CC BY
45
УДК 621.825.8
С.А. Сергеев (Курск, КурскГТУ)
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЯ ЦЕПНЫХ МУФТ
Рассматривается подсистема проектирования цепных муфт как основное объектно-ориентированное структурное звено САПР, обеспечивающее проектирование различных типов муфт с оптимальными технико-экономическими характеристиками
Цепные муфты являются муфтами общего назначения и широко распространены в различных отраслях машиностроения. Например, число цепных муфт, выпускаемых ежегодно только сельхозмашиностроением, составляет около 1,5 млн шт. однако срок их службы в большинстве случаев составляет 30 - 50 % ресурса машин [1]. Основная цель исследования цепных муфт - создание инженерного метода выбора типоразмееа муфты в соответствии с условиями монтажа и работы, а также заданным сроком службы.
Для решения поставленной задачи разработана основная программа «БАТЯМ» [2] для реализации на 1ВМ РС-совместимой ЭВМ, позволяющая осуществлять синтез и анаиз цепных муфт. Программный продукт, включающий ряд взаимодействующих подсистем, преднзначен для процесса автоматизированного проектирования, конструирования и моделирования работы раличных видов цепных муфт с оптимльными техникоэкономическими xaрaктeтистикaми. Программа состоит из пакета прикладных программ (проектных модулей), предназначенных для машинной реаизации всего комплекса инженерных расчетов, начина с определения параметров цепных муфт (их входных паламетров) и конча структурнопараметрической оптимизацией этих изделий. В программу включены модули, обеспечивающие экономические расчеты, в том числе расчет эффекта от повышения надежности цепных муфт. Организация связей внутри подсистем предусматривает как совершенствование ее отдельных модулей, так и развитие всей подсистемы за счет включения в нее новых звеньев. Решение проектных задач с использованием составных программных модулей можно осуществлять как для отдельного вида муфт, так и в комплексе, сравнива между собой показатели качества муфт, т.е. выполняя их с тру ктурно- парам етрич ескую опти миз ацию.
Основное взаимодействие пользователя и программы строится посредством набора дилоговых окон (рис. 1).
Результат машинного синтеза и анаиза цепных муфт - выпуск комплекта конструкторско-технологической документации, необходимой для их качественного изготовления.
По результатам расчета пр°изводится построение трехмерной модели спроектированной цепной муфты в системе Компас - График V8 Plus
(рис. 2).
Г Система автоматизированного инженерного расчета цепных муфт
| Выполнить расчет Справка
"L
Печать результатов расчета Печать исходных данных Сохранить в файл Выход
Осевое смещение, мм; і
Вращающий момент, Н*мм: |500
Частота вращения, об/мин; |l500
Длина промежуточного вала too
Характер нагрузки [постоянный A
Срок службы, лет: Р
Рабочих дней в году poo
Рабочих часов в день: ;o
Рис. 1. Пример диалоговых окон: ввод исходных данных
Рис. 2. Пример диалоговых окон: трехмерная модель цепной муфты
Основная программа позволяет представить по желанию пользователя выходные параметры исследуемых муфт по одному из вариантов:
- первый вариант - печатаются выходные параметры одной муфты, обеспечивающей минимальное значение Су;
- второй - печатаютсс паааметры всех исследуемых муфт, в порядке возрастания среднегодовых стоимостных потерь длл последующего их анаиза проектировщиками.
Для оценки степени изнашивания зубьев звездочек по результатам их обмера в процессе испытания и (или) эксплуатации цепных муфт в со-
3S
ответствии с предложенными математическими моделями разработана программа AКЗК [3].
Данна программа состоит ир двух подпрограмм, функциональное назначение которых следующее: с помощью подпрограммы ЛКБК 1 устанавливаем минимаьно допустимую толщину зубьев точек по заданной степени их изнашивания, а подпрограмма 2 позволяет определять
степень изнашивания зубьев и по этой причине браковать звездочки.
Будем считать, что в реззльтате износа зуба на величину \ радиус кривизны рабочей части профиля (рис. 3)
ги =г + \,(1)
причем
К = хРгк . (2)
Рис. 3. Расчетная модхь к оценке изнашивания зубьев
В этой связи решим две взаимосвязанные задачи: во-первых, зада-вась величиной х, определим толщину изношенного зуба; во-втoлых, при известной толщине изношенного зуба оценим степень его износа (найдем х). Согласно рис. 3 толщина неизношеннош зуба
Нз = 2.ВЕ,
а толщина изношенного зуба в случае, когда муфта используется в реверсивном приводе (зуб имеет односторонний износ),
Нз = БЕ + Б'Е , (3)
причем
ЕЕ = гт Бт(0,5т + рп); (4)
В Е = гп Бт(0,5т - р п). (5)
Здесь приняо, что г2и = ггп и Ни = г^ - г2п. По аналоги с вышерассмотренным геометрическим расчетом рабочего зацепления
гп ф=г 8т(5 + Ри) - х1; И]
Ггп С0Э фп =— С0$(5 + Ю +У1 +Ггп ,(б) \ где ри - угол, определяющий положение точки Е на рабочей части профиля зуба.
Реша эту систему уравненй, получим
р„ = 2аг^|[л / (Б-С1 )]+у1[Л /(Б - С )2 + (Б+ С)/(Б-С}|-5,(7)
где А = ~х\,Б=У1 + ггп;С1 =(г?п -А2 - Б2-г2)/(2ги).
