечують широкий дiaпaзон пружного режиму роботи перед зaпобiжним у випадку виникнення перевантаження на робочих органах машин. Для встановлення рацюнальних пaрaметрiв запропонованих конструкцiй запоб1жних муфт проведено теоретичнi досл1дження з визначення впливу на величину крутного моменту
рiзних параметрiв, а також здшснено експериментальнi дослвдження для перевiрки адекватностi отриманих результатiв.
Викладення основного матерiалу дослiдження
Для реалiзацi! поставлено! мети розроблено конструкцш низькодинамiчно! кульково! запоб1жно! муфти iз замкнутими елiпсоподiбними коловими профiлями елементiв зачеплення [14], конструктивна схема яко! зображена на рис. 1.
Вона мютить ведену пiвмуфту 2, яка вшьно розташовано! на валу 1. На валу жорстко закршлена ведуча твмуфта 4. На торцевiй поверхнi ведено! твмуфти виконана транспортна канавка 3, утворена у виглядi двох елшав, вiдповiднi осi яких е взаемно перпендикулярними. В канавцi встановленi кульки 5, яш з iншо! сторони дiаметрально розташованi в радiальних пазах ведучо! пiвмуфти 6. Мiж кульками в нас^зних отворах ведучо! твмуфти розташоваш кулачки 7, як1 шдтиснуп тарiлчастими пружинами 8.
При виникненш перевантаження ввдбуваеться вiдносне провертання ведучо! та ведено! твмуфт мiж собою. При цьому, кульки з одше! сторони перемiщаються по транспортнiй канавщ ведено! пiвмуфти , а з шшо! - в радiальних пазах ведено! твмуфти, що призводить до !х радiального зближення мiж собою та ввдповвдно стискання i осьового змщення кулачков, що призводить до деформацп тарiлчастих пружин, величина натягу яких регулюеться гайками.
Рис. 1. Схема кульковоТ запоб1жноТ муфти з елiпсоподiбними профшями елементiв зачеплення
Для оцшки характеру змiни крутного моменту та впливу на нього конструктивних параметрiв муфти, звернемось до розрахункових схем механiзму !! розтискання, яш зображенi на рис.2.
Рис. 2. Розрахунковi схеми для визначення конструктивно-силових мараметрiв кульковоТ запоб1жноТ муфти з елiмсомодiбними профшями елементiв зачеплення
Сила стискання твмуфти та кулачшв визначаеться з умови [14]:
^ = Г И + ех), (1)
де/- коефiцiент тертя-ковзання в режимi передачi моменту та коефщент тертя-кочення при буксуваннi пiвмуфт;
с - жорстшсть пружини;
д - величина попереднього стискання пружини;
х - б1жуча величина стискання пружини при перемщенш твмуфти, яка визначаеться з умови:
* = (lmx -1)/Ctg ß, (2)
де lmax i l - вщповщно максимальна та б1жуча ввдстань м1ж внутршшми торцями ел1псопод1бно! транспортно!канавки;
ß - кут нахилу конусно! поверхш кулачка.
Оскiльки значення х залежить вiд величини зближення кульок (/шах -/)/2, то необхвдно
встановити функцiональну залежнiсть l = f(y), де у - бiжучий кут вщносного провертання пiвмуфт. Перетин будь-яко! прямо! з меншим елшсом, координатнi осi якого рiвнi (a, b):
ЩГ =
У.
2 2 * У
= 1.
а 2Ь2
* а 2 b2 yb2 + а 2tg2 у
Вiдповiдно вiдстaнь вщ центру обертання муфти до будь-яко! точки на елша рiвна:
(3)
Р = -
V
a2b2
b2 +а tg2у
cos у
cos у
Р =
2/2 а b
v(b2 + а2 tg2 у)cos2 у \b2 cos2 у + а2 sin2 у
22 а b
(4)
Таким чином величина l визначаеться за залежшстю:
(
/ = 2 (R-р) = 2
R -
а 2b2
b cos у + а sin у
(5)
В шнцевому виглядi сила пружини Fnp запишеться у виглад:
f (
F = f
пр J
- 2
cS + c
R -
а b
b cos у + а sin у
2 ctg ß
(6)
де R - радус кола, рiвновiддaлений мiж елiпсними канавками.
