Анализ работы механизмов свободного хода (МСХ) позволяет установить следующие режимы работы: быстротечное заклинивание, продолжительное заклиненное состояние (рабочий ход), расклинивание (быстротечное), свободный ход (холостой режим).
По характеру действий МСХ можно разделить на три группы:
– МСХ с частыми включениями до 100 включений в секунду для импульсных механических передач (вариаторы, инерционные трансформаторы вращающего момента и др.), в которых периоды заклиненного состояния чередуются с небольшими периодами свободного хода;
– МСХ комплексных гидротрансформаторов ряда строительно-дорожных машин работают циклически с частотой, не превышающей 10 включений в минуту [1, 3]. В этих МСХ периоды заклинивания и заклиненного состояния чередуются с незначительными по времени периодами свободного движения;
– МСХ автоматических коробок передач, механизмов подач металлорежущих станков и др. работают с длительным периодом свободного хода, превышающим более половины времени их эксплуатации.
При передаче больших вращающих моментов широко применяются МСХ снабженные сепараторами с цилиндрическими роликами. Для таких МСХ важным является режим свободного хода. Именно здесь характер движения подпружиненного сепаратора с роликами обусловливает потери в МСХ на трение и износ его рабочих элементов, готовность к заклиниванию. Кроме этого, движение сепаратора с роликами оказывает влияние на длительность цикла работы и предельную частоту включения, что имеет решающее значение для механизмов первой группы.
Естественно положить, что уменьшить влияние износа на сопряженных поверхностях можно добиться при бесконтактном режиме работы МСХ.
Для роликовых МСХ с индивидуальными прижимными устройствами период свободного движения достаточно изучен теоретически и экспериментально [1, 3]. Применение сепараторных прижимных устройств МСХ позволяет повысить нагрузочную способность и избавиться от колебаний ролика в МСХ с индивидуальными прижимами.
Можно констатировать, что, несмотря на большие возможности сепараторных МСХ, они нашли ограниченное применение в технике из-за их малой изученности.
Целью настоящей работы является изучение режимов работы МСХ с сепараторами, их анализа и установки условий для обеспечения заданных режимов работы.
В связи с вышеизложенным поставим следующие задачи:
– исследование условий начального движения сепаратора с цилиндрическими роликами относительно звездочки при заданном прижимном усилии;
– определение величины прижимного усилия, обеспечивающего контактный или бесконтактный режимы функционирования МСХ в свободном
движении в зависимости от величины угловой скорости вращения сепаратора;
Расчетные схемы МСХ с сепаратором для наиболее общего случая движения представлены на рис. 1. МСХ состоит из внутренней (рис. 1 а) или наружной (рис. 1 б) звездочки 2, цилиндрической обоймы 1, цилиндрических роликов 3, которые размещены в сепараторе 4. Сепаратор связан со звездочкой посредством пружины 5. Обойма и звездочка вращаются с переменными угловыми скоростями и, а ролики вращаются вокруг своих осей с угловой скоростью , на ролики и сепаратор действуют силы и моменты сил .
Период свободного движения сепаратора 4 с роликами 3 в широкую часть клинового пространства (рис. 1) наступает всегда в зависимости от направления угловых скоростей обоймы и звездочки и их отношения.
а) б)
Рис. 1. Схемы роликовых механизмов свободного хода: а – с внутренней звездочкой; б – с наружной звездочкой
Для расширения области применения МСХ с сепараторами, необходимо определить условия, при которых ролики будут находиться в контакте с поверхностями обоймы и звездочки, готовые к заклиниванию. Важно также обеспечить перемещение роликов совместно с сепаратором в широкую часть клинового пространства при длительном свободном движении (бесконтактное). При этом уменьшаются потери на трение роликами с поверхностями звездочки или обоймы и соответственно – износ трущихся поверхностей. Следует отметить, что эти условия движения особенно для подпружиненного сепаратора не всегда выполняются. Они в большей степени зависят от значения начального прижимного усилия пружины , величины угловой скорости звездочки , а также от сил трения, возникающих в контактах роликов с поверхностями обоймы и звездочки. Влияние сил трения в значительной мере зависит от состояния поверхностей контакта и от относительного движения роликов в сепараторе.
