автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Обоснование параметров предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом

004613079 На правах рукописи

Бородина Марина Борисовна

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ МУФТ С ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ , МЕХАНИЗМОМ

Специальность 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 8 НОЯ 2010

Тула-2010

004613079

Работа выполнена в Старооскольском технологическом институте (филиале)

Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет МИСиС».

Научный руководитель: профессор, доктор технических наук

Савин Леонид Алексеевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Лопа Игорь Васильевич кандидат технических иаук, доцент Корнеев Юрий Степанович

Ведущая организация: ОАО «Оскольский электрометаллургический

комбинат» (ОАО ОЭМК)

Защита диссертации состоится «01» декабря 2010 г. в 15 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.271.10 при ГОУ ВПОТульском государственном университете по адресу: 300012, г. Тула, пр. Ленина, 92 (9-101)

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Автореферат разослан <<£<£» октября 2010 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Тяжело нагруженные технологические машины металлургической и горной промышленности обладают высокой динамичностью, вызванной технологическими параметрами работы машины, большими значениями энергии вращающихся масс, а также способностью двигателей развивать большие моменты. Среди рабочих нагрузок нередко встречаются нагрузки высокой интенсивности, вплоть до ударно-импульсных, носящие случайный характер. Это приводит к поломкам технологических машин, выходу из строя приводов и, как следствие этого, существенным потерям производства.

Предохранительные муфты приводов тяжело нагруженных машин, кроме обычных требований, должны обеспечивать ряд дополнительных: а) упругое демпфирование и рассеивание энергии кратковременных импульсных нагрузок (величина которых может превышать предельные значения); б) возможность быстрого восстановления муфты после ее отключения; в) приемлемые габаритные размеры и вес; г) безопасность для обслуживающего персонала; д) возможность передавать большие крутящие моменты (порядка 100 кНм).

Для защиты приводов таких машин в настоящее время используются многоштифтовые муфты со срезными элементами. Восстановление этих муфт после срабатывания занимает много времени (по опыту Оскольского электрометаллургического комбината от 2...3 часов до 2...3 смен). Отдельные попытки использования различных схем фрикционных и гидродинамических муфт показали довольно ограниченную сферу их применения.

Анализ способов защиты приводов тяжело нагруженных машин показал, что производство не располагает компактными самовосстанавливающимися предохранительными муфтами, способными передавать большее крутящие моменты. Поэтому задача разработки и исследования новых конст-рущий предохранительных муфт, используемых для защиты приводов тяжело нагруженных маши», является актуальной.

Настоящая работа выполнена при поддержке государственного Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе СТАРТ (Госконтракт № 3425р/5861 от 18.08.2005).

Объектом исследования является новый класс предохранительных самовосстанавливающихся муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом приводов тяжело нагруженных машин.

Предметом исследования являются закономерности работы предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом в процессе аварийного срабатывания.

Цель работы заключается в повышении эффективности защиты приводов тяжело нагруженных машин путём снижения аварийности и времени восстановления муфты за счёт разработки и обоснования параметров предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) Провести анализ известных схем и конструкций муфт и обосновать наиболее перспективное направление создания новых схем и конструкций муфт.

2) Разработать ноше структурные схемы и конструкции муфт, отвечающих поставленным требованиям.

3) Провести систематизацию муфт с учётом нового класса гидромеханических предохранительных муфт.

4) Установить взаимосвязи между конструктивным и параметрами элементов муфты и параметрами функционирования исследуемой муфты, разработав математическую модель муфты и проведя её исследования.

5) Разработать и создать макет муфты и экспериментальный стенд и провести экспериментал ьные исследования работы мак era муфты на стевде в режиме аварийного срабатывания.

6) Разработать методику расчёта параметров предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом применительно к тяжело нагруженным машинам.

Методы исследований. Разработка новых схем и конструкций проводилась с использованием методических подходов Теории решения изобретательских задач. Теоретические исследования базировались на фундаментальных положениях соответствующих разделов теоретической механики, дифференциального и интегрального исчисления, математического моделирования с применением пакт Matlab.

Экспериментальные исследования проводились на разработанном и изготовленном специализированном стенде с применением современной цифровой аппаратуры обработки данных, в частности платы АЦП L 154, и микропроцессорной техники. Программное обеспечение разработано на языке С++ в среде Borland С++ Builder 5.

Научная новизна заключается в выявлении закономерностей функционирования перспективной предохранительной муфты нового класса в процессе аварийного срабатывания путём разработки математической модели гидромеханической муфты с передаточным механизмом винт-гайка, позволяющей определить и обосновать рациональные конструктивные и рабочие параметры муфты, удовлетворяющие основным требованиям защиты приводов тяжело нагруженных машин.

Научные положения, выносимые на защиту:

1) Расширенная классификация предохранительных муфт, отличающаяся присутствием нового класса муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом, основанного на комплексе новых технических решений, в которых передача момента зацеплением обеспечивается за счёт избыточного давления неподвижной жидкости, а также реализуются функции упругого демпфирования и самовосстановления.

2) Математическая модель гидромеханической предохранительной муфты с передаточным дифференциальным механизмом типа винт-гайка,

основанная на совместном решении дифференциальных уравнений динамики передаточного механизма муфты и зависимостей, описывающий механическую характеристику электродвигателя и гидромеханику работы гидродемпфера, позволяющая описать динамику работы муфты на различных этапах её работы.

3) Закономерности процесса аварийного срабатывания гидромеханической предохранительной муфты и влияние на параметры функционирования муфты конструктивных и технологических параметров (геометрические размеры передаточного мехгмизма муфты, параметры гидросистемы муфты).

4) Методика и алгоритм расчёта гидромеханических предохранитель^ ных муфт, позволяющая определить рационапьные конструктивные параметры, удовлетворяющие требуемым характеристикам предохранительных-муфт приводов тяжело нагруженных маши!.

Достоверность полученных результатов обеспечивается корректностью постановки и формализации задачи, обоснованностью используемых теоретических зависимостей, принятых допущений и ограничений, применением апробированных методов решения и анализа, подтверждением качественным и количественным соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Практическая ценность заключается в том, что создан новый класс предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом, защищенных четырьмя патентами РФ на изобретения, в которых разработано 7 вариантов различных передаточных механизмов и 3 схемы гидросистем муфты. Изобретение по патенту РФ № 2186270 включено Федеральным институтом патентной собственности в Базу перспективных российских разработок (письмо ФИПС № 41-330-12 от 18.03.02). Получен патент на полезную модель экспериментального стенда. На малом научно-техническом предприятии ООО «СОПИН-Сервис» внедрены: методика расчёта гидросистемы гидромеханической предохранительной муфты; методика расчета основных параметров гидромеханической муфты с дифференциальным передаточным механизмом типа винт-гайка. Разработан макет муфты и экспериментальный стенд для проведения исследований. Исследование макета муфты на стенде подтвердило работоспособность нового класса муфт. Разработан эскизный проект конструкции гидромеханической муфты для привода ножниц горячей резки металла, применительно к производству Оскольского электрометаллургического комбината.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на региональной научно-практической конференции «Полвека Белгородской области: итоги., проблемы, перспективы», (Старый Оскол, 2003, 2005); научно-технической конференции ОАО «ОЭМК» (Старый Оскол, 2005); международной научно-практической конференции «Образование, наука, производство н управление» (Старый Оскол, 2006, 2009); IX Международной научно-технической конференции «Вибрационные машины и технологии» (Курск, 2010); 4-ом Международном научном симпозиуме «Ударно-вибрационные системы, машины и технологии» (Орёл, 2010). Диссерта-

ционная работа была рассмотрена и одобрена на расширенных заседаниях кафедр Орловского ГТУ и Юго-западного университета.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 1'7 печатных работ, в том числе получено 4 патента РФ на изобретения и патент на полезную модель. Работ, опубликованных в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных высшей аттестационной комиссией-2.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации 137 страниц, в том числе 47 иллюстраций, 3 таблицы, а также 24 страницы приложений. Список использованных литературных источников содержит 107 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, изложена цель исследования, сформулированы задачи исследования, раскрыты научная новизна и практическая значимость работы, а также представлена структура диссертационной работы.

