автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.18, диссертация на тему:Повышение износоустойчивости мальтийского механизма снижением трения в его звеньях

РГБ ОД

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФВДЕ&§ДО0Р ?Л0Л ПО КИНЕМАТОГРАФИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ

№ права?-: рукописи

СОМЮНГКСАЙ СОЮНГКСАЙ

ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОУСТОЙЧИВОСТИ МАЛЬТИЙСКОГО МЕХАНИЗМА СНИЖЕНИЕМ £ ТРЕНИЯ В ЕГО ЗВЕНЬЯХ

Специальность: 05.11.18 - Приборы и методы фото- и кинематографии

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2000

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном универси кино и телевидения.

Научные руководители: заслуженный работник высшей школы РФ, Д01 технических наук, профессор Гребенников О.Ф., кандидат технических наук, доцент Куклин С.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бронников В.Л.,

Кандидат технических наук, доцент РешехкиаВЛ.

Ведущая организация: ЗАО НТЦ «Экран-В»

Защита диссертации состоится « 06 » апреля 2000 г. в /У час. На зас* нии специализированного Совета^ У^035.01.01 .в Санкт-Петербургском гс дарственном университете кино и телевидения по адресу: 191126, Сш Петербург, ул. Правды, дом 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Ваши отзывы на автореферат просим присылать в двух экземплярах, зг ренных круглой гербовой печатью.

Автореферат разослан « 2000 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук, цент К.Ф.Гласман.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

кинематография играет большую роль в формировании мировозрения, $енных убеждений и эстетических вкусов людей в обществе. Кинопроекци-тпаратура занимает важное место в ряду кинотехнической аппаратуры, яв-последним звеном в цепи передачи информации «создатель фильмами Современной тенденцией развития кинопроекционной аппаратуры явля-вработка новой перспективной киноаппаратуры, улучшение качества изо-гия и звуковоспроизведения, повышение сохранности фильмокопий, яа-зти и долговечности аппаратуры, находящейся в эксплуатации, вследствие относительно большой сложности, нагруженности и степени ш на такие важнейшие функциональные параметры кинопроектора, как ка-экранного изображения, износ фильмокопий, уровень акустического шума, яоеть и долговечность функционирования, мальтийский механизм является iee критичным механическим узлом кинопроекционного аппарата. Ресурсы работы наиболее ответственных деталей мальтийского механизма в за меньше сроков службы основной массы других деталей и узлов, опреде-IX в целом срок службы всего кинопроектора.

Вопросам исследования с целью уменьшения износа мальтийских меха-в посвящены работы С.Р.Барбанеля, С.М.Проворнова, Н.Д.Бернштейна, ?онарь, ШТ.Коломенского, Г.МЛугового, С.В.Куклина и др. Однако выполненные исследования в основном относятся к мальтийским измам, работающим при жидкой смазке.

Вместе с тем следует отметить, что до настоящего времени мальтийский изм остается единственным узлом в кинопроекторе, требующим обильной )й смазки, что усложняет конструкцию механизма, затрудняет его обслужи-и может привести к попаданию масла на фильмокопию. В связи с этим оптимизация конструктивных параметров мальтийского ме-ма и разработка новых технических решений, гарантирующих минимальный элементов механизма и транспортируемой им киноленты в условиях экс-ации при ограниченной жидкой смазке или вообще без нее, представляется ta актуальной задачей.

Применение в кинопроекционной аппаратуре импульсных источников света шяет не только снизить световые потери и потребление электроэнергии, но и ственно упростить конструкцию кинопроектора благодаря устранению обтго-»а с зубчатой передачей и механизма компенсации.

При этом появляется возмоясность использования мальтийского механизма стилопастным крестом (в дальнейшем шестилопастный мальтийский меха), имеющего более благоприятные кинематические и динамические харакге-лкй.

Исследования износа деталей шестилопастного мальтийского механи: транспортируемой им киноленты, которые до настоящего времени не в дались, также являются задачей первостепенной важности,

Цель работы - теоретически и экспериментально обосновать принцип тимизации конструктивных параметров мальтийского механизма, позволя] повысить его износостойкость, и на основании этого создать подход к расч проектированию мальтийского механизма, обеспечивающего пониженный : его деталей и киноленты в условиях эксплуатации в кинопроекторе (с имя ным источником света) без жидкой смазки.