Наступним етапом е розрахунок результуючо! сили FP, яка визначае величину передaчi крутного моменту. Для цього знайдемо горизонтальну складову вiд сили пружини Fnp :
F = Fnp cos ß
Fnp sin2ß
F = F sin ß = F cos ß sin ß = ■
2
Результуюча сила FP визначаеться з умов
FP = Fmp2 cosW + Fmp1 + F2 sinW = F2f cos2 W + F2f + F2 sinW =
' mp1
zr/V 2 , • \ Fnp sin2^^ 2 , • \
= F (f cos w + f + srni//) = —-(f cos w + f + sinw).
(7)
(8)
Для вираження шнцевих залежностей через один змiнний параметр знайдемо функцш w = f (у), де w - кут мiж прямою, що з'еднуе центр обертання муфти i будь-яку точку, яка розташована на елiпснiй канавщ та перпендикуляром проведеним до дотично! в цiй точцi елiпсa.
Рiвняння lj, що проходить через центр обертання i точку на елша М0 (*; у ) мае вигляд:
* - * У - у„ . * - *0 _ У - y0 _
х1 *0 у1 y0
0 - х0 0 - Уо
* У ,
— = —; *У0 = У*0; У = ki*, *0 У0
(9)
де k = ~ - кутовий коефщент прямо!.
*г\
Запишемо рiвняння прямо! до точки м0 (*; у ), що лежить на елша:
у - у0 = f' (*0 )(* - *0);
у2 = ь2 Гх_41; у = -4а1 -х2 ; I(х) = Ь4аГ_х2-V а ) а а
/'(х) = - -Ч^- (11)
а 2-у/ а - х ауа - х
Пiдставляючи рiвняння (11) у (10) отримаемо:
У _ Уо = -
Ьхп
2 2 а\/ а хп
(х _ хо);
Ьхп
У = -
. 0 х + —-а^а2 - х2 V ау<
Ьх„
Л
^хо + Уо
2 2 а<1а хг,
V V 0 )
у = к2х + С,
(12)
де ^2 =_-
Ьх„
2 2 а\/ а хп
- кутовий коефщент дотично!.
Оскiльки 12 - дотична до елiпса в точцi М0 (х0; у0), а 13 - нормаль до елшса в точцi М0 (х0; у0), то
12 1 13 ^ к2к3 = 1
к =_ Ьхо
а^а2 -;
. , ..а -х, i к, =
2 ~2 3 Ьх,
а\1 а х,
л-о
(13)
В концевому випадку:
tg (11 л 1з )=^
к3 - к
+ кк
7 2 2 | а _ хо Уо
Ь хо хо
tg^ =
1+
^2 2 ^ _ хо
хо Ь хо
(14)
Пiдстaвляючи (14) у (8) визначаемо результуючу силу:
Г ( (
р = " 1 р
Рпр
2
IССБ2
arctg
Уа2 -.
ЛЛ
:о Уо
Ь х,
о ло
1+
7 2 2 _а - хо
V V хо Ь хо ))
( (
+1 + БШ
arctg
^а2 -;
УМ
;о Уо
Ь х,
оо
1 +
7 2 2 _а хо
V V хо Ь хо ))
(15)
Крутний момент, який передае муфта, знайдемо з умови:
Тм = 2РрЛ.
(16)
Шдставляючи (15) i (6) в (16), а також перетворюючи рiвняння (3), отримаемо систему рiвнянь для визначення крутного моменту:
Гм = ¡К яп2р
/„„ - 2
с8 + с
К -
а2 Ь2
Ь2 cos2 у + а2 sin2 у
2с1в р
/ cos2 arctg
V
^2 2 а х0
Уо
лл
1+г •
Уо
~о уу
+ / + sin
arctg
Уо
УЛ
1 + г •
Уо
"о у у
а
г = — Ь
х
(
у = агс^
а ^а2 - х Ь х„
(17)
За результатами розрахуншв системи р1внянь (17) побудоваш граф1чш залежносп характеру змши величини крутного моменту муфти ТМ в1д ввдносного кута провертання твмуфт у при наступних постшних величинах: с = 220 Н/мм; 8 = 3 мм; в = 45°; / = 0,15; Я =50 мм; а = 40 мм (рис.За). На рис.Зв 1 3в вщповвдно наведеш граф1чш залежносп впливу на величину крутного моменту ТМ рад1уса кола Я, р1внов1ддаленого мгж елшсними канавками та кута в нахилу конусно! поверхш кулачка.
