Надежность работы предохранителей рабочих органов фрезерной лесохозяйственной машины с упругими нажимными элементами

Щеблыкин Павел Николаевич; Вахнина Галина Николаевна; Боровиков Роман Геннадьевич

CC BY

110

36

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Журнал

Лесотехнический журнал

2013

ВАК

AGRIS

RSCI

Область наук

Механика и машиностроение

Ключевые слова

НАДЕЖНОСТЬ / РЕСУРС / ФРИКЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ / УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ / СРАБАТЫВАНИЕ / ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ / МОМЕНТ / RELIABILITY / SERVICE LIFE / FRICTION ELEMENT / ELASTIC MEMBER / ACTUATION / GEOMETRICAL PARAMETERS / MOMENT

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Щеблыкин Павел Николаевич, Вахнина Галина Николаевна, Боровиков Роман Геннадьевич

Надежная работа почвообрабатывающих лесохозяйственных фрез во многом зависит от совершенства средств защиты их от перегрузок. Применяемые для защиты от перегрузок почвообрабатывающих фрез по крутящему моменту предохранительные устройства не в полной мере обеспечивают надлежащую защиту рабочих органов и привода от возникающих перегрузок, так как они обладают значительными динамическими нагрузками, низкой точностью срабатывания, усложняют конструкцию машины, приводят к преждевременному выходу из строя отдельных ее частей и узлов, повышают стоимость и затраты на ремонт. В технике, в конструкциях различных машин с активными рабочими органами широко используются упругие элементы (металлические, неметаллические, комбинированные). Доказано, что при использовании в механизмах машин упругих элементов происходит снижение нагруженности в 1,5…2 раза по сравнению с машинами, где они не применяются. Упругие элементы, выполненные из металла, более долговечны и обладают большой нагрузочной способностью, но они не позволяют обеспечить достаточную демпфирующую способность и упругость, что также ограничивает их применение в предохранителях рабочих органов. Упругие резиновые элементы обладают высокими эластичными и демпфирующими свойствами, поэтому их применение в конструкциях предохранителей рабочих органов предпочтительнее. В настоящей статье изложен материал, посвященный оценке надежности работы фрикционных предохранителей рабочих органов фрезерного барабана с упругими нажимными элементами

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The reliability of the fuses of working bodies of milling forestry machines with elastic pressure elements

Reliable operation of tillage forestry mills depends on the perfection of their means of protection against overloads. Used for overload protection of tillage cutters on torque safety devices are not fully ensure adequate protection of working bodies and drive against occurring overloads, as they have significant dynamic loads, low precision of actuation, complicate the design of the machine, lead to premature failure of the individual parts and components, increase costs and maintenance costs. In technology, in the construction of various machines with active working bodies elastic elements (metal, non-metal, composite) are widely used. It is proved that when using of elastic members in machine arrangements there is reduction of loading in 1.5... 2 times as compared with the machines in which they are not applicable. Elastic elements made of metal, are more durable and have high loading capacity, but they can not provide sufficient damping capacity and elasticity, which also limits their use in fuses of working bodies. The elastic rubber elements have high elasticity and damping properties, so their use in the construction of fuses of working bodies is preferable. This article sets out the material on the evaluation of the reliability of the friction fuses of the working bodies of the milling drum with elastic pressure elements

Текст научной работы на тему «Надежность работы предохранителей рабочих органов фрезерной лесохозяйственной машины с упругими нажимными элементами»

Accordingly, to decrease the cutting tooth wear-out it is necessary to remove the upper soil layer around the stump.

References bibliographic

1. Сухов И.В. Подготовительные работы и обработка почвы под лесные культуры на вырубках: тексты лекций. Воронеж: ВГЛТА, 1998. 80 с.

2. Конструкции и параметры машин для расчистки лесных площадей / И.М. Бартенев, М.В. Драпалюк, П.И. Попиков [и др.]: монография. М.: Флинта: Наука, 2007. 208 с.

3. Беликов Е.В. Обоснование параметров фрезы с гидроприводом для понижения пней твердолиственных пород на лесных участках: дисс. ... канд. техн. наук. Воронеж: ВГЛТА, 2010. 171 с.

4. Свиридов Л.Т., Вершинин В.И. Технологии, машины и оборудование в лесном хозяйстве: учеб. пособие. Воронеж: ВГЛТА, 2002. 312 с.

5. Пошарников Ф.В. Технология и машины лесовосстановительных работ. Машины для расчистки лесных площадей: метод. указания к выполнению лаб. работ. Воронеж: ГОУ ВПО «ВГЛТА», 2007. 40 с.

УДК [630*:65.011.54]:621.825

НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ФРЕЗЕРНОЙ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МАШИНЫ С УПРУГИМИ НАЖИМНЫМИ

ЭЛЕМЕНТАМИ

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры деталей машин и инженерной графики

П. Н. Щеблыкин

кандидат технических наук, ассистент кафедры деталей машин и инженерной графики

Г. Н. Вахнина

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры деталей машин и инженерной графики

Р. Г. Боровиков

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» [email protected], [email protected], [email protected]

О надежности фрикционных предохранителей судят по ресурсным испытаниям. Ресурс считается положительным, если число срабатываний было 5000 раз, а изменение момента срабатывания и износ фрикционного элемента при этом не превысили 10 % от первоначальных значений [1].

