Теоретический анализ ударных процессов в храповом механизме свободного хода блочного типа с храповиком наружного зацепления Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

82

Л.В. Шенкман, С.Н. Козлова

УДК 621.83.069.2

Л.В. Шенкман, С.Н. Козлова

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УДАРНЫХ ПРОЦЕССОВ В ХРАПОВОМ МЕХАНИЗМЕ СВОБОДНОГО ХОДА БЛОЧНОГО ТИПА С ХРАПОВИКОМ НАРУЖНОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ

Храповый механизм свободного хода (МСХ) блочного типа - оригинальная и перспективная конструкция МСХ [1]. Было разработано несколько разновидностей блочных МСХ. Все они способны работать при высоких частотах вращения и обладают достаточно высокой нагрузочной способностью.

С целью получения оптимальных конструктивных параметров храпового МСХ блочного типа был проведен теоретический анализ всех разработанных конструкций.

При исследовании храпового блочного МСХ (рис. 1) наружного зацепления с профилем зуба образованным окружностью радиусом Rp анализ

- число зубьев храповика z = 2... 24;

- высота зуба храповика Н = 2.. .6 мм;

- усилие поджатая собачки Рир = 12,45 Н...60 Н;

- момент инерции собачки 1С= 5,44-10'8...

1,12* 105 кг-м2.

Оценка изменения анализируемого параметра проводилась при прочих неизменных параметрах. Полученные данные позволили, во-первых, оценить возможность замыкания МСХ при возникновении обратного импульса для различных режимов работы и конструктивном выполнении элементов МСХ, во-вторых, оценить величину контактных напряжений в период движения собачки для рассматриваемых режимов. В последнем слу-

Рис. 1 МСХ блочного типа с храповиком наружного зацепления

движения собачки МСХ проводился для следующих изменяемых параметров:

- частота оборотов храповика в диапазоне п = 1000...8000 мин'1;

чае необходимо оценить значения усилия, возникающего при соударении.

На графике (рис. 2), построенном по данным исследования, приведены кривые процесса после-

кН

8-

4-

1000 3000 5000 7000 п.мнн1

Рис. 2. Характер изменения двух последующих соударений собачки о поверхность зуба храповика.

Технология машиностроения

83

Рис. 3. Характер изменения контактных напряжений при изменении скорости вращения храповика

дующих двух соударений собачки о зуб храповика при изменении частоты оборотов храповика.

Напряжения наружного смятия в зоне контакта торца зуба храповика и собачки определяются по выражению [2]:

он =0.418

2q

Е\Е2 Е\ +Е2

Е\ Е2 /?1 +

_ max

где q =------ - удельное давление в зоне контак-

b

та; Ех,Е2 - модули упругости собачки и храповика; Rx,R2 - радиусы поверхностей контакта собачки и профиля зуба храповика. В расчетах приняты /?, =0,00Ьи и Rx,R2. Ниже приведены графики зависимости напряжений от различных факторов (рис. 3 - 6).

Рис. 4 Характер изменения контактных напряжений в зависимостиот высоты зуба храповика

Конечной целью анализа движения собачки является определение диапазона величин изменяемых параметров, ограничиваемых лишь значением контактных напряжений в зоне соударения собачки с поверхностью зуба храповика.

Для МСХ наружного с профилем образованным радиусом окружности при п = 1000...8000 мин'1 контактные напряжения хотя и растут, но остаются в пределах допустимых значений для легированных сталей [ан] = 5-103МПа.

Изменение числа зубье в храповика в пределах z — 2... 12 для таких МСХ не вызывает большого роста контактных напряжений, но увеличение z > 12 отрицательно сказывается на траектории движения собачки, проскакивающей через 1 -2 зуба, что вызывает снижение эффективности работы передачи.

Высота зуба храповика не должна превышать Н= 4 мм, в противном случае при высоких скоростях реально возрастание контактных напряжений выше допустимых.

Усилие предварительного поджатая пружины собачки до Р0 < 60 Н незначительно сказывается на траектории движения ее в режиме холостого хода, но значительно увеличивает механические потери в МСХ.

Высота зуба храповика влияет в первую очередь на скорость собачки в период соскока. С увеличением высоты зуба резко увеличиваются контактные напряжения в связи с ростом скорости соударения собачки. Из графиков следует, что при высоте Н>4 контактные напряжения оказываются

равными [стн ] и даже превышают его.

Момент инерции Jc собачки неотделим от ее длины, поэтому, большие значения Jc соответствуют большей длине собачки. Этот параметр не

превышает предельных [<JH ] в границах рассматриваемых значений Jc

84

Л.В. Шенкман, С.Н. Козлова

Рис. 5. Характер изменения контактных напряжений в зависимости от момента инерции собачки

Рис. 6. Характер изменения напряжения от предварительного поджатия пружины собачки

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Свид. №12445 РФ МКИ F16H 27/02 Блок микрохраповых механизмов. /Бондалетов В.П. и др. Заявл. 11.05.99г. Опубл. 10.01.2000г. бюлл. №1 -2с.

2. Писаренко Г.С. и др. Справочник по сопротивлению материалов .- Киев: Наукова думка, 1985 г.

3. Ионов В.Н., Огибалов П.М. Напряжения в телах при импульсном нагружении. - М.: Высшая школа, 1975 г.

Авторы статьи

Шенкман Людмила Владиславовна, канд.техн. наук, доцент каф. теории и конструирования машин ( Ковров-ская государственная технологическая академия им. В.А. Дегтярева), e-mail: kgtatikm@mail.ru

Козлова Светлана Николаевна, канд. техн. наук, доцент, зав. каф. теории и конструирования машин ( Ковровская государственная технологическая академия им. В.А. Дегтярева), , e-mail: kgtatikm@mail.ru