100
Нм
70 55 40 25
а/Ь=1,35 а/Ь=1,45 ^
^^а/Ь=1,25
а/Ь=1,15
а/Ь= 1,05
175
30
35
40
45 50 б
Нм
Р,° 60
125
100
75
50
25
а/Ь=1,45
а/Ь = 1,35
/Ь=1,25
а/Ь= 1,15 а/Ь= 1,05
30
40
50
60 70
в
/?, мм 90
х
а
Рис. 3. Залежносп змши крутного моменту муфти: а - ТМ = /(у); б - ТМтах = /(Я); в - ТМтах = /(р)
На основ1 проведеного анал1зу характеру змши крутного моменту в1д конструктивних параметр1в муфти, встановлено, що його максимальне значения вщповвдае вщносному куту провертання твмуфт у = 90°.
Вщношення максимально! величини крутного моменту (при у = 90°) до мшмально! (при у = 0°) для сшвввдношень осей елшс1в а/Ь в1дпов1дно становить 1,61 (для а/Ь = 1,45)...2,07 (для а/Ь = 1,05).
З графiчних залежностей рис.За також можна зробити висновок, що збiльшення величини вiдношення а/Ь сприяе бiльш плавному пружному режиму роботи муфти перед запоб1жним.
Зб№шення величини кута нахилу конусно! поверхш кулачков в межах в = 30...600 (рис.Зб) вiдповiдно спричиняе зростання величини крутного моменту вiдповiдно у 1,39.1,44 рази (при вщношенш а/Ь = 1,45 до 1,05), а змша величини радiуса кола Я, рiвновiддаленого вiд елiпсних канавок в межах Я = 30.90 мм (рис.Зв) аналопчно призводить до збшьшення величини ТМ у 1,22.1,78 разiв.
Рис.За i 3б побудоваш для пiкових (максимальних) значень величин крутних моменпв.
Приймаючи спiввiдношення твосей елiпсних канавок рiвним 1,15, а також нехтуючи малими величинами, систему рiвнянь (17) приводимо до спрощеного вигляду:
(
Тм = 2с/2 Я
3 +
- 2 (Я - « ) 2с1м р
\
ат2р .
(18)
Залежнiсть (18) може бути застосована при iнженерних розрахунках для визначення максимальних значень крутного моменту, на як розрахована дана запобiжна муфта.
Для бiльш проспшого, в технологiчному планi, виконання запобiжно! муфти, яка характеризуеться подiбними функцюнальними та експлуатацiйними властивостями до попередньо розглянуто!, розроблено конструктивну схему низькодинашчно! кульково! запобiжно!' муфти з коловими ексцентричними елементами зачеплення [14] зображена на рис.4.
На ведучш твмуфп 2 розташованi промiжний 4 та натискний 5 диски. Промiжний диск за допомогою шлщьового зачеплення зв'язаний з веденою твмуфтою 1. На торцевш поверхнi ведучо! пiвмуфти виконана ексцентрична (величина ексцентриситету «е») к1льцева канавка. Аналогiчна канавка знаходиться на торцевш поверхш промiжного диску, оберненого до ведучо! твмуфти. В канавках розташоваш кульки 3. Для збалансування муфти на сумiжних торцях промiжного та натискного дисков виконанi дiаметрально протилежнi ексцентричнi канавки. Натискний диск тдтиснутий пружинами, величина деформацп яких регулюеться гайками.
б
а
Рис. 4. Конструктивна схема запобiжноl кульковоТ муфти (а) та загальний вигляд й" макету (б) з
одшею ексцентричними коловими дорiжками
Обертовий рух з ведучо! твмуфти та бокового диску передаеться за допомогою кульок через промiжний диск на ведену твмуфту. При зростанш моменту опору вище допустимого вщбуваеться вiдносне провертання пiвмуфт i дисков, що призводить до перекриття ексцентричних канавок i колового руху кульок з осьовим змщенням рухомих ланок i деформацi!' пружини.
