CC BY
24
УДК [630*:65.011.54]:621.825
Р.Г. Боровиков, П.Н. Щеблыкин, Н.А. Бородин, И.В. Четверикова
Боровиков Роман Геннадьевич родился в 1981 г., окончил в 2003 г. Воронежскую государственную лесотехническую академию, кандидат технических наук, ассистент кафедры деталей машин и инженерной графики ВГЛТА. Имеет 16 печатных работ в области совершенствования узлов и деталей машин и оборудования лесного комплекса.
E-mail: borovikov_roman@mail.ru
Щеблыкин Павел Николаевич родился в 1979 г., окончил в 2001 г. Воронежскую государственную лесотехническую академию, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры деталей машин и инженерной графики ВГЛТА. Имеет 25 печатных работ в области совершенствования узлов и деталей машин и оборудования лесного комплекса. E-mail: pavel 79.08.31@mail.ru
Бородин Николай Александрович родился в 1960 г., окончил в 1986 г. Воронежский лесотехнический институт, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой деталей машин и инженерной графики Воронежской государственной лесотехнической академии. Имеет 66 печатных работ в области совершенствования узлов и деталей машин и оборудования лесного комплекса. E-mail: dmig@vglta.vrn.ru
Четверикова Ирина Владимировна родилась в 1975 г., окончила в 1997 г. Воронежскую государственную лесотехническую академию, кандидат технических наук, доцент кафедры деталей машин и инженерной графики ВГЛТА. Имеет 38 печатных работ в области перевозки измельченной древесины. E-mail: chivles@rambler.ru
ЗАЩИТА КАРДАННОЙ ПЕРЕДАЧИ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН ОТ ПЕРЕГРУЗОК
Предложена конструкция предохранительного устройства карданной передачи ле-сохозяйственных машин, представлены стендовые экспериментальные результаты его работы.
Ключевые слова: предохранительное устройство, динамические нагрузки, упругий элемент, жесткость, демпфирование.
Лесохозяйственные машины, работающие в довольно сложных условиях, достаточно часто подвергаются перегрузкам (попадание в рабочие органы пней, корней, порубочных остатков и т. д.), что свидетельствует о необходимости защиты рабочих органов и приводов машин. Для этого применяют различные предохранительные устройства, которые должны обеспечивать удобство в обслуживании, регулировку, смазку, устранение неисправностей, легкость монтажа и демонтажа.
При создании но-
А
вого предохранительного устройства нужно учитывать надежность и долговечность, так как с увеличением срока службы уменьшаются расходы на эксплуатацию и ремонт машин. Однако многие существующие конструк-
1
2
3
4 5
¡ШШ:
А-А
2
7
ции карданных предохранительных устройств обладают рядом недостатков, в том числе большой динамической нагружен-
ностью [1, 3]. В разрабо- Рис. 1. Карданное предохранительное устройство танной нами конструкции
предохранительного устройства карданного привода лесохозяйственной машины (рис. 1) динамические нагрузки снижаются благодаря упругим элементам, которые позволяют уменьшить жесткость линий передач, а также повысить демпфирование.
Предохранительное устройство состоит из свободно установленной вилки 1 на валу 2 и втулки 3, выполненной в виде ступицы с упругим элементом 7 и перемещающейся по шлицам. Между вилкой 1 и втулкой 3 установлены двухкулачковые шайбы 6, одна из которых закреплена в упругом элементе 7 втулки 3. Шайбы прижимаются цилиндрической пружиной 4, контактирующей с навинчиваемыми на вал регулировочными гайками 5.
Предохранительное устройство работает следующим образом. При нормальном режиме движение передается с фигурной вилки 1 на вал 2 через упругий элемент 7 втулки 3 при помощи двухкулачковых шайб 6.
При возникновении перегрузки вал 2 и втулка 3 останавливаются, втулка сжимает пружину, зубья шайб выходят из зацепления. Предохранительное устройство срабатывает с последующей пробуксовкой.
Для оценки влияния упругих неметаллических элементов, используемых в предохранительном устройстве карданного привода лесохозяйствен-ных машин [4], на динамические нагрузки были проведены экспериментальные исследования на специальном стенде [2]. Разработанное устройство сравнивали с существующим. Диапазон частоты вращения (п) изменялся от 340 до 680 мин"1. Данные экспериментальных исследований представлены на рис. 2.
Из графиков видно, что увеличение частоты вращения приводит к возрастанию динамических нагрузок в системе как для предохранительного устройства с упругими элементами, так и без них, при этом характер изменения для обоих типов устройств одинаков.
Рис. 2. Зависимость максимальных динамических нагрузок от частоты вращения: 1, 2 - соответственно для существующего и разработанного предохранительных у стройств; 3 - теоретическая
При частоте вращения 340 мин"1 и стопорении рабочего органа у предохранительного устройства с упругим элементом значение динамических нагрузок составляло 188 Н-м. С дальнейшим увеличением частоты вращения они возрастали и при 680 мин"1 достигали 362 Н-м. Закономерность изменения нагрузок для обоих типов предохранительных устройств эквидистантна. Однако для системы с существующим устройством при частоте вращения 340 мин"1 они были равны 260, а при 680 мин"1 - 540 Н-м.
Анализируя результаты исследования, можно увидеть, что при срабатывании кулачкового предохранительного устройства возникают значительные динамические нагрузки, особенно при больших скоростях. При изменении частоты вращения от 340 до 680 мин"1 для системы стенда, включающей предохранительное устройство с упругим элементом, максимальные динамические нагрузки увеличились в 1,93 раза, для системы с существующим предохранительным устройством - в 2,07 раза, что и следовало ожидать. Однако максимальные динамические нагрузки, возникающие при срабатывании предохранительного устройства с упругим элементом, ниже, чем у существующего. Это связано с тем, что упругий элемент уменьшает жесткость системы и увеличивает ее демпфирование.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бородин Н.А. Защита выкопочных лесохозяйственных машин от перегрузок размыкающимися муфтами предельного момента: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Воронеж, 2000. - 18 с.
2. Карамышев В.Р., Боровиков Р.Г. Стенд для испытания предохранительных муфт карданных приводов лесохозяйственных машин // Лес. Наука. Молодежь - 2004: сб. материалов по итогам науч.~исслед. работы молодых ученых за 2004 год, посвященный 75~летию со дня рождения профессора А.В. Веретенникова. - Воронеж, 2005. - С. 137-139.
3. Карамышев В.Р., Нартов П.С. Повышение надежности работы предохранительных муфт лесохозяйственных машин. - Воронеж: Изд~во ВГУ, 1993. - 140 с.
4. Пат. на полезную модель 62680 РФ, МКИ F 16Д 7/04. Карданная предохранительная муфта / Р.Г. Боровиков, П.Н. Щеблыкин; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2006125998/22; зявл. 17.07.2006; опубл. 27.04.2007, Бюл. № 12. - 3 с.
R.G. Borovikov, P.N. Shcheblykin, N.A. Borodin, I.V. Chetverikova Overload Protection of Cardan Gear of Forest Machines
The design of cardan gear safeguard for forest machines is provided; bench testing results of its work are presented.
Keywords: safeguard, dynamic loads, elastic element, rigidity, damping.