В первой главе проведён анализ нагрузок в элементах тяжело нагруженных машин и способов защиты приводов от динамических нагрузок и поломок в результате аварийных перегрузок. Проблемы и результаты исследований защиты приводов тяжело нагруженных машин представлены в работах авторов: Артюх В.Г,, Артгох Г.В., Большаков В.И., Веренев В.В., Кель В.Я., Корнеева E.H., Кругик A.B., Кучеренко В.Ф., Нижних A.B., Седуш В.Я., Сопилкин Г.В.. Смирнов В.В., Шишкарёв М.П., Яковлев P.A., Яременко О.В. Анализ способов защиты приводов тяжело нагруженных машин выявил их существенные недостатки.

Задачу создания универсальных предохранительных самовосстанавли-ваюшихся муфт, с упругодемпфнрующими свойствами, для защиты приводов тяжело нагруженных машин поставил профессор Г.В. Сопилкин (19412000 г.г.).

Разработаны и запатентованы: схемы предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом, отвечающие основным требованиям защиты приводов тяжело нагруженных машин.

Анализ запатентованных схем предохранительных муфт показал, что в настоящий момент наибольший интерес представляет дифференциальный передаточный механизм винт-гайка, так как только в атом случае гидросистема может быть выполнена выносной и неподвижной, что существенно снижает затраты на изготовление и эксплуатацию муфты.

Во второй главе проведены теоретические исследования динамики работы предохранительной муфты с гидромеханическим исполнительным механизмом, в которой передача момента от ведущего зала А (рис.1), связанного с электродвигателем через редуктор (на рис.1 не показаны), к ведомому

валу В осуществляется посредством .дифференциального передаточного механизма винт-гайка, а выносная гидросистема выполнена неподвижной.

Винт 1 связан с ведущим валом А через шлицевую втулку 4 и, вращаясь вместе с валом А, может перемещаться относительно втулки 4. Гайка 2 связана с полумуфтЪй В посредством зубчатой передачи. Кроме того, винт 1 через подшипниковый узел 5 связан с поршнем гидроцилиндра 3 гидросистемы муфты. Гидроцилиндр 3, в свою очередь, гидравлически связан либо с демпфером 7, либо с гидроаккумулятором 8, в зависимости от положения гидрораспределителя 9. '

При возрастании момента на муфте, нарушается баланс в дифференциальном механизме, что приводит к замедлению вращения вала В, осевому смещению винта 1 и сжатию гидроцилиндра 3. Давление?в поршневой полости гидроцилиндра 3 повышается, и тасть рабочей жидкости перетекает в демпфер 7 до тех пор, пока в дифференциальном механизме не установится состояние равновесия. При снижении момента на валу В, процесс протекает в обратном порядке. Таким образом, осуществляется демпфирование нагрузок со стороны технологического оборудования на привод.

Рис.1. Макет муфты с передаточным дифференциальным механизмом винт-гайка.

Если момент на муфте превышает допустимый достаточно продолжительное время, то система управления по моменту на муфте 12 обеспечивает смещение подвижного элемента гидрораспределителя 9. При этом демпфер 7 отсекается от линии гидроцилиндра, и к ней подключается гидроаккумулятор 8, рабочее давление в котором в этот момент значительно ниже, чем в поршневой полости гидроцилиндра 3. Остатки рабочей жидкости из гидроцилиндра 3 перетекают в гидроаккумулятор 8, винт 1 занимает крайне левое положение (на рис.1) и фиксируется устройством 13, шлицы винта 1 выходят из зацепления со шлицами на втулке 4, что обеспечивает кинематическое размыкание валов А и В.

Автоматически или по команде оператора, после устранения причин аварии, система управления 12 обеспечивает отключение устройства фикса-

ции 13, при этом жидкость из гидроаккумулятора 8 перетекает в гидроцилиндр 3, смещая винт вправо. После чего система управления 12 возвращает в исходное положение подвижный элемент гидрораспределителя 9. Демпфер 7 соединяется с поршневой полостью гидроцилиндра 3., винт 1 занимает исходное положение и муфта восстанавливается.

Дифференциальный механизм винт-гайка имеет две степени свободы: на входе - вращательное движение винта р,; на выходе - перемещение винта х, вдоль оси Х1 и вращение гайки <рг.

Движение элементов муфты описано с использованием уравнения Ла-гранжа П рода. Обобщённые координаты: линейное смещение винта х,; вращение гайки '¡г-.

На данном этапе исследований процесс, происходящий в гидропневмо-аккумуляторе, считаем изотермическим. В этом случае правоверно допустить, что сила на штоке гидроцилиндра будет пропорциональна смещению винта.

При разработке математической модели рассмотрим механическую характеристику асинхронного двигателя только на линейном участке

Система уравнений, описывающая динамику работы муфты примет

вид:

= --А' ./»•

1 -¡га г.

XV

т. +

■Л

г,2еа

+ <Р 1-

-(Г,

ГС

<

rí^tga

/<1! ' ГВ

/о! "ГВ

г, ■

рА^ + -Мс-{/О2-'2 + /(,1 "ЯН^ГО + СГ *,) (1)

V

<р2+

/у

Анализируя процесс работы муфты, можно выделить характерные участки рабочего цикла: пуск технологической машины; установившийся режим работы; упругое демпфирование колебаний рабочего момента; упругое демпфирование кратковременных нагрузок, превышающих предельные значения; срабатывание муфты при перегрузке; этапы восстановления муфты.

Самым ответственным для работы предохранительной муфты является режим работы, при котором нагрузка в технологической машине превышает предельно допустимые значения. Наиболее опасной является аварийная ситуация, в которой, момент сопротивления технологической машины Мс изменяется скачкообразно, причём Мс »Мс„р (заклинивание технологической

машины). Гайка останавливается <рг = 0, и в передаточном механизме муфты остаётся одна степень свободы.

Система уравнений (1) примет вид:

(«

XV

т. +-

•Л

■Ш а

-■м„

1 Л. Л.

Г\ гв

(к ^г „ Ч Г1 г г /сГга /а'гв { -(Гго + Сг уо1--;--1и-----—;

Подставив значение Мд в первое уравнение системы (2) «^преобразовав его, получим линейное неоднородное дифференциальное уравнение 2-го порядка с постоянными коэффициентами:

а-х{-+6-х1+с'-х1=с1,

(3)

где: а = \щ +

А

•Га

'¡яд

•р

I

/о> /г\

с = Сг-\ 1 + Я^А-

Уо1' /а\

\ri-tga Гц

/п * /о!

1

/о -/л!

г, гв

7о1 + ^ Уо! '/а1 'гл /з! '/о1 "'г

I/« ''А'«

Начальные условна: при г = 0, ^0 = л, я, л,0 = ^ н , определяются установившимся режимом работы муфты из системы уравнений (1). Решение полученного уравнения:

с

так как для реальных значений коэффициентов корни характеристического уравнения Л, и поучаются только действительными и различными. Постоянные интегрирования, определяемые из начальных условий:

С| =

Х:„-Х2-Х]я ¿.1

А

Н + Л, и

с, ------+

а-х,

Я| — Л}

Расчеты, выполненные в системе МаЛаЬ для макета муфты с учётом параметров экспериментального стенда, дали результаты, представленные на рис, 2 и 3.

Зная осевое смещение винта, при котором сработает гидросистема муфты дг^ =0,067 м, можно определить время срабатывания ¡ер =2,32 с (при коэффициентах хрения /а = 0,1, /0|=ОД).

Из рис. 2 (а, б) видно, что снижение коэффициентов трения с 0,10 до 0,05 практически не влияет на закон осевого смещения винта и незначительно увеличивает скорость смещения винта при срабатывании муфты (на 1,5%). Время срабатывания снижается на 0,5%, а момент, достигаемый на ве-

дущей полумуфте, в момент размыкания полумуфт, снижается на 19% (рис.3,а).

0.08

0.035г

К

0.5

1 1.5

и

б)

2 1ср 2.5

Рис. 2. Зависимости от времени а) осевого смещения винта; б) скорости осевого смещения вита (1 - при / = ОД; 2 - при / = 0,05 )

Момент на валу привода превышает момент настройки в течение 0,5-1 с и при отключении муфты достигает величины, превышающей момент настройки на 15-34% (при /=о,05-(),1). Значит, для надёжной защиты двигателя следует выбирать момент настройки на срабатывание ниже критического значения момента двигателя на 34%.

