CC BY
10
3. ТЕХНОЛОГИ! ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 621.81.001.6 Проф. М.П. Мартинщв, д-р техн. наук -
НЛТУ Украти, м. Львiв; астр. Р.Р. 1васечко -
Терноптьський НТУ
ОБГРУНТУВАННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТР1В СПЕЦ1АЛЬНО1
ЧЕРВ'ЯЧНО1 ПЕРЕДАЧ1
Запропоновано конструкщю спещально'1 черв'ячно'1 передачi. Розроблено мате-матичну модель передачi. Наведено залежносп для визначення основних геометрич-них та силових параметрiв та обгрунтовано 1'хш основнi значення. Встановлено, що представлена конструкцiя черв'ячно'1 передачi е роботоздатною i може використову-ватися у великогабаритних та спецiальних вузлах машин. Для вибору основних пара-метрiв передачi застосовують спецiальнi граф1ки.
Основними елементами машин та мехашзм1в е передач^ Провщне мю-це в конструюванш машини займають черв'ячш передачь Черв'ячш передач1 здшснюють передавання обертового руху м1ж валами, ос яких утворюють в простор1 прямий кут, а також мають важливу властивють - самогальмування [1-4]. Однак традицшш черв'ячш передач1 мають цшу низку вад, основними серед яких е потреба використання для черв'яка та черв'ячного колеса дорогих матер1ал1в, а також складшсть обладнання та технологи виготовлення черв'яка 1 черв'ячного колеса. Для усунення цих вад запропоновано вдоскона-лено черв'ячну передачу [5].
Для оцшювання мщносп та на-дшносл черв'ячноi передач1 потр1бно ви-конати и силовий анал1з. Сили взаемоди м1ж витками черв'яка та зубцями колеса розподшяються вздовж лiнii iхнього контакту. Однак для спрощення розрахунюв можна замшити розподiлене навантажен-ня зосередженою силою [2, 4]. Тодi розра-хункову схему передачi можна представи-ти у вигляд1 двох контактуючих елемен-
тiв (рис. 1). Рис. 1. Розрахункова схема
Колову силу на черв'ячному колес черв'ячно1 передаш:
г 1 — черв'як; 2 — черв'ячне колесо;
визначають через обертовий момент о ,
^ ^ 3 - вал черв ячного колеса
2М о
d2
(1)
де: Моп - опорний момент, що виникае на валi колеса передачу d2 - дiаметр
колеса.
Колова сила на черв'яку дорiвнюе осьовiй сит на черв'ячному колесi
Ъ = ■ гяу, (2)
де у - дiлильний кут шдшмання витка черв'яка [2, 4]. Радiальна сила визначаеться зi залежност
Ъг = Ъа ■ г^а, (3)
де а - кут зачеплення у площит, перпендикулярны до ос колеса, рекомен-дуеться приймати а = 200 [2-4].
Для визначення зусиль, що дають на зубцi передачi та 1х деформацiй необхiдно розглянути передачу в процесi И роботи з врахуванням динамiчних навантажень.
Спецiальну черв'ячну передачу можна розглядати, як мехашчну систему, що мае чотири ступеш вiльностi. Для отримання рiвнянь коливань дина-мiчноl моделi використаемо рiвняння Лагранжа II роду, як можна представи-ти в такому виглядi [6, 7, 8]:
Ж
Жг Жг
Ж
Ж
Ж Ж
д__ дх
ду дТ , дг
дрр.
дт_
дх
дт_
ду дТ дг д__ др
дП дФ
дх дх
дП дФ
ду ду
дп дФ
дг дг
дп дФ
+0у;
(4)
др др
де: Т, П, Ф, Q = Qqi (г) - вщповщно кiнетична та потенщальна енерги, диси-пативна функцiя розсшвання; Q - узагальнена сила, що вщповщае узагаль-ненiй координатi qi.
Кшетичну енергiю системи можна визначити з залежностг
Т
1г
+-
V Жг у твг ■ 1Г + твк ■ I,
+ I к
Жр2 Жг
+1 \_(1вг + 1м ) ■ + 1вк ■ ш1 ] +
(5)
■ £((+х2 + ¿1) +
мг + м к
■ )
(ху,г)
4 2
де: 1Г; 1к; 1вг; 1вк; 1м - вiдповiдно, моменти шерци черв'яка, колеса, вала черв'яка, вала колеса та муфти; р; р; гщ; ш2 - кути повороту та кутовi швидкостi валiв черв'яка та колеса; твг; твк; 1Г; 1к - маси погонного метра та довжини валiв черв'яка i колеса; ; х1; ¿1 - вiдповiднi координати; и(х, у, г) -
можливi перемiщення в процес роботи черв'яка та колеса; Мг; Мк - вщпо-вщно маси черв'яка та колеса.
