Силовая характеристика плоской эластичной муфты при закручивании и осевом смещении Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 620.17

СИЛОЗАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛОСКОЙ ЭЛАСТИЧНОЙ МУФТЫ ПРИ ЗАКРУЧИВАНИИ И ОСЕВОМ СМЕЩЕНИИ

Д. А. Ромзнюк, С. А_ Корнеев2, Е. С. Корнеев". М. В. Ваеькова" :ФГУП «Научно-производственное предприятие «Прогресс», г. Омск, Россия 3 Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия

Лннотсиия - Муфты входят в состав многих агрегатов и машин, в связи с чем актуальной становится задача создания нозых муфт их исследования. Целью исследования является исследование напряженно-дсформнрованного состояния композитной муфты при ее закручивании п осевом смешении. Задачи решаемые в работе: обоснование допущений и выбор пути исследования, создание расчетной модели, сравнение аналитического расчета с экспериментальными данными. Результатом исследования является зависимости реактивного усилил от угла закрутки муфты и осевого смешения полумуфт. Сравнение результатов расчёта с имеющимися экспериментальными данными подтвердило правомерность принятых упрощении.

Алючееме слова. вькоко>ластичная плоская муфта, решнокорлный диск, осевое смешение, закручивание, дискретная модель.

I. Введение

Муфты, входящие в состав многих агрегатов н машин, являются ответственными узлами, чаете определяющими надежность к долговечность всей машины. Они относятся к числу важнейших устройств, основное назначение которых - передача вращения и момента с одного зала на другой.

В современной технике, в том числе в нефтехимическом и нефтегазовое машиностроении широкое распространение нашли высокоэластичные муфтк с резиновыми и резино кордными упругими элементами [2], одной из перспективных конструкций которых является резннокордная плоская муфта, разработанная в ФГУП «НПП «Прогресс* и защищенная патентами Российской Федерации совместно со способом сборки резннокордного диска. Резннокордные плоские муфты ;РКПМ) позволяют передавать большие крутящие моменты, отличаются простотой конструкции, отсутствием трущихся поверхностей и осевых сил (при нагружении крутящим момен-тсм). нечувствительностью к лылк и влаге, способствуют снижению уровня внорацин и шума. РК11М ооладают высокими компенсирующими свойствами, дотекают значительные радиальные, осевые и угловые смещения ссединяемых валов в приводах, испытывающих статические и динамические нагрузки в широком диапазоне значении.

П. Постановка задачи

Наиболее потно разработанной математической моделью резнаокордных пластан н сболсчек является модель. базирующаяся на сезмсментной теории сетчатых оболочек. Данная модель имеет прикладное значение, так как резина обладает существенно меньшей жёсткостью, чем нити корда. Поэтому почти зся нагрузка воспринимается нитями корда. Резиновые покровные слои обеспечивают, главным образем. защиту пластин и оболочек от механических повреждений, а резиновые гермослои оболочек, находящихся под внутренним давлением. - кх герметичность. Б связи с этим можно предположить, что при достаточно малых деформациях рабочего элемента муфты нити корда ведут себя подоено слицам между ободом и ступицей велосипедного ксле-са. Подобная модель решнокордного диска является более простой, чем рассмотренная в [1]. Исследование ограничим случаем небольших углов закручшшпш полумуфт и пх осевых смещешш. чтобы определить об ласть применимости принятых упрощений через сопоставление результатов расчётов с имеющимися зкеперн-мента.-ьнымн данными. В частности, примером РКПМ является высокоэластична* муфта с резинокордным члемектом (диском пластиной пболпчкой) модели Н-197, игпо.ткчуемой и тягоик-х приводах теплово^оч и электровозов ЭП1. ЗП10. Резинокордный элемент муфты выполнен в виде пластины с расочен зоной толщиной 14 мм и двух бертов (наружного и внутреннего; толщиной 22 мм (рис. 2). Слои корда марки 23КНТС, симметрично расположенные относительно радиуса пластины, имеют два направления. Число слсёв корда одного направления равно 5. Нити корда, практически прямолинейные, составляют с радиусом острый угол, величина которого уменьшается от внутреннего диаметра к наружному диаметру пластаны. Конструкция резниокордно го диска с перекрещивающимися смежными слоями нитей корда под углом 15 градуссв. направленными от

внутреннего к внешнему диаметрам диска, н способ сборки резинокордного диска защищены патентами Российской Федерации.

Ш. Теория

Рис 1. Схема расположения нитей корда в оболочке

Из рисунка (рнс.1; видно, что при углах закручивания муфты, не превышающих угла равного перекрещивания нитей, работают только нити корда одного направления. Как показали экспериментальные и расчетные исследования [1], угол закрутки при номинальной нагрузке не превышает семь градусов, а для нагрузки 7 кНм угол составляет примерно одни градус. В связи с этим будем исследовать нити корда только одного направле-

нить к орд о

А-А

ния.

Рис. 2. Нить корда в муфте до деформирования

Определим нача.а±.ную длину ниш (до деформирования, рис.2) ш 1соме1рии видно, но величина угла и составляет: а = у + у откуда у = а -По теореме синусов имеем:

г я г я

или-

з>п(у) з«п(180—о) зт(у) зт(а)"

Из последних двух выражении определим:

у = а - агсБт |^яп(а)]. Начальную длину ниш определяем но 1 сор см с косинусов

10 = ^г- + я- - 2гясоб(у). При закручивании муфты на угол с, меняется положение и длина нити корда (рнс.2).

Изменение конфигурации при закручивании муфты из геометрии (рис. 2) видно:

Длина и удлинение нити при злкручииянии муфты будут следующие •

1т = + я- - ггЯсоБСр), Ат = 1т — 1о-

При последующем осевом смещении одного из колец муфты X (рнс. 2) деформация нити составляет:

¿03=1-1»,

где 1 = ^ - длина деформированной ннтн

по закону- Гука при растяжении определим величину усилия оказываемого на нить:

Р = (Дт + Д05)Е1

где Е - модуль Юнга корда. Р - площадь нити ксрда. Величина осевого солротнвлення муфты составляет:

Р03 = Р5т(6).

1\г Результаты экспериментов Результаты расчета н экспериментальные данные приведены на рнс 3

15

Рог, кН

10

• _ ♦

У у! ■ ' ке' . - Г-

4 .•Л'.....- _ / , Т ( '

10

Рнс. 3. Зависимость осевой силы от осевого перемещения: сплошная линия - расчёт; • - эксперимент

VL Выводы И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведённого исследования и последующего сопоставления результатов расчёта с имеющимися экспериментальными данными установлено, что резинокордный днск. используемый в качестве рабочего элемента высокоэластичнон плоской муфты, допустимо моделировать без учёта влияния слоёв резины, считая, что всю приложенную нагрузку воспринимают нити корда, работающие негавнснмо друг от друга. При этом обеспечивается достаточная для практики точность при деформациях в диапа!оне значений. допускаемых техническими условиями.

Список ЛИТЕРАТУРЫ

1. Komeev S. A., Korneev V. SL Dyichev V. A.. Vaskova М. V. Flat shell stress-strain state calculation И Procedia Engineering. 2015* 113. P. 270-275.

2. Klinientyev E. V.. Zvonov A. O., Gbdmva E. U. Rubber-cord cushions application in modern engeineeging if Dynamics of Systems. Mechanisms and Machines (Dynamics): EEEE Conference Publications. 2014.P. 1—5.