X 800 „ М

1040

0.1 0.05 3^=0.08 4-^0.06

1от

960

^

&

920

/

У

<

' 0,05 0.06 0ЛВ 9.1

коэффициент трения, Г

б)

Рис. 3. Зависимость момента на приводе от времени (а) и момента срабатывания от коэффициента трения (б)

Учитывая требования к современным устройствам автоматической защиты, отметим, что их быстродействие должно быть порядка 0,03...0,2 с, так как при использовании защиты по току или муфты со срезными элементами вал привода испытывает ту же нагрузку, что и вал технологической машины в течение всего времени срабатывания, что может привести к выходу привода из строя.

Предлагаемая нами муфта даже при заклинивании на валу технологической машины позволя ет снизить нагрузки на вал электродвигателя так, что они не превышают допустимой расчётной нагрузки вплоть до размыкания полумуфт.

При увеличении начальной силы на штоке (зависит от начального давления в демпфере и диаметра поршня гадроцилиндра) в 20 раз (рис.4,а), величина момента на приводе при срабатывании муфты не меняется, но увеличивается время срабатывания в 2,1 раза, что улучшает упруго-демпфирующие свойств а муфты.

Увеличение среднего радиуса резьбы также не меняет величину момента на валу привода при срабатывании, и увеличивает время срабатывания (рис.4,б).'

вя

о

•ч

8-

г.43

1,93

V43

У

7гз

7Ж

Рг, И

а)

14300

/

/

у

41»

п. м

б)

Рис. 4. Зависимость времени срабатывания от: а) начального усилия на штоке гидроцилиндра, б) величины среднего радиуса резьбы.

Таким образом, изменяя конструктивные параметры муфты (средний радиус резьбы, диам<яр поршня гидроцилиндра, начальное давление в гид-ропневмодемпфере), можно изменять время срабатывания муфты, не изменяя величины момента срабатывания муфты.

В третьей главе приведены результаты двух этапов экспериментальных исследований: макета гидросистемы муфты и макета муфты с передаточным дифференциальным механизмом винт-гайка.

На первом этапе разработаны и изготовлены макет гидросистемы муфты и экспериментальны й стенд для исследования макета на базе гидравлического пресса ЕБг-20 (рис.5).

Задачи экспериментальных исследований гидросистемы муфты: 1) создать макет гидросистемы муфты и стенд для его экспериментальных исследований; 2) проверите функционирование гидросистемы при различных начальных давлениях в демпфере и гидроаккумуляторе!; 3) определить зависимости усилия на штоке гидроцилиндра и давления в демпфере и гидроаккумуляторе от перемещения штока гидроцилиндра; 4) оценить работу элементов гидросистемы муфты, анализируя полученные зависимости.

а) б)

Рис. 5. Схема (а) и фотография (б) экспериментального стенда.

1 - гидроцилиндр; 2- демпфер; 3 - гидроаккумулятор; 4 - гидрориспределитель; 5 - кон- " цевой выключатель; 6,14 - линейки; 7 - дроссель; 8 - обратный клапан; 9,10 - манометры; 11 - подвижная поперечина пресса; 12 - силовой гидроцилкндр пресса; 13 - указатель нагрузки; 15 - самописец.

Результаты экспериментального исследования приведены на графиках (рис.б).

Рис. 6. Изменение силы на штоке гидроцилиндра (а), расчетного и фактического давления (б) в демпфере и гидроаккумуляторе в зависимости от перемещения штока (при р0 =12 МПа ).

Несовпадение линий прямого (2) и обратного (10) хода штока поршня (рис.6,а) объясняется сопротивлением гидролиний, трением в уплотнениях гидроцилиндра. Потери давления, показанные на графике 6 (б), объясняются утечками гидрораспределителя 4 (рис. 5,а).

Экспериментальные исследования макета гидросистемы (проведено 18 циклов) показали:

- гидросистема стабильно срабатывает на размыкание и восстановление, значит, её можно использовать в конструкции муфты;

- так как усилие на штоке изменяется на участке 2 (рис. 6,а) практически линейно, то принятое при построении математической модели допуще-

ние о линейности зависимости усилия на штоке гидроцилиндра от его смещения является приемлемым.

На втором этапе создан макет предохранительной муфты с дифференциальным передаточным механизмом винт-гайка и стенд для его экспери-ментальныхисследований (рис. 7).

Привод стенда осуществляется от элеюгродвигателя 1 через ремённую передачу 2 и двухступенчатый редуктор 3. Момент сопротивления имитируется нагрузочным устройством 10, которое представляет собой блок из двух дисковых колодочных тормозов с гидравлической системой привода от ав- * томобиля «Газель». Все элементы стенда закреплены на обшей раме.

б)

Рис. 7. Схема (а) и фотография (б) экспериментального стенда для исследования макета предохранительной муфты.

На втором этапе экспериментальных исследований были поставлены следующие задачи: 1) создать макет предохранительной муфты с дифференциальным передаточным механизмом винт-гайка и стенд для его экспериме-

нальных исследований; 2) проверить функциональную работоспособность макета и его элементов; 3) определить рабочие параметры и время срабатывания муфты в аварийном режиме; 4) проанализировать полученные результаты и сравнить их с результатами теоретических исследований.

При проведении экспериментов измерялись показания: давления в гидросистеме 9 и в тормозной колодке 10 датчиками давления 11 и 12 соответственно; осевого перемещения винта 5 потенциометрическим датчиком 13; периода вращения вала двигателя 1 контактным тахометром 14 (рис.7).

После отладки конструкции макета муфты и стенда проведен цикл экспериментальных исследований (25 запусков). Средние экспериментальные значения параметров на рис.8 нанесены точками, а теоретически полученные зависимости - линиями.

Б результате проведённых экспериментов установлено:

- подтверждена функциональная работоспособность конструкции исследуемой предохранительной муфты;

- при подаче аварийного момента сопротивления на гайку (до остановки гайки), муфта всегда срабатывает за 2,19.. .2,36с. (теоретический результат tc!, = 2,301 с) и восстанавливается за 0,8...2,4с.

- закон поступательного движения винта являете;» практически линейной функцией (рис.8,а), экспериментальные значения отличаются от теоретических не более чем на 11,1%;

- характер изменения момента на валу двигателя (измерялся косвенно по показаниям датчика давления в гидросистеме гидроцилиндра и контактного тахометра) согласуется с теоретическими расчётами и погрешность не превышает 18,(5% (рис. 8,6).

1-0,04

0,01

! 1 ■

: г

х

........

!

!

________ ;

г ; ;

1350;

0.5

1.5

а)

б)

Рис. 8. Закон движения винта (а) и изменения момента, передаваемого на двигатель, (б) при работе муфты в аварийном режиме.

В четвёртой главе предложена расширенная классификация предохранительных муфт (рис.9), отличающаяся присутствием нового класса муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом, е. которых реализуется функция самовосстановления.

Рис. 9. Расширенная классификация предохранительных муфт

Представлены методика и рекомендации по проектированию предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом, разработанные на основании результатов проведённых исследований и включающие в себя:

- предварительные рекомендации по выбору передаточного механизма муфты, в зависимости от исходных требований;

- предварительный расчёт основных конструктивных параметров дифференциального передаточного механизма винт-гайка, а также конструктивных и рабочих параметров гидросистемы, в зависимости от технологических параметров машины;

- исследование предохранительной муфты с помощью разработанной математической модели для случая аварийного режима работы и выбор рациональных параметров муфты с дифференциальным передаточным механизмом винт-гайка;

- расчёт элементов передаточного механизма муфты на прочность и жёсткость;

- рекомендации по конструированию наиболее важных элементов предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом.

Для экспериментальных исследований создан макет муфты по разработанному рабочему проекту.

Разработал эскизный проект конструкции предохранительной муфты с передаточным механизмом винт-гайка для привода ножниц горячей резки металла.

Разработан алгоритм расчёта конструктивных и: рабочих параметров проектируемой муфты.

Заключение. В результате проведённых исследований решена научно-техническая задача по разработке и исследованию конструкций предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом, используемых для зашиты прив одов тяжело нагруженных машин.