Тогда из уравнения (6, а)
Ри = яташ {[г вт(5 + ри) - х1]/ ггп }. (8)
По анаогии с ииоженным имеем
Ри = агсэт1 эш(5 + (Зм)- Х1 / гт }, (9)
где
К = 2arctg{[А/(Б - С1)]+ л1[Л/(б - С{) + (Б + С[)/(Б - С) - 5 . (10)
Здесь
Если известны кз и Нз , то находим
с1 =(4-А2-Б2-г2)/(2ги). (11)
ВЕ =Из-0,5Из. (12)
Тогда согласно рис. 3
ри = 0,5т - агсэт(В Е / гп) (13)
и
ги=(гт ^ Ри + х1)/sin(5 + PJ, (14)
причем при определении ги в качестве первого приближения принимаем
Ри = Рм .
Исходными данными при решении первой задачи являются следующие величины: Х1, У1, г, г2п, 5, т,Рг^ = Рсъ и х. Алгоритм решения этой
задачи такой:
1) по формуле (7) определяем Ри ;
2) по формуле (8) находим ри;
3) по формуле (4) рассчитываем ВЕ ;
4) определяем hu и ги по формулам (1) и (2);
I I
5) находим Q, Р^ и сри соответственно по формулам (11), (10) и (9);
6) по формуле (5) рассчитываем D E ;
I
7) определяем по формуле (3) h3.
При решении второй задачи исходными данными являются
Х1,y1,п,rzn,5,1,Pzh =Pch,h3,h3 и [x]. Алгоритм решения этой задачи следующий:
1) по формуле (12) рассчитываем D E ;
I
2) по фоомуле (13) находим ри;
3) методом последовательных приближений по формуле (9) с учетом (11) и (10) определяем ru ;
4) рассчитываем линейное изнашивание зубьев
h = r — r ■
,1и 'и ' ’
5) определяем степень изнашивания зубьев
Х = ^ / Pzh;
6) производим проверку Х <[х].
Решение данных задач с использованием составных программных модулей можно осуществлять как для звездочек, так и доя звездочек-полумуфт.
Результат машинного расчета допустимого износа и оценки степени износа зубьев звездочки - выпуск комплекта конструкторско-технологической документации, необходимого для своевременной замены вышеукаанной детали.
Архитектууа программного комплекса информационной системы построена с использованием технологии «клиент-сервер». Выбранный подход, а также используемые инструментаьные сседства позволяют достичь приемлемого быстродействия работы приложения, обеспечить его надежное функционирование, масштабируемость и удобство использования.
Формирование структуры ба данных информационной системы в соответствии с концепцией CALS позволяет при использовании в процессе эксплуатации специдоизированного интерфейса обмена данными STEP интегрировать раработанный пакет с раличными CAD/CAM системами.
В заключение отметим, что на основе созданной системы разработаны и изготовлены обрацы новых конструкций цепных муфт, а также модернизированной звездочки дол цепной муфты, защищенных патентами Российской Федерацш! [4-6]. Кроме того, она использована при проектировании и изготовлении цепных муфт для ряда промышленных предприятий, в частности, для ОАО «Геомаш» (Россия, Курска обл., г. Щигры).
Библиографический список
1. Сергеев С.А. Повышение эффективности автоматизированного проектирования цепных муфт на основе создания ж математической модели: дис. ... канд. техн. наук / Сеегеев С. А. - М., 2007. - 215 с.
2. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006613694 Российска Федерация. Система автоматизированных инженерных расчетов цепных муфт / Учаев П.Н., Емельянов С.Г., Сергеев С.А.; заявитель и патенообладатель Курск.ГТУ. - Зарегистрир. в Реестре прогр. для ЭВМ 24.10.2006.
3. Свидетельство об официаьной рчит}/™ программы для ЭВМ №2007612399 Российска Федерация. Автоматизированный контрол степени изнашивания зубьев звездочек / Учаев П.Н., Емельянов С.Г., Сергеев С.А.; завитель и патентообладатель Курск.ГТУ. - Зарегистрир. в Реестре прогр. для ЭВМ 07.06.2007.
4. Пат. №55059 Российская Фeдeлaция, МПК Е16Б 3/54. Звездочка цепной муфты / Учаев П.Н., Емельянов С.Г., Сергеев С.А.; заявотель и па-тенообладатель Курск.ГТУ. - №2006107594/22; заявл. 10.03.2006; опубл.
27.07.2006 Бюл. №21. - 3 с.: и.
5. Пат. №55905 Российска Федерация, МПК Е16Б 3/54. Цепная муфта/ Учаев П.Н., Емельянов С.Г., Сергеев С.А.; завитель и патенооб-ладатель Курск.ГТУ. - №2006110055/22; заявл. 28.03.2006; опубл.
27.08.2006 Бюл. №28. - 4 с.: и.
6. Пат. №60157 Российская Фeдeчaция, МПК Е16Б 3/54. Комбинированная упруго-цепная муфта / Учаев П.Н., Емельянов С.Г., Сергеев С.А.; завитель и патенообладатель Курск.ГТУ. - №2006110740/22; заявл. 03.03.2006; опубл. 10.01.2007 Бюл. №1. - 4 с.: и.
Получено 17.01.08.
УДК 621.822.5+621.822.6
Л.А. Савин, А.М. Анохин, С.В. Майоров (Орел, ОрелГТУ)
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ
Рассмотрено решение проблемы по обеспечению работоспособности опор жидкостного трения роторов насосных агрегатов для перекачки маловязких нефтепродуктов. Предложены математические модели расчета несущей способности гидродинамических подшипников с осевой подачей давлений и гибридных гидростатодинамических подшииннкоя с точечными питающими камерами.
Роторные насосы получили широкое распространение в нефттной промышленности, авиации, водном транспорте. Он прeднлнaчeны для