Ресурсные испытания предохранительных устройств характеризуются чис-

лом срабатывания. Их следует проводить до предельного состояния при установленном значении момента срабатывания. Предельное состояние предохранителей характеризуется:

- уменьшением момента срабатывания вследствие изнашивания элементов муфты в процессе испытаний;

- появлением значительных динами-

ческих усилий при нагреве вследствие за-диров;

- деформацией и геометрическими изменениями параметров деталей.

Оценка надежности работы фрикционных предохранителей рабочих органов фрезерного барабана с упругими элементами (рис. 1) производилась на специально разработанном стенде [2], согласно общей методики стендовых испытаний для фрикционных предохранительных устройств на ресурс [1].

Рис. 1. Рабочие органы с предохранителями и упругодемпфирующими элементами

Методика исследования надежности включала в себя: технический контроль; обкатка и тарировка; определительные и ресурсные испытания.

При проведении испытаний была произведена оценка надежности работы индивидуальных фрикционных предохранителей рабочих органов с упругодемпфи-рующим нажимным элементом [3].

Упругие элементы для испытаний были изготовлены из резины на основе изопренового каучука СКИ-3 в сочетании со стереорегулярным каучуком СКД, который обладает повышенными физико-механическими свойствами (табл. 1).

Измерения, необходимые для сравнительного анализа надежности работы предохранительных устройств с упругими резиновыми нажимными элементами, проведенные перед началом испытаний, имели значения:

- толщина фрикционных элементов кфр = 4,66 мм;

- толщина упругих резиновых элементов кр = 5,53 мм.

Таблица 1

Физико-механические характеристики резины (смесь СКИ-3 и СКД в отношении 70:30)

Предел прочности при разрыве, МПа 24,0

Напряжение при удлинении 300 %, МПа 11,5

Сопротивление раздиру, кН/м 88

Эластичность по отскоку, %, при 20 0С 44

при 100 0С 62

Усталостная выносливость при знакопеременном изгибе (дефор-

мация 25 %, 100 0С), тыс. циклов 3000

Истираемость, см 3/(кВт*ч) 250

Температура хрупкости, 0С -68

На первом этапе испытаний была произведена предварительная приработка фрикционных элементов, целью которой являлось уменьшение шероховатости и повышение площади их соприкосновения с исполнительными органами. Регулировочный момент, при котором осуществлялась обкатка предохранителей, был равен 75 Нм, а число их срабатываний составляло 240, в течение пяти секунд каждое.

При проведении дальнейших испытаний, блок рабочих органов с индивидуальными фрикционными предохранителями и упругими нажимными элементами был отрегулирован при помощи динамометрического ключа на номинальный момент срабатывания, равный 100 Нм. При частоте вращения 340 мин-1 произведено 5000 срабатываний по 5 с каждое. В момент достижения температуры нагрева элементов предохранителей 50...60 0С производили их охлаждение.

Для окончательного выявления работоспособности и надежности предохранительных устройств с упругими нажимны-

ми элементами, после завершения лабораторных испытаний, выполнили замер регулировочного момента, который составил 96 Нм.

Разборка и последующее измерение геометрических параметров рабочих элементов предохранителей показал следующие результаты: толщина фрикционных элементов составила hфр = 4,53 мм, толщина упругих резиновых элементов -hр = 5,57 мм. Производя внешний осмотр

фрикционов, трещин и сколов обнаружено не было, упругий элемент, выполненный из резины, также находился в хорошем состоянии.

Из полученных результатов видно (табл. 2), что за время испытаний на ресурс произошло незначительное увеличение толщины упругого элемента, и уменьшение толщины фрикционов, что и привело к некоторому (на 4 Нм) снижению регулировочного момента.

Увеличение толщины упругого элемента, по всей видимости, связано с не-

Таблица 2

Результаты стендовых испытаний на ресурс предохранительного устройства

№ срабат. Время сраб., с Геометрические параметры (ширина), мм Передаваемый номинальный момент, Нм

упругий элемент фрикцион

1.15 100 5,53 4,66 100

20 100 5,53 4,62 99,5

240 1200 5,53 4,6 99,5

1200 6000 5,54 4,59 98,5

2400 12000 5,55 4,55 98

3600 18000 5,56 4,54 97

5000 24960 5,57 4,53 96

большим изменением физико-механических свойств резины, из-за ее постоянного нагрева в момент срабатывания предохранителей.

Анализ результатов проведенных испытаний надежности работы индивидуальных фрикционных предохранителей рабочих органов с упругими нажимными элементами показал положительный результат, так как отклонения их исследуемых параметров от первоначальных не превысили 10 %, что отвечает требованиям, предъявляемым для испытаний фрикционных предохранительных устройств на ресурс.

Библиографический список

1. Флик Э.П. Механические приводы сельскохозяйственных машин. М.,1984. 272 с.

2. Карамышев В.Р., Щеблыкин П.Н., Журавлев И.Н. Стенд для испытания предохранительных муфт лесохозяйствен-ных машин // Мат. моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесн. комплекса: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГЛТА, 2003. Вып.8. Ч.1. С.31-33.

3. Пат. №2138145 РФ, МКИ А01 В33/02. Фрезерная почвообрабатывающая машина / В.Р. Карамышев, О.Н. Логунов; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. опубл. 27.09.99, Бюл. № 27.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.