Теоретические и экспериментальные исследования позволили получить следующие результаты:

1. На основании анализа известных схем и конструкций, с учётом тенденций развития техники, разработана идея нового класса предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом.

2. Разработаны структурные схемы и конструкции нового класса предохранительных гидромеханических муфт, отвечающих поставленным требованиям по защите приводов тяжело нагруженных машин. Такие муфты способны передавать момент порядка 100 кНм.

3. Дана, расширенная классификация предохранительных муфт, отличающаяся присутствием нового класса самовосстанавливающихся предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом.

4. Разработана математическая модель динамики работы предохранительной гидромеханической муфты нового класса, которая позволяет исследовать работу муфты на различных участках рабочего цикла и, исходя из этого, обосновать выбор конструктивных и рабочих параметров муфты, и получены зависимости изменения параметров функционирования муфты от конструктивных и технологических параметров элементов муфты на этапе аварийного срабатывания.

5. ПроЕюдены экспериментальные исследования макета гидросистемы муфты и макета муфты на специализированных экспериментальных стендах.

6. Разработана методика и алгоритм расчёта параметров предохранительных муфт нового класса с дифференциальным передаточным механизмом винт-гайка, на основе которых разработан рабочий проект и изготовлен макет муфты для проведения экспериментальных исследований.

7. Разработан эскизный проект муфты для привода ножниц горячей резки металла на ОАО ОЭМК.

Полученные результаты позволили сформулировать выводы:

1. Исследования показали, что муфта гарантированно защищает привод в самых жёстких условиях работы технологической машины, если момент настройки на срабатывание выбирается на 34% ниже критического момента.

2. Установлено, что изменение коэффициента трения в кинематических парах передаточного механизма практически не влияет на время срабатывания муфты, но существенно влияет на величину движущего момента при срабатывании. Так при изменений "коэффициента трения / = 0,05...0,1 время срабатывания снижается на 0,5%, а величина движущего момента при срабатывании увеличивается на 19%, что необходимо учитывать-при конструировании муфты.

3. На время срабатывания муфты существенное влияние оказывает начальное давление в гидропневмодемпфере, а также конструктивные параметры элементов муфгы (диаметр поршня гидроциливдра, радиус резьбы в передаточном механизме винт-гайка). При увеличении начального давления в гидропневмодемпфере в 20 раз время срабатывания муфты увеличивается в 2,04 раза. При увеличении радиуса резьбы в передаточном механизме винт-гайка в 2,18 раза время срабатывания муфты увеличивается в 1,95 раз.

4. Диапазон времени срабатывания муфты с различными конструктивными параметрами равен 0,5...5с., что позволяет избежать ложных срабатываний от кратковременных нагрузок высокой интенсивности, при этом двигатель не испытываег нагрузок, превышающих допустимые в течение всего времени срабатывания муфты.

5. Экспериментальные исследования муфты показали качественное и количественное согласование с теоретическими результатами. Отклонения варьируются в пределах от 0,3% до 18,6%, что подтверждает адекватность математической модели.

6. Исследовав экспериментально режим восстановления муфты, получили диапазон времени восстановления муфты после срабатывания -0,8...2,4с., что значительно меньше времени восстановления муфт, используемых в настоящее время в тяжело нагруженных машинах.

7. Исследования макета предохранительной муфты с гидромеханическим исполнительным механизмом показали, что использование данного типа муфт в приводах тяжело нагруженных машин является перспективным и решает задачу повышения эффективности защиты приводов тяжело нагруженных машин путём снижения аварийности, снижения времени и затрат на восстановление работоспособности муфты после аварии. В результате экспериментальных исследований установлено, что муфта восстанавливается за 0,8...2,4 с.

В приложениях приведены копии патентов РФ на изобретения, фотографии экспериментальных стендов и документы, подтверждающие внедрение предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

1. Бородина М.Б., Савин JI.A. Комплексные наследования динамики предохранительной муфты с гидромеханическим исполнительным механизмом // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, J64,2010 г. •• с, 20-27.

2. Рыбак Л.А., Бородина М.Б., Шевченко Б.А.., Булавин К.А. Гидростатические муфты приводов тяжело нагруженных машин // Приводная техника, № 3,2002 г. - с. 21-24.

3. Шевченко Б.А., Булавин К.А., Бородина М.Б. Использование гидростатических муфт для защиты приводов тяжело нагруженного оборудовании // Сталь, №3,2006 г. - с. 68-72.

4. Пат. РФ на изобретение № 2186270. Гидростатическая муфта/ Бородина М.Б., Булавин К А.., Крахт В.Б., Сопилкин А.Г., Сопилкин Г.В., Шевченко Б. А./ М1Ж F16D 25/06,25/08; Бюл.21,2002.

5. Пат. РФ на изобретение №2231698. Гидростатическая муфта./ Бородина М.Б., Булавин К.А., Крахт В.Б., Сопилкин А.Г., Шевченко Б.А.; МПК F16D 25/06; Бгол.18,2004.

6. Пат. РФ на изобретение №2239736. Гидростатическая муфта. / Бородина М.Б., Булавин К.А., Крахт В.Б., Сопилкин А.Г., Шевченко Б.А.; МПК F16D 25/06; Бюл.31,2004.

7. Пат. РФ на изобретение №2310778. Гидростатическая муфта / Бородина М.Б., Булавин К.А., Крахт В.Б., Сопилкин А.Г., Шевченко Б.А.; МПК F 16D 25/06,25/12,31/00; Бюл.1,2006.

8.3аявка с; пол. решением на патент РФ на полезную модель № 2010136538 (051894) от 31.08.2010. Испытательный стенд / Бородина М.Б., Булавин: К.А., Савин Л.А., Шевченко Б.А.., МПК G 01 M 13/02.

9. Рыбак Л.А., Бородина М.Б., Шевченко Б.А., Булавин К.А. Классификация нового масса гидростатических муфт // Полвека Белгор. обллитоги, проблемы, перспективы, сб. научи, трудов per. НПК. - Старый Оскол, 2003. Изд. СТИМИСиС. с. 112-117.

10. Рыбгж Л.А., Бородина М.Б. К расчету параметров гидростатических муфт // Полвека Белгор. обл.:итоги, проблемы, перспективы, сб. научн. трудов per. НПК. - Старый Оскол, 2003. Изд. СГИ МИСиС, с. 126-130.

11. Бородина М.Б., Булавин К.А., Шевченко Б.А. Использование гидростатических муфт для защиты приводов металлургического тяжело нагруженного оборудования // Материалы научно-технической конференции ОАО «ОЭМК». - Старый Оскол, 2005. с. 121-124.

12. Крахт В.Б., Шевченко Б.А., Рыбак Л.А., Бородина М.Б., Булавин К.А., Сопилкин А.Г.Ноиые схемы гидростатической муфты для привода

вращающейся обжиговой печи // «Образование, наука, производство и управление», материалы per. научно-технической конференции. Том 1, СТИ МИСиС - Старый Оскол, 2005. с. 168-174.

13. Бородина М.Б., Булавин К.А., Шевченко Б.А. Экспериментальное исследование макета гидросистемы гидростатической муфты: // «Образование, наука, производство и управление», сб. трудов Междунар НПК, Старый Оскол, 2006. Т.4, с. 505- 509.

14. Шевченко Б.А., Булавин К.А., Бородина М.Б., Баяндин О.Н. Создание макета гидростатической муфты и экспериментального стенда для его исследования // «Образование, наука, производство и управление», сб. трудов Междунар НПК, Старый Оскол, 2006. Т.4, с. 510 - 512.

15. Бородина М.Б. Синтез структурной схемы гидростатической муфты нового типа // Образование, наука, производство и управление: сб. тр. Междунар. НПК преподавателей, сотрудников и аспирантов. Т.2. - Старый Оскол: ООО «ТНГ», 2009. - с. 220-223.

16. Бородина М.Б. Динамика гидростатической предохранительной муфты приводов тяжело нагруженных машин II Материалы IX междунар. конференции «Вибрация - 2010. Вибрационные машины и технологии»: Сб. научных трудов КГТУ. - Курск: КГТУ, 2010 - С. 197-203.