Теоретичнi дослщження проводились аналогiчно до попередньо наведених розрахуншв. Схема для визначення залежносп величини крутного моменту муфти з ексцентричними коловими канавками, яш виконаш на торцях пiвмуфт, вiд параметрiв елементiв зачеплення наведена на рис.5.
Рис. 5. Схема для визначення залежносп величини крутного моменту муфти з ексцентричними
коловими канавками на niB муфтах
Для схеми розтискання швмуфт при !х взаемному npoBepTaHHi з торцевим розташуванням кульок в замкнутiй ексцентричнiй канавцi (рис.4) виведена залежшсть величини крутного моменту ТМ вiд кута у провертання пiвмуфт:
( Г г , .-ч
TM = 2cRcp tga{8 + 2e sin {y /2) tg a) ■
v \ ^ - ■ s / s
де a - кут нахилу бокових поверхонь шльцево! канавки; е - величина ексцентриситету канавки;
Rcp - середнiй радус розташування елементiв зачеплення: R = {R + R ) /2;
R] R2 - ввдповвдно радiуси розташування зовнiшньоi та внутршньо! канавок; с - жорсткiсть пружини стискання; f - коефiцiент тертя в парi кулька - канавка; 8 - величина попереднього стискання пружини; у - бгжучий кут вщносного провертання пiвмуфт.
За результатами розрахуншв представленi графiчнi залежностi ТМ ввд кута у при наступних постшних величинах: с = 200 Н/мм; 8 =15 мм; f = 0,04; (рис.5). Величина ексцентриситету е змiнювалась в межах 3...6 мм; кут нахилу бокових поверхонь кiльцевоi' канавки a = 30°...60°; середнш радiус Rcp = 30.90 мм.
Аналiзуючи отриманi графiчнi залежностi, встановлено, що максимальне значення крутного моменту ввдповщае ввдносному куту провертання твмуфт у ~ 90°. Ввдношення максимально)! величини крутного моменту (у = 90°) до мшмально! (у = 0°) становить 1,16 (е = 3 мм)... 1,32 (е = 6 мм).
З графiчних залежностей рис.6 б,в,г можна зробити висновок, що збшьшення величини ексцентричного розташування кiльцевих канавок е, кута нахилу бокових поверхонь шльцево! канавки a, середнього радуса розташування елеменпв зачеплення Rcp спричиняе зростання максимально! величини крутного моменту.
Розглянута конструкцiя вiдрiзняеться плавним процесом вiдносного провертання твмуфт, виключае ударнi навантаження на привщ при буксуваннi муфти, характеризуеться високим коефщентом чутливостi та е простою у виготовленш. Однак, крутний момент, що передае муфта е невисоким i в першу чергу залежить ввд кута нахилу лунок, величини ексцентриситету шльцевих канавок та сили стискання пружини. Тому, для забезпечення передачi максимальних крутних моментiв необхвдно досягати максимально! твердостi поверхнi кшьцевих канавок, оскiльки контактнi напруження в парi кулька-поверхня канавки будуть значними.
Експериментальнi дослiдження запобiжних муфт проводились на стендi (рис.7), детальний опис якого наведено в робоп [15].
Вiн мiстить пдродвигун 1, який надае оберти запобiжнiй муфп 2. Ведена пiвмуфта через ланцюгову передачу 3 зв'язана з вихвдним валом порошкових гальм 4, яш надають критичнi навантаження на запобiжну муфту.
При виготовленнi кульково! запобгжно! муфти з елiпсоподiбними профiлями елеменпв зачеплення !! базовi параметри становили: с = 200 Н/мм; 8 = 10 мм; в = 45°; f = 0,15; R =50 мм; а = 40 мм.
На основi проведених експериментальних дослвджень встановлено, що величина максимального крутного моменту, при десятикратнш повторюваносп експерименпв, змiнювалась в межах 82.88 Нм. Теоретичне значення крутного моменту для аналопчних параметрiв муфти вiдповiдно становить
f + sin
arctg
e cos {y /2) Rcp + e sin {y /2)
(19)
74,7 Нм. Таким чином розб1жнють мгж отриманими теоретичними та експериментальними значеннями становить 8,9.15,1%.