В соответствии с этим в диссертационной работе были поставлены сл< щие задачи:

1.Обосновать принципы оптимизации конструктивных параметров мал ского механизма, позволяющие повысить его износостойкость в условиях плуатации без жидкой смазки, и дагь оценку эффективности предполагаемы правлений повышения долговечности и надежности работы механизма.

2.Разработать мальтийский механизм, обеспечивающий работу в усл< ограниченной жидкой смазки или вообще без нее, оценить его работоспособ и установить нормативный ресурс работы.

3.Изучить фактический износ и исследовать процесс изнашивания де мальтийских механизмов, имеющих различные конструктивные решения и товленных из различных материалов.

4.0ценить величину износа деталей шесталопастного мальтийского ; низма и транспортируемой им киноленты и дать рекомендации по его испо ванию в кинопроекторе с импульсным источником света.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика выбора материалов и критерии оптимизации конструктивных : метров деталей мальтийского механизма, работающего без жидкой смаз разработанные в соответствии с ними рекомендуемые для практической р| зации технические решения, гарантирующие минимальный износ его звек киноленты.

2. Аналитические зависимости кинематических, динамических, температуря прочностных характеристик мальтийского механизма для условий работь жидкой смазки, полученные с учетом важнейших факторов, оказывают? них влияние.

3. Теоретическое и экспериментальное обоснование целесообразности прш ния шестилопастного мальтийского механизма для кинопроектора с тиг ньм источником света.

Научная новизна работы

'азработана динамическая модель процесса качения пальца эксцентрика по м шлицов креста и составлено математическое описание в виде дифферен-гых уравнений движения элементов модели, позволяющие проводить коли-нный анализ и оценивать влияние на этот процесс различных конструктив-фаметров мальтийского механизма, а также физико-механических и фрик-ых свойств взаимодействующих между собой деталей механизма. 5ыбраны и обоснованы критерии оптимизации конструктивных параметров {йского механизма, позволяющие создать принципиальные предпосылки ивышения износостойкости и долговечности его составных частей в услови-оты без жидкой смазки.

1редложена и обоснована математическая модель расчета ресурса работы, шерности и возможный ход процесса изнашивания деталей мальтийского изма, позволяющие уже на стадии проектирования механизма определить во

со раз повысится его износостойкость и долговечность по отношению к пробна основании теоретического анализа и экспериментальных исследований ожены технические решения, обеспечивающие минимальный износ звеньев ийского механизма и транспортируемой им киноленты.

Практическая ценность Разработан комплекс программ на ЭВМ, который реализует инженерный расчета и может быть рекомендован при оптимизации и разработке новых ийских механизмов.

Предложена методика и технические средства, которые могут быть исполь-ы при экспериментальном исследовании процесса износа деталей мальтий-иеханизмов.

Даны практические рекомендации по выбору полимерных материалов для фующей шайбы и подшипников качения для валов и пальца эксцентрика в тийском механизме, работающем без жидкой смазки.

Определен оптимальный установочный зазор в сопряжении полимерной ы с выемкой стального креста и даны рекомендации по чистоте обработки и ости этих деталей.

Разработаны конструкции и изготовлены макеты мальтийских механизмов, гечивакмцие минимальный износ их звеньев и киноленты в условиях работы идкой смазки.

Показана целесообразность применения шестилопастного мальтийского ме-¡ма в кинопроекторе с импульсным источником света.

Реализация результатов Результаты работы легли в основу НИР, включенной в план ГОСКИНО РФ, >аботка кинопроектора нового поколения», внедрены в учебный процесс по 1М «Киновидеоаппаратура», «Кинотехника» и «Теория механизмов транспор-

тирования носителей информации», в курсовом и дипломном проектирова] вошли в отчеты по научной работе СПГУКиТ.

Рекомендации по оптимизации конструктивных параметров и техштче! решения износоустойчивых мальтийских механизмов предлагаются специали< ведущих предприятий JIOMO, БеЛОМО, ЗАО НТЦ «Экран-В» для использов; при модернизации и разработке новой кинопроекционной аппаратуры.

Апробация работы

Основные материалы диссертации доложены на Международной конфе ции «КИНОТЕАТР-21» (г.Санкт-Петербург, 1999г.) и обсуждены на нау технических семинарах кафедры киновидеоаппаратуры СПГУКиТ.

Публикации

По результатам выполненных исследований и разработок опубликова работ. Результаты работы вошли в отчеты по НИР 1998-199г, зарегистрярова* ВНТИЦ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библис фии. Общий объем диссертации составляет 178 страниц машинописного те) 47 иллюстраций, 