17. Бородина М.Б., Булавин К.А., Савин Л.А. Экспериментальные исследования предохранительной муфты с гидромеханическим исполнительным механизмом И Ударно-вибрационные системы, машины и технологии: материалы IV междунар. научного симпозиума. / под ред. д-ра техн. наук, проф. JI.C. Ушакова. - Орел: ОрелГТУ, 2010. - С. 211-217.

Кзялиц. ЛР №020300от 12.02.97. подписано и

Форматбумага 60x84 '/у, .Бумага офсетная. Усл.геч.п. ъЛ/Уч.-к!дх- Тираж ¡ОРяа. Заказ Тульский государственный университет 300600, г.Тула, пр.Ленина, 92 Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300600, гЛулн, пр.Ленина, 95

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ МУФТЫ ПРИВОДОВ ТЯЖЕЛО НАГРУЖЕННЫХ МАШИН.

1.1. Условия работы привода тяжело нагруженных машин.

1.2. Конструктивные исполнения, характеристики предохранительных муфт и требования к ним.

1.3. Анализ работ в данной области.

1.4. Объект, структура, цели и задачи исследований.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ МУФТ С ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ МЕХАНИЗМОМ

2.1. Расчетная схема и принятые допущения.

2.2. Математическая модель муфты.

2.3. Динамика аварийного срабатывания муфты.

2.4. Анализ влияния геометрических и кинематических параметров на работу муфты.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ МУФТЫ С ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ МЕХАНИЗМОМ.

3.1. Постановка задач и методика экспериментальных исследований.

3.2. Описание экспериментальной установки для исследования гидросистемы муфты.

3.3 Работоспособность гидросистемы.„ггтт>.

3.4. Макет предохранительной муфты с передаточным механизмомринт-гайка и экспериментальный стенд для её исследования^^^^.

3.5. Математическая обработка результатов исследования.

3.6. Оценка и сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований.

4. ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ МУФТ С ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ МЕХАНИЗМОМ.

4.1. Классификация предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом и обоснование выбора исполнительных механизмов.

4.2. Рекомендации по выбору исходных параметров.

4.3. Методика расчёта параметров гидросистемы муфты.

4.4. Методика расчёта параметров механической части муфты.

4.5. Алгоритм расчёта гидростатической предохранительной муфты и выбор рациональных параметров.

Весь класс горно-металлургических машин охватывает большое количество видов технологического оборудования, которое участвует при добыче и обогащении рудного сырья; производстве металлов, стальных и чугунных труб; производстве кокса, коксового газа; вторичной обработке металлов и т.д. Несмотря на то, что каждый вид такого оборудования имеет свои особенности и специфику, характерным для большинства горно-металлургических машин является следующее:

• значительная (до нескольких сотен метров) протяженность оборудования, задействованного в едином технологическомпроцессе;

• широкий диапазон единичных мощностей, реализуемых в отдельных агрегатах (до нескольких тысяч кВт);

• широкий диапазон технологических характеристик оборудованш^ (усилия - до нескольких десятков МН, скорости - до нескольких десятков м/с);

• жесткие требования к точности поддержания технологических параметров работы оборудования (до 0,2 %);

• требования к надежности и безотказности работы оборудования;

• тяжелые условия работы (ударные нагрузки, вибрация, высокая загазованность, и запыленность окружающей среды, повышенная температура этой среды, во многих случаях непрерывный режим работы оборудования).

В горно-металлургическом производстве ударные нагрузки циклического характера, обычно вызваны ударами больших масс обрабатываемого металла или руды, дисбалансами вращающихся деталей, биением, которое определяется увеличением зазоров в узлах, вследствие износа и уменьшением усилия предварительной затяжки резьбовых соединений ^ т.д.

Большинство технологических машин отличаются своей уникальностью, так как изготавливаются в единичных экземплярах, либо мелкими сериями, что значительно повышает их стоимость и расходы на восстановление. Наиболее уязвимыми элементами тяжело нагруженных машин являются приводы.

Опыт эксплуатации горно-металлургического оборудования показывает, что на ремонт и обслуживание машин, работающих в исключительно тяжелых условиях, требуется вкладывать значительные средства. Затраты на обслуживание и ремонт являются одним из важнейших эксплуатационных показателей любой технической системы.

Ремонт агрегатов на крупных предприятиях горной промышленности и черной металлургии неизбежно связан с нарушением отработки технологического цикла, что отражается на эффективности работы производства в целом.

Одно из важнейших требований к устройствам защиты двигателей - надёжное срабатывание при аварийных режимах и продолжительной перегрузке привода. Вместе с тем недопустимы ложные срабатывания.устройств защиты.

Значительно снизить затраты на обслуживание и ремонт оборудования можно путём снижения .динамических нагрузок, передаваемых на привод и защиты привода от аварийных перегрузок за счёт введения упруго-демпфирующих предохранительных муфт.

Довольно часто защищают привод от высоких кратковременных перегрузок путём увеличения запаса мощности привода, но работа недогруженного привода приводит к высоким потерям электроэнергии, что в настоящее время противоречит задаче энергосбережения во всех отраслях промышленности.'

Опыт эксплуатации машин показывает, что, например, замена срезного элемента предохранительной муфты приводит к простою оборудования от 4 до 16 часов (опыт Оскольского электрометаллургического комбината). Снизить время простоя технологического оборудования можно введением в конструкцию муфты элементов; обеспечивающих быстрое восстановление муфты после аварийного срабатывания, или даже самовосстановление муфты.

Проведённый анализ известных муфт показал, что практически отсутствуют конструкции муфт, способные надёжно защищать привод тяжело нагруженных машин, от перегрузок и обеспечивать быстрое восстановление после срабатывания. Наиболее интересным направлением в создании новых конструкций муфт является использование гидравлики в конструкциях муфт [69]. В связи с этим, для защиты приводов тяжело нагруженных машин необходимо разработать новые конструкции упруго-демпфирующих предохранительных муфт, не допускающие ложных срабатываний и способные быстро восстанавливаться после срабатывания (самовосстанавливаться). После чего нужно провести теоретические и экспериментальные исследования новых конструкций муфт с целью выбора и обоснования их рациональных параметров.

Цель работы заключается в повышении эффективности защиты приводов тяжело нагруженных машин путём снижения аварийности и времени восстановления муфты за счет разработки и обоснования параметров предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом.

Задачи исследований:

1) Провести анализ известных схем и конструкций существующих муфт и обосновать наиболее перспективное направление развития муфт.

2) Разработать новые структурные схемы и конструкции муфт, отвечающих поставленным требованиям.

3) Провести систематизацию муфт с учётом нового класса гидромеханических предохранительных муфт.

4) Установить взаимосвязи между конструктивными параметрами элементов муфты и параметрами функционирования исследуемой муфты, разработав математическую модель муфты и проведя её исследования.

5) Разработать и создать макет муфты и экспериментальный стенд и провести экспериментальные исследования работы макета муфты на стенде в режиме аварийного срабатывания.

6) Разработать методику расчёта параметров предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом применительно к тяжело нагруженным машинам.

Научная новизна заключается в выявлении закономерностей функционирования перспективной предохранительной муфты нового класса в процессе аварийного срабатывания путём разработки математической модели гидромеханической муфты с передаточным механизмом винт-гайка, позволяющей определить и обосновать рациональные конструктивные и рабочие параметры муфты, удовлетворяющие основным требованиям защиты приводов тяжело нагруженных машин.

Научные положения, выносимые на защиту:

1) Расширенная классификация муфт, отличающаяся присутствием нового класса предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом, основанного на комплексе новых технических решений, в которых передача момента обеспечивается за счёт избыточного давления неподвижной жидкости и реализуется функция самовосстановления.

2) Математическая модель гидромеханической предохранительной муфты с передаточным дифференциальным механизмом типа винт-гайка, основанная на совместном решении дифференциальных уравнений динамики передаточного механизма муфты и зависимостей, описывающих механическую характеристику электродвигателя и гидромеханику работы гидродемпфера, позволяющая описать динамику работы муфты на различных этапах её работы.

3) Закономерности процесса аварийного срабатывания гидромеханической предохранительной муфты и влияние на параметры функционирования муфты конструктивных и технологических параметров (геометрические размеры и инерционные характеристики передаточного механизма муфты, исходные параметры гидросистемы муфты).