Можливi перемiщення черв'яка та колеса и(х, у, г) можна знайти на ос-
новi диференщальних залежностей
3. Технологiя та устаткування деревообробних шдприемств
65
du дш — +-= lx
dz dx
dv дш — +-= l
dz dy
yz-
(6)
Потенцiальну енергiю системи можна знайти, як суму роботи сил пружност в черв'ячнш передачi
П = 2С1 (xi - x2 )2 + 1С2 (( - y2)2 + 1 С3 (zi - z2 )
(7)
де: Q; C2; C3 - жорсткост пружних елементiв, що з'еднують окремi деталi в певних напрямках координатних осей (x, y, z).
Жорсткост контактуючо! пари черв'як - колесо залежать вщ парамет-рiв передачi. Швидкiсть ковзання витюв черв'яка по зубцях колеса спрямова-на вздовж дотично! до витка черв'яка i може бути визначена за формулою:
0,5a1 • di
vK
cos у
(8)
де: a1 ; di - вiдповiдно кутова швидюсть та дiаметр черв'яка; y - кут т-дiймання виткiв черв'яка.
Значш швидкостi ковзання в зачепленш спричиняють спрацювання та за!дання зубщв черв'ячних колiс. Пiд час виконання проектного розрахунку орiентовне значення швидкост ковзання можна визначити iз залежност [1, 2]
Vk
4a1 103
Wo
(9)
де: a1 - кутова швидюсть черв'яка, с 1; Моп - опорний момент на веденому валу передач^ Н • м.
Дисипативну функцш Ф можна розрахувати, використавши такий вираз:
1 2 1 2 1 2
Ф=2&(x1-x2) +"2&(( -y2) +2&( -z2) :
(10)
де: ju1; ju2; ju3 - коефщенти в'язкого опору (дисипаци) в певних напрямках руху передач^
Узагальненi збурювальнi зусилля визначаемо за виразами:
Q>
дЛ,
Fy .
Qx
dAFx
; Qz
dAFz
; Qa
дЛ
Ma
(11)
dy dx dz da
де: dAFx; dAFy; dAFz; дЛМа - елементарш роботи збурювального зусилля F на елементарних перемщеннях передачi, спричиненi приростом узагальне-них координат, вiдповiдно x,y,z,a. Тодi:
dAFx = -F • dx • sin (at + s); Qx = -F • sin (at + s); dAFy = -F •dy •sin (at + s); Qy = -F •sin (at + s); dAFz = -F •dz •sin (at + s); Qz =-F •cos (at + s); дЛма = (Мкр - Mr • Rr + MK • RK • g)).
(12)
Складовi частини системи рiвнянь Лагранжа II роду можна знайти, визначивши вiдповiднi похщт, так наприклад:
дТ ■ дТ
— = (МГ + Ык )• их\— = I•фр; дх дф
(Мг + Мк )• X;
& (дТ_л & \ дХ ,
^ = М • С(х2 -Х1);
дХ1
дФ
КдФ У
■ I • ф
дх1
= ^1 (ХХ2 - ХХ1).
(13)
Для ан^зу роботи черв'ячно! передачi основними параметрами можна прийняти [9]: Н - коефщент потужност^ що залежить вiд мiжосьовоl вщ-станi а та кутово! швидкост черв'яка сох; и - коефщент передавального числа и.
Як приклад, наведемо графiчнi залежност Н = /(с) та и = /(с).
Аналiз виконано для випадку: потужшсть на валу черв'яка N = 4кВт; переда-вальне число и = 24; передача нереверсивна; режим навантаження, легкий (рис. 2).
% (.В
И
ж № т
50
3
£
/
М а
о
—
д
в
10
ео
30 100 а)
ПО
СО, а1
№ *10 £ 0 30 4оо ф (А
б)
Рис. 2. Графти для вибору коефцента передавального вiдношення и та коефЩента потужностi Н черв'ячног передач1 а) Н = /(с); б) и = / (с);
1 - а = 100мм; 2 - а = 120мм; 3 - а = 150мм; 4 - а = 210мм; 5 - и = 15; 6 - и = 10;
7 - и = 6; 8 - и = 5
На основi наведених дослщжень можна зробити таю висновки:
1. Розроблено нову конструкцш спещально! черв'ячно! передачi, яка мае низьку собiвартiсть виготовлення i просту конструкцш, а також може мати практичне використання як у великогабаритних, так i у спещальних ме-хашзмах, захищена патентом Укра!ни на корисну модель, [5].