В связи с изложенным возникает задача нахождения условий, обеспечивающих перемещение сепаратора с роликами в широкую часть клинового пространства. Для определения условий начала движения сепаратора с роликами рассматриваем наиболее общий случай, а именно – обойма и звездочка МСХ подвижны и ролики вращаются вокруг своих продольных осей.
Введем следующие обозначения:
Силы инерции ролика, момент силы инерции и момент силы трения сепаратора в выражениях (3), (4) определяются формулами:
В МСХ с длительным периодом свободного движения, потери на трение можно уменьшить, обеспечивая отсутствие контакта роликов с внутренней звездочкой или обоймой – бесконтактный режим работы.
Значение начального прижимного усилия, при котором ролики теряют контакт со звездочкой в МСХ с внутренней звездочкой, можно определить выражением (15), а для МСХ с наружной звездочкой, когда ролики отрываются от внутренней обоймы выражением (16). Графики на рис. 2 позволяют определить зоны контактного движения роликов со звездочкой и обоймой, а также выхода МСХ на бесконтактный режим работы.
Рис. 2. Графики изменения прижимных усилий:
1, 2, 3 – с внутренней звездочкой; 4, 5, 6 – с наружной звездочкой
Изменяя величины, входящие в выражения (9), (10), (15), (17) можно влиять на расположение зон функционирования МСХ в свободном движении.
Выводы:
- Качественный характер изменения прижимных усилий, гарантирующих контактное движение роликов или обеспечивающих потерю внутреннего контакта, одинаков.
- Контакт роликов с рабочими поверхностями обоймы и звездочки определяется зоной, находящейся над расчетной кривой (рис. 2), так как ниже ее ролики теряют контакт.
- Ускоренное движение звездочки, (рис. 1), обусловливает действие сил инерции сепаратора с роликами в узкую часть клинового пространства. Замедленное движение звездочки способствует выводу роликов в широкую часть клинового пространства, поэтому прижимные усилия существенно возрастают (рис. 2).
- При проектировании МСХ, в которых по условиям функционирования требуется постоянный контакт роликов, следует использовать механизм с внутренней звездочкой и по формуле (10) определять прижимное усилие сепараторного прижимного устройства. Для бесконтактных МСХ рационально применять наружную звездочку и согласно выражению (18) определять .
Список литературы
- Мальцев В.Ф. Роликовые механизмы свободного хода / В.Ф. Мальцев – М.: Машиностроение, 1968. – 416 с.
- Механические передачи вертолетов/ Бушмарин Л.Б., Дементьев П.П., Иоффе Г.И. и др.; Под ред. В.Н. Кестельмана. – М.: Машиностроение, 1983. – 120 с.
- Пилипенко М. Н. Механизмы свободного хода / Пилипенко М.Н. – М.: Машиностроение, 1966. – 287 с.[schema type=»book» name=»ВЛИЯНИЕ ПРИЖИМНОГО УСИЛИЯ СЕПАРАТОРА НА РЕЖИМЫ РАБОТЫ МЕХАНИЗМА СВОБОДНОГО ХОДА» description=»В работе исследовано влияние прижимного усилия на режимы работы сепаратора механизмов свободного хода относительно звездочки. Составленные физическая и математическая модели позволили получить необходимые выражения для анализа характера движения сепаратора в зависимости от прижимного усилия на сепараторе, от угловой скорости звездочки и ее неравномерности вращения. Приведены графики зон контактного движения роликов и выхода их на бесконтактный режим работы. Установлено, что при устойчивых режимах работы путем изменения значения прижимного усилия можно обеспечить заданный режим работы, а при неустойчивых режимах работы дополнительно и моментом инерции сепаратора.» author=»Амбарцумянц Роберт Вачаганович, Ромашкевич Сергей Александрович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-25″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_31.10.15_10(19)» ebook=»yes» ]