4) Методика и алгоритм расчёта гидромеханических предохранительных муфт, позволяющая определить рациональные геометрические и рабочие параметры, удовлетворяющие требуемым характеристикам предохранительных муфт приводов тяжело нагруженных машин.

Достоверность полученных результатов обеспечивается корректностью постановки и формализации задачи, обоснованностью используемых теоретических зависимостей,' принятых допущений и ограничений, применением апробированных методов решения и анализа, подтверждением качественным и количественным соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Практическая ценность заключается в том, что создан новый класс предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом, защищенных четырьмя патентами РФ на изобретения, в которых разработано 7 вариантов различных передаточных механизмов и 3 схемы гидросистем муфты. Изобретение по патенту РФ № 2186270 включено Федеральным институтом патентной собственности в Базу перспективных российских разработок (письмо ФИПС № 41-330-12 от 18.03.02). Получен патент на полезную модель экспериментального стенда. На малом научно-техническом предприятии ООО «СО-ПИН-Сервис» внедрены: методика расчёта гидросистемы гидромеханической предохранительной муфты; методика расчета основных параметров гидромеханической муфты с дифференциальным передаточным механизмом типа винт-гайка. Разработан макет муфты и экспериментальный стенд для проведения исследований. Исследование макета муфты на стенде подтвердило работоспособность нового класса муфт. Разработан эскизный проект конструкции гидромеханической муфты для привода ножниц горячей резки металла, применительно к производству Оскольского электрометаллургического комбината.

Апробация работы Материалы диссертационной работы докладывались на региональной научно-практической конференции «Полвека Белгородской области: итоги, проблемы, перспективы», (Старый Оскол, 2003, 2005); научно-технической конференции ОАО «ОЭМК» (Старый Оскол, 2005); международной научно-практической конференции «Образование, наука, производство и управление» (Старый Оскол, 2006, 2009); IX Международной научно-технической конференции «Вибрационные машины и технологии» (Курск, 2010); 4-ом Международном научном симпозиуме «Ударно-вибрационные системы, машины и технологии» (Орёл, 2010). Диссертационная работа была рассмотрена и одобрена на расширенных заседаниях кафедр Орловского ГТУ и Югозападного университета.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы и приложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В результате проведённых исследований решена научно-техническая задача по разработке методов расчёта и принципов проектирования предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом, устанавливаемых в приводах тяжело нагруженных машин.

Теоретические и экспериментальные исследования позволили получить следующие результаты:

1. На основании анализа известных схем и конструкций, с учётом тенденций развития техники, разработана идея нового класса предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом.

2. Разработаны структурные схемы и конструкции нового класса предохранительных гидромеханических муфт, отвечающих поставленным требованиям по защите приводов тяжело нагруженных машин. Такие муфты способны передавать момент порядка 100 кНм.

3. Дана расширенная классификация предохранительных муфт, отличающаяся присутствием нового класса самовосстанавливающихся предохранительных муфт с гидромеханическим исполнительным механизмом.

4. Разработана математическая модель динамики работы предохранительной гидромеханической муфты нового класса, которая позволяет исследовать работу муфты на различных участках рабочего цикла и, исходя из этого, обосновать выбор конструктивных и рабочих параметров муфты, и получены зависимости изменения параметров функционирования муфты от конструктивных и технологических параметров элементов муфты на этапе аварийного срабатывания.

5. Проведены экспериментальные исследования макета гидросистемы муфты и макета муфты на специализированных экспериментальных стендах.

6. Разработана методика и алгоритм расчёта параметров предохранительных муфт нового класса с дифференциальным передаточным механизмом винтгайка, на основе которых разработан рабочий проект и изготовлен макет муфты для проведения экспериментальных исследований.

7. Разработан эскизный проект муфты для привода ножниц горячей резки металла на ОАО ОЭМК.

Полученные результаты позволили сформулировать выводы:

1. Исследования показали, что муфта гарантированно защищает привод в самых жёстких условиях работы технологической машины, если момент настройки на срабатывание выбирается на 34% ниже критического момента.

2. Установлено, что изменение коэффициента трения в кинематических парах передаточного механизма практически не влияет на время срабатывания муфты, но существенно влияет на величину движущего момента при срабатывании. Так при изменении коэффициента трения f - 0,05.0,1 время срабатывания снижается на 0,5%, а величина движущего момента при срабатывании увеличивается на 19%, что необходимо учитывать при конструировании муфты.

3. На время срабатывания муфты существенное влияние оказывает начальное давление в гидропневмодемпфере, а также конструктивные параметры элементов муфты (диаметр поршня гидроцилиндра, радиус резьбы в передаточном механизме винт-гайка). При увеличении начального давления в гидропневмодемпфере в 20 раз время срабатывания муфты увеличивается в 2,04 раза. При увеличении радиуса резьбы в передаточном механизме винт-гайка в 2,18 раза время срабатывания муфты увеличивается в 1,95 раз.

4. Диапазон времени срабатывания муфты с различными конструктивными параметрами равен 0,5.5с., что позволяет избежать ложных срабатываний от кратковременных нагрузок высокой интенсивности, при этом двигатель не испытывает нагрузок, превышающих допустимые в течение всего времени срабатывания муфты.

5. Экспериментальные исследования муфты показали качественное и количественное согласование с теоретическими результатами. Отклонения варьируются в пределах от 0,3% до 18,6%, на основании чего математическая модель признана адекватной.

6. Исследовав экспериментально режим восстановления муфты, получили диапазон времени восстановления муфты после срабатывания - 0,8.2,4с., что значительно меньше времени восстановления муфт, используемых в настоящее время в тяжело нагруженных машинах.

7. Исследования макета предохранительной муфты с гидромеханическим исполнительным механизмом показали, что использование данного типа муфт в приводах тяжело нагруженных машин является перспективным и решает задачу повышения эффективности защиты приводов тяжело нагруженных машин путём снижения аварийности, снижения времени и затрат на восстановление работоспособности муфты после аварии.

Обобщённый анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований макета предохранительной муфты с гидромеханическим исполнительным механизмом показал, что использование данного типа муфт в приводах тяжело нагруженных машин является перспективным и решает задачи:

- снижения аварийности;

- снижения затрат на восстановление работоспособности привода после аварии;

- исключения ложных срабатываний;

- экономии электроэнергии.

1. Алексеев В.А. Гидростатическая муфта. A.c. СССР № 846866 от 13.04.1979, МКИ F16D 31/04.

2. Алексеев В.А. Гидростатическая муфта. A.c. СССР № 1687957 от 22.07.1988, МКИ F16D 31/04.

3. Алексеев В.А. Гидростатическая муфта. Патент РФ №2085777 от 27.07.1997, МКИ F16D 31/04.

4. Альтшуллер Г.С. Маленькие необъятные миры. Стандарты на решение изобретательских задач // Нить в лабиринте. Петрозаводск: Карелия, 1988. с. 165-230.

5. Альтшуллер Г.С., Злотин Б.Л., Зусман A.B., Филатов В.И. Поиск новых идей: от озарения к технологии (Теория и практика решения изобретательских задач) — Кишинёв: КартяМолдовеняскэ, 1989. — 381 с.

6. Артюх В.Г. Анализ развития конструкций предохранительных шпинделей // Защита металлургических машин от поломок. Мариуполь, 1997. -вып.2, с.91-105.

7. Артюх Г.В., Артюх В.Г., Артюх B.C. К вопросу защиты от поломок непрерывных широкополосных станов // Защита металлургических машин от поломок. Мариуполь, 1997. - вып.2, с. 58-68.

8. Артюх Г.В., Артюх В.Г. Предохранительный шпиндель привода прокатной клети. Патент РФ № 2103085 от 27.01.98, кл. В21В 35/14.

9. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Справочное пособие для инженеров, конструкторов и изобретателей в 7 томах. М., Наука, 1979-1981.

10. Астафьев E.H., Аронов И.Б. Эксцентриковая гидростатическая муфта. A.c. СССР № 237493 от 25.10.1967, МКИ F16D 25/00.

11. Афанасьев Н.И., Дьяченко В.А., Ляшко М.Н., Стефанович А.И. Предохранительная муфта. A.c. СССР № 941747 от 15.07.1980, МКИ F16D 43/286.