Рис. 6. Залежносп змши крутного моменту муфти: а - ТМ = /(у) б, г - TMmax = f(Rcp); в - TMmax = f(a)
При виготовленш кульково! запоб1жно! муфти з ексцентричними коловими канавками на твмуфтах 11 базов1 параметри становили: с = 200 Н/мм; 8 = 15 мм; а = 45°; f = 0,04; Rcp =50 мм; е = 4,5 мм. Величина максимального крутного моменту, при десятикратнш повторюваносп експерименпв, змшювалась в межах 88.92 Нм. Теоретичне значення крутного моменту для аналопчних параметр1в муфти вщповщно становить 80,6 Нм. Розб1жшсть м1ж отриманими теоретичними та експериментальними значеннями становить 8,4 .12,4%.
Розб1жшсть м1ж результатами теоретичних i експериментальних дослвджень пояснюеться неточшстю виготовлення деталей муфт, вибором величини коефiцiента тертя, а також рiзною iнтенсивнiстю створення гальмiвного крутного моменту на порошкових гальмах.
Висновки
Проведено аналiз сучасного стану проблеми, яка полягае у зниженш динашчних навантажень на приводи машин при виникненш критичних навантажень на !х робочих органах, а також забезпечення надiйного захисту машин вщ поломок.
Розроблено новi конструкцп низькодинамiчних кулькових запоб1жних муфт iз замкнутими елiпсоподiбними та ексцентричними коловими профмми елементiв зачеплення. Описано !х будову та принцип роботи.
Виведено теоретичнi залежносп для визначення змiни величини крутного моменту при спрацювант кулькових запобiжних муфт вiд кута вiдносного провертання пiвмуфт та конструктивних i технолопчних параметрiв елементiв зачеплення.
Аналiз характеру змши крутного моменту ввд конструктивних параметрiв муфти iз замкнутими елiпсоподiбними профiлями елементiв зачеплення дозволив встановити, що його максимальне значення вщповвдае вiдносному куту провертання пiвмуфт у = 90°. Вщношення максимально! величини крутного моменту до мшмально! для сшввщношень осей елiпсiв a/b = 1,05.1,45 вщповщно становить 1,61.2,07. Зростання величини сшвввдношення a/b сприяе бiльш плавному пружному режиму роботи муфти перед запоб1жним.
Збiльшення величини кута нахилу конусно! поверхнi кулачков в межах в = 30.60° ввдповвдно спричиняе зростання величини крутного моменту вщповщно у 1,39.1,44 рази, а змша величини радiуса кола R, рiвновiддаленого ввд елiпсних канавок в межах R = 30.90 мм призводить до зб№шення величини ТМ у 1,22.1,78 разiв.
Аналiзуючи теоретичш дослвдження муфти з ексцентричними коловими канавками на твмуфтах, встановлено, що максимальне значення крутного моменту ввдповщае вщносному куту провертання пiвмуфт у ~ 90°. Вiдношення максимально! величини крутного моменту до мшмально! для дiапазону змiни величини ексцентриситету е = 3.6 мм становить 1,16.1,32.
Зб№шення величини ексцентричного розташування шльцевих канавок е, кута нахилу бокових поверхонь шльцево! канавки а, середнього радуса розташування елементiв зачеплення Rcp спричиняе зростання максимально! величини крутного моменту.
За результатами експериментальних дослщжень виготовлених кулькових запоб1жних муфт, яш проведенi на дослвдному стендi, здшснено порiвняння адекватностi теоретичних розрахункiв до реальних значень крутних моментiв при спрацюванш розроблених низькодинашчних кулькових запобгжних муфт.
Встановлено, що розбiжнiсть мiж результатами теоретичних i експериментальних дослщжень для муфти з елiпсоподiбними профмми елементiв зачеплення при визначеннi максимального крутного моменту становить 8,9.15,1%.
Список використаноТ лггератури
1. Hevko R.B. The investigation of the process of a screw conveyer safety device actuation / R.B. Hevko, O.M. Klendiy // INMATEH: Agricultural engineering, vol. 42, no.1, 2014.- pg. 55-60.