2. У результат експериментальних дослiджень встановлено, що представлена конструкщя черв'ячно! передачi е роботоздатною i може мати використання у великогабаритних та спещальних вузлах машин.
3. Для вибору основних параметрiв передачi можна скористатися гра-фжами рис. 2.
3. Технолопя та устаткування деревообробних шдприемств
67
Л1тература
1. Сандлер А.И. Производство червячных передач : справочник / А.И. Сандлер, С. А. Лагутин, А.В. Верховский. - М. : Изд-во "Машиностроение", 2008. - 272 с.
2. Павлище В.Т. Основи конструювання та розрахунок деталей машин. - Львiв : Вид-во "Афша", 2003. - 558 с.
3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - В 3-ох т. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1979. - 1982. - Т. 1. - 728 с.; Т. 2. - 559 с.; Т. 3. - 557 с.
4. Решетов Д.Н. Детали машин. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1989. - 496 с.
5. Патент УкраТни. Черв'ячна передача / 1.Б. Гевко, О.Л. Лящук, Р.Р. 1васечко, В.О. Дзюра : патент № 35248, МПК F 16 H1/16. Бюл. № 17. - 10.09.2008 р.
6. Ланець О.С. Високоефективш мiжрезонанснi вiбрацiйнi машини з електромагштним приводом. - Львiв : Вид-во НУ "Львiвська полпехшка", 2008. - 324 с.
7. Кшдрацький Б.1. Рацюнальне проектування машинобудiвельних конструкцш / Б.1. Кiндрацький, Г.Т. Сулим. - Львiв : Вид-во "К1НПАТР1 ЛТД", 2003. - 280 с.
8. Тимошенко С.П. Курс теории упругости. - К. : Изд-во "Наук. думка", 1972. - 501 с.
9. Заблонский К.И. Основы проектирования машин. - К. : Вид-во "Вища шк.", 1981. - 312 с.
Мартинцив М.П., Ивасечко Р.Р. Обоснование основных параметров специальной червячной передачи
Предложена конструкция специальной червячной передачи. Разработана математическая модель передачи. Приведены зависимости для определения основных геометрических и силовых параметров и обоснованно их основные значения. Установлено, что представлена конструкция червячной передачи является работоспособной и может использоваться в крупногабаритных и специальных узлах машин. Для выбора основных параметров передачи используются специальная графика.
Martinciv M.P., Ivasechko R.R. Substantiation of basic parameters of special worm-gear transmission
The construction of the special worm-gear is offered. The mathematical model of transmission is developed. Dependences are resulted for determination of basic geometrical and power parameters and substantiated their basic values. Described set that the construction of worm-gear is presented is capable of working and can be utillized in the large and special knots of machines. For the choice of basic parameters transmissions are utillized the special graphic arts._
2
УДК 674:621.928.93Викл. А.В. Ляшеник1, канд. тех. наук; проф. С.М. Лютий ,
д-р техн. наук; доц. Л. О. Тисовський2, канд. фн.-мат наук;
Л.М. Дорундяк1; ст викл. Ю.Р. Дадак2, канд. тех. наук
ПРО ДЕЯК1 ПРОБЛЕМИ ПРОЦЕСУ ОЧИЩЕННЯ ПИЛОПОВ1ТРЯНОГО ПОТОКУ У ЦИКЛОНАХ
Зроблено аналiз результат, яю були одержат завдяки математичному моде-люванню руху пов^ряних потоюв у циклош на 0CH0Bi piB^Hb Нав'е-Стокса, piB^H-ня нерозривносп потоку рiвнянь стану i рiвняння балансу тепла. Визначено основш напрями подальших дослщжень з удосконалення конструкцш циклонних сепарато-рiв. Встановлено, що ефектившсть процесу сепарацп тдвищуеться iз зростанням во-логосп повггря. Оскшьки сорбщя води на поверхш деревини вщбуваеться за лiченi мшсекунди, то здшснення дрiбнодисперсного розпилення невелико'1 кшькосп води всередиш циклона виглядае лопчним. У л^ературних джерелах описують невдалi результати таких експерименпв.
1 Коломийський полггехшчний коледж;
2 НЛТУ Украши, м. Львiв