12. Ахметжанов K.P., Михайлов Г.И., Мещенин Ю.В. и др. Стенд для экспериментальных исследований упругих муфт. Патент РФ №2172938 от 27.08.2001, МКИ 7 G 01 М 13/02.

13. Башта Т.М., Руднев С.С, Некрасов Б.Б., Байбаков О.В., Кирилловский Ю.Л. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. М.: Машиностроение, 1982. 323с.

14. Большаков В.И., Буцукин В.В. Особенности динамических нагрузок в главных линиях рабочих клетей стана 1700 // Защита металлургических машин от поломок. Мариуполь, 1997. - вып.2, с. 25-32.

15. Большаков В.И. Систематизация нагрузок при расчете на выносливость деталей привода прокатного стана // Металлургическое машиноведение и ремонт оборудования Москва, «Металлургия» 1975 - №4, с. 100.

16. Большаков В.И., Веренев В.В. Особенности идентификации динамической модели главного привода листопрокатного стана // Защита металлургических машин от поломок. - Мариуполь, 1998. — вып.З, с. 30-34.

17. Бородина М.Б., Булавин К.А., Крахт В.Б., Сопилкин А.Г., Сопилкин Г.В., Шевченко Б.А. Гидростатическая муфта. Патент РФ № 2186270 Бюл.21, 2002. F16D 25/06, 25/08.

18. Бородина М.Б., Булавин К.А., Крахт В.Б., Сопилкин А.Г., Шевченко Б.А. Гидростатическая муфта. Патент РФ № 2231698 Бюл.18, 2004. F16D 25/06.

19. Бородина М.Б., Булавин К.А., Крахт В.Б., Сопилкин А.Г., Шевченко Б.А. Гидростатическая муфта. Патент РФ № 2239736 Бюл.31, 2004. F16D 25/06.

20. Бородина М.Б., Булавин К.А., Крахт В.Б., Сопилкин А.Г., Шевченко Б.А., Гидростатическая муфта. Патент РФ №2310778 от 10.10.2005, МКИ F16D 25/06, 25/12,31/00.

21. Бородина М.Б., Булавин К.А., Шевченко Б.А. Использование гидростатических муфт для защиты приводов металлургического тяжело нагруженного оборудования // Материалы научно-технической конференции ОАО «ОЭМК». Старый Оскол, 2005. с. 121-124.

22. Бородина М.Б., Булавин К.А., Шевченко Б.А. Экспериментальное исследование макета гидросистемы гидростатической муфты // «Образование, наука, производство и управление», сб. трудов Междунар НПК, Старый Оскол, 2006. Т.4, с. 505 509.

23. Бородина М.Б., Савин Л.А. Комплексные исследования динамики предохранительной муфты с гидромеханическим исполнительным механизмом. // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, №4, 2010 г., с. 20-27

24. Бородина М.Б., Булавин К.А., Савин J1.A., Шевченко Б.А. Испытательный стенд. Патент РФ на полезную модель (заявка № 2010136538 (051894) от 31.08.2010 с пол реш. от 15.09.2010), G 01 М 13/02.

25. Буряк С.И., Седуш В .Я., Руденко В.И., Нестеренко С.А., Сопилкин Г.В., Карнач В.В. Предохранительная муфта. A.c. СССР № 1373922 от 30.06.1986, МКИ F16D 3/52, F16D 7/00.

26. Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики. Том 2. Динамика. М.: изд. Наука, 1971. - 464 е.: ил.

27. Веренев В.В. Учет динамических процессов при выборе места установки предохранительного устройства в главной линии от перегрузки // Защита металлургических машин от поломок Мариуполь, 1998 - вып.З, с.25-29.

28. Веренев В.В., Большаков В.И., Белобров Ю.Н., Бобух И.А. Уменьшение динамических нагрузок в приводе широкополосных станов // СТАЛЬ №1 -Москва, 1999. с. 35-38.

29. Вибро-центр / Электрон, дан. Режим доступа http://www.vibrocenter.ru — Яз. рус.

30. Власов П.А., Власов П.В., Меньшов В.Г. Способ нагружения зубчатых передач, карданных валов и муфт на испытательных и обкаточных стендах. Патент РФ №2237235 от 27.09.2004, МКИ 7 G 01 М 13/02.

31. Гапонов B.C., Евменкин В.И., Киркач Н.Ф., Мондрус В.А. Планетарная муфта с изменяемой характеристикой. A.c. СССР № 684215 от 11.07.1977, МКИ F16D 43/20.

32. Геращенко В.В., Быховекнй А.Г. Способ испытания трансмиссии. Патент РФ №2000562 от 07.09.1993, МКИ G 01 М 13/02.

33. Гуменников Е.С. Гидромуфта. A.c. СССР № 1291754 от 13.03.1985, МКИ Fl6D 31/04, В60К 9/04.

34. Деркач A.B. Прогнозирование максимальной и эквивалентной нагрузок с учетом рассеивания технологических параметров прокатки // Защита металлургических машин от поломок. — Мариуполь, 1997. с. 11-15.

35. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. вузов. М.: Высш. шк., 2000. - 447с.

36. Ещин Е.К. Электромеханические системы много двигательных электроприводов. Моделирование и управление. Кемерово: Кузбасский гос.техн.ун-т, 2003. -247 с.

37. Зорин Ю.А. Упругая муфта. A.c. СССР № 706602 от 03.07.1978, МКИ F16D 3/52.

38. Иванов М.Н. Детали машин: Учебник для студентов ВТУЗов / Под ред. Финогенова В.А. 6-е изд. - М.: Высшая школа, 2000. - 383 с.

39. Игнатьев А.Д., Хорин В.Н., Лотарь В.Н., Карнышев А.Д. Муфта. A.c. СССР № 458669 от 30.05.1973, МКИ F16D 3/80, F16D 43/28.

40. Измалков Г.И. Муфта сцепления. A.c. СССР № 1234680 от 02.07.1984, МКИ F16D 11/00, F16D 25/06.

41. Крагельский И.В., Михин Н.М. Узлы трения машин: Справочник. М: Машиностроение, 1984. — 280 с.

42. Кессельман Р.Л. Гидравлическая муфта. A.c. СССР № 584137 от 25.03.1976, МКИ F16D 31/02.

43. Кирильченко П.Н., Артюх В.Г., Артюх Г.В., Беляев А.Н. Система защиты оборудования от аварийных поломок // СТАЛЬ №1 Москва, 2007 -с.65-66.

44. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для ВУЗов. — 2-е издание перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1998. 704 с.

45. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория Электропривода: Учебник для вузов. СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отделение, 1994. — 496 с.

46. Кожевников С.Н., Есипенко Я.И., Раскин Я.М. Механизмы. Справочное пособие. М., Машиностроение. 1976. с. 784.

47. Козловский М.А., Нагорняк С.Г, Козловский A.A. Зубчатая предохранительная муфта. A.c. СССР № 395638 от 28.08.1973, МКИ F16D 43/20.

48. Комаров А.Н., Миносян Я.П., Щур В.А., Кузнецов В.В., Будзинский В.Г. Модернизация шпиндельных соединений стана 250/150-6 // СТАЛЬ №6 Москва, 2008. с. 68-69.

49. Корнеева E.H. Обоснование рациональных параметров пускозащитных муфт: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.02.02. Тула, 2008, 138с.

50. Крисанов А.Ф. Определение оптимального способа защиты прокатных станов от перегрузок // Металлургическое машиноведение и ремонт оборудования Москва, «Металлургия» 1972 - №1, стр.129.

51. Крутик А. В. Применение гидромуфты в приводе исполнительного органа роторного экскаватора.// Горные машины и автоматика, 2001 № 4, стр.6-9.

52. Кучеренко В. Ф. Прочность и долговечность технологического подъемно-транспортного оборудования металлургических заводов. М. «Металлургия», 1982. с. 118.

53. Лопаткин М.Г. Крутящий момент при выключении кулачковых предохранительных муфт. Станки и инструмент, 1968 - №12, с.24-28.

54. Лысенко Л.В. Предохранительная реверсивная муфта. A.c. СССР № 898171 от 05.02.1980, MKMF16D 25/00.

55. Лысенко Л.В. Предохранительная гидравлическая муфта. A.c. СССР № 1691619 от 07.08.1989, МКИ F16D 25/00.