2. Hevko R.B. Development of design and investigation of operation processes of loading pipes of screw conveyors / R.B. Hevko, R.I. Rozum, O.M. Klendii // INMATEH: Agricultural engineering, vol.50, no.3, 2016.- pg.89-94.
3. Гевко Р.Б. Методика проведення дослщжень шнекового транспортера iз запоб1жним пристроем / Р.Б. Гевко, О.М. Клендш // Ольськогосподарсьш машини: Збiрник наукових статей. - Випуск 24.-Луцьк: Ред.- вид. Вщдш Луцького НТУ, 2013.- С. 67-74.
4. Кшдрацький Б.1. Динамiка приводу з кульковою запобiжною муфтою, оснащеною блокувальним пристроем / Б.1. Кiндрацький, О.О. Шпак // Вюник НТУ «ХП1». Темат. вип. «Машинознавство i САПР».- 2008.- № 14. - С.53-65.
5. Вггровий А.О. Силовий аналiз робочого органу гнучкого гвинтового конвеера / А.О. Вггровий, Р.Б. Гевко // Зб. наук. статей Луцького державного техшчного у-ту "Сшьськогосподарсьш машини".- Луцьк: Ред.-вид. вщдш ЛДТУ.- 1998.- Вип.4.С. 8-14.
6. Гевко Р.Б. Динамчний розрахунок запобiжного пристрою шнекового транспортера / Р.Б. Гевко, Ю.Б. Гладьо, М.1. Шинкарик, О.М. Клендiй // Вiсник iнженерно! академ!! Укра!ни.- К., 2014.- № 2.- С. 163168.
7. Матвiйчук А.В. Розробка i дослщження дворядних кульково! i кульково-клиново! запобiжних муфт коренеклубнезбиральних машин: автореф. дис.канд. техн. наук.- Тернопiль, 1996. 20с.
8. Гевко Р.Б. Обгрунтування параметрiв робочих поверхонь захисного пристрою шнекового транспортера за контактними напруженнями в елементах зачеплення / Р.Б. Гевко, О.М. Клендш // Науковий вюник Нацюнального ушверситету бiоресурсiв i природокористування Укра!ни. К.: ВЦ НУЫП Укра!ни, 2014.- Вип. 194, ч.1.- С.164-174.
9. Гевко Р.Б. Визначення контактних напружень в елементах зачеплення запoбiжнo! муфти / Р.Б. Гевко, О.М. Клендш // Матерiали II-oi Мiжнарoднo! науково-практично! конференцй' "Сучасш технологй' промислового комплексу-2016". 14-18 вересня. Херсонський нацioнальний технiчний унiверситет. С. 134-137.
10. Малащенко В.О. Оптимiзацiя габарипв запоб1жних фрикцiйних муфт шляхом уточнения коефщенту тертя / В.О. Малащенко, П.С. Коруняк, В.В. Малащенко, А.О. Борис // Подъемно -транспортная техника, №3 (39), 2013.- С.22-29.
11. С.Г. Нагорняк. Предохранительные механизмы металлообрабатывающего оборудования / С.Г. Нагорняк, И.В. Луцив: Киев, вид. «Техшка», 1992.- 71 с.
12. Полщук В.А. Шдвищення надшносп захисту робочих оргашв коренезбиральних машин / В.А. Полщук, Р.Б. Гевко // Вюник Нацюнального аграрного унiверситету. Том 2 "Перспективш технологи вирощування та збирання цукрових буряшв". - 1997. - С. 79-82.
13. Поляков В.С. Справочник по муфтам / В.С. Поляков, И.Д. Барабш, О.А. Ряховский: Л.: Машиностроение, 1979. - 344 с.
14. Гевко Р.Б. Обгрунтування конструктивно-технолопчних параметрiв робочих оргашв бурякозбиральних машин: дис...докт. техн. наук.- Ки!в, 2000.- 362с.
15. Шовкун А.П. Универсальный стенд для испытаний предохранительных муфт / А.П. Шовкун, Р.Б. Гевко // Технология и организация производства.- 1987.- №2.- С.51-52.