56. Макаров Ю.Д., Белоглазов Е.Г., Недорезов И.В., Мезрина Т.А. Исследование параметров процесса холодной прокатки перед началом вибраций на непрерывном стане // СТАЛЬ №12 Москва, 2008. с. 92-95

57. Матвеенко Д.Д. Муфта предельного момента. A.c. СССР № 1062446 от 22.10.1982, МКИ F16D 25/061, F16D 7/04.

58. Машины и стенды для испытания деталей/Под ред. Д.Н.Решетова.-М.: Машиностроение, 1970. 343с.

59. Мельников В.Г., Аль-Сабти Х.А. Исследование триботехнических свойств пластичных смазочных материалов наполненных порошками твёрдых смазок // Инженерно-технические науки. Приложение к журналу «Современные наукоёмкие технологии, №4», 2007, с. 62-67.

60. Мойсеенко А.И., Ягупов A.B., Тищенко Ю.В., Борух М.В., Марутов В.А. Предохранительная муфта. A.c. СССР № 626279 от 12.08.1975, МКИ F16D 43/286.

61. Мурашев В.М., Пустовалов А.И., Исаев И.Н. Муфта. A.c. СССР № 832158 от 26.01.1979, МКИ F16D 3/80.

62. Навроцкий К.Л. Теория и проектирование гидро- и пневмоприводов. М.: Машиностроение. 1991. 384 с.

63. Нижник A.B. Повышение надежности и эксплуатационных характеристик приводов металлургических машин с использованием предохранительно-демпфирующих муфт. Автореф. дисс. к.т.н. Донецк, 1999.

64. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. -Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1985. 248с.

65. Павловский М.А., Акинфиева Л.Ю., Бойчук О.Ф. Теоретическая механика. Динамика: Учебник. Киеь: изд. Выща школа, 1990. - 480 е.: ил.

66. Поляков B.C., Барбаш И.Д. Новые стенды для экспериментального исследования упругих муфт. Л., изд. ЛПИ, 1959, 16с.

67. Поляков B.C., Барбаш И.Д., Ряховский O.A. Справочник по муфтам. 2-е изд., испр. и доп. Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1979 — 344с., ил.

68. Пукас В.В. Баль В.М. Предохранительная зубчатая муфта. A.c. СССР № 802674 от 25.09.1978, МКИ Fl6D 7/04.

69. Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей ВУЗов — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 2989. 496 е.: ил.

70. Роганов Л. Л. О некоторых возможностях гидравлических предохранительных устройств для металлургических машин // Защита металлургических машин от поломок. Мариуполь, 1998. - Вып. 2 - С. 89 — 91.

71. Романов A.B., Сотников В.В., Фролов Ю.М. Динамические свойства электропривода летучих ножниц прокатного стана 350 / Вестник ВГТУ. Серия "Вычислительные и информационно-телекоммуникационные системы". Выпуск 8.3. Воронеж: ВГТУ, 2003. 96 с. С. 65 68.

72. Рыбак Л.А., Бородина М.Б., Шевченко Б.А., Булавин К.А. Гидростатические муфты приводов тяжело нагруженных машин // Приводная техника, №3,2002 г. с. 21-24.

73. Рыбак Л.А., Бородина М.Б., Булавин К.А., Шевченко Б.А. Классификация нового класса гидростатических муфт // Полвека Белгородской обл.: итоги, проблемы перспективы. Сборник научных трудов. — Старый Ос-кол, 2003. Изд. СТИМИСиС. с. 112-117.

74. Рыбак Л.А., Бородина М.Б. К расчету параметров гидростатических муфт // Полвека Белгор. обл.:итоги, проблемы, перспективы. Сб. научн. трудов региональной научно-практической конференции. Старый Ос-кол, 2003. Изд. СТИМИСиС. с. 126-130

75. Рынок электротехники / Электрон, дан. Режим доступа http://www.marketelectro.ru - Яз. рус.

76. Руководство по анализу технических устройств с помощью системы ИМ-ФСА,-Минск: НИЛИМ, 1991. С. 106.

77. Савельев А.Н., Савельев Н.В. Анализ нагрузок во вкладыше универсального шпинделя привода прокатной клети // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия №10 Москва, 2007. с. 57-59.

78. Свердлова B.C., Савинов Е.А. Гидравлическая муфта сцепления. A.c. СССР № 714071 от 30.06.1978, кл. F16D 25/00.

79. Свешников В.К.Станочные гидроприводы. Справочник. М.: Машиностроение, 1995. с.

80. Седуш В.Я., Руденко В.И., Сопилкин Г.В., Буряк С.И., Горлачев Ю.Д. Муфта. A.c. СССР № 994828 от 02.09.1981, МКИ F16D 3/52.

81. Селезнёв Н.Г., Башаримова В.Н., Сиваченко Л.А. Испытательный стенд. A.c. СССР № 11469378 от 15.04.1993, МКИ G 01 М 13/02.

82. Селетков С.Г. Соискателю ученой степени. 3-е изд., перераб. и доп. -Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. - 192 с.

83. Скочилов Ф.И., Кротов Ю.Г., Макаров П.Т., Хамидуллин Д.Х. Гидравлическая объёмная муфта. A.c. СССР № 1392267 от 10.11.1986, МКИ F16D 33/08.

84. Смирнов В. В., Яковлев Р. А. Механика приводов прокатных станов. М. «Металлургия», 1977. 216 с.

85. Сопилкин Г.В., Шевченко Б.А., Крахт В.Б., Булавин К.А. Анализ конструкций гидростатических муфт// Вопросы проектирования, эксплуатации технических систем в металлургии, машиностроении, строительстве. —

86. Труды международной научно-технической конференции, Старый Ос-кол, 1999.-с. 161-163.

87. Типовое положение о службах релейной защиты и электроавтоматики: РД 153-34.0-04.418-98. М.: СПО ОРГРЭС, 1998.

88. Тиховидов Б.Д., Емельяненко Н.Г., Литвиненко А.Д., Прусак В.П. Предохранительная гидравлическая муфта. A.c. СССР № 964302 от 23.05.1980, МКИ F16D 25/00.

89. Тихонов A.M., Уфимцев М.В. Статистическая обработка результатов экспериментов: Учеб. Пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988. - 174с.

90. Учаев П.Н., Емельянов С.Г., Захаров И.Сю и др. Основы расчётов деталей машин с задачами и примерами: Учебное пособие / Под общ. ред. д.т.н., проф. Учаева П.Н. Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2007. - 120 с.

91. Фрумкин Л.А. Гидравлическая муфта сцепления. Патент РФ №2010121 от 02.04.1990, МКИ Fl6D 31/04.

92. Хабибуллин М.Н. Сцепная реверсивная муфта М.Н. Хабибуллина. A.c. СССР № 889945 от 14.03.1980, МКИ F16D 25/00.

93. Хазанет Л.Л., Карпенко А.Л. Гидромеханическая муфта. A.c. СССР № 1193320 от 27.04.1983, МКИ F16D 29/00.

94. Холмогоров М.В., Воробьёв Г.В., Боков Л.А. Гидравлическая муфта. A.c. СССР № 1086252 от 30.09.1980, MKHF16D 31/04.

95. Холмогоров М.В., Тиль В.Б., Пыжак В.П. Гидравлическая муфта. A.c. СССР № 1640472 от 02.03.1989, МКИ Fl6D 31/04.

96. Чугаев P.P. Гидравлика: Учебник для вузов. — 4-е изд., доп. и перераб. -Л.: Энергоиздат. 1982. 672 е., ил.

97. Шигель В.А. Гидравлическая муфта. A.c. СССР № 1083008 от 10.03.1982, МКИ F16D 31/04.

98. Шевченко Б.А., Булавин К.А., Бородина М.Б. Использование гидростатических муфт для защиты приводов тяжело нагруженного оборудовании // Сталь, №3, 2006 г. с. 68-72.

99. Шишкарёв М.П. Повышение эффективности защиты приводов машин от перегрузок адаптивными фрикционными муфтами: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук: 05.02.02. Ростов-на-Дону, 2007, 304с.

100. Шурпа В.И. Антирезонансная муфта. A.c. СССР № 1141244 от 10.06.1983, МКИ Fl6D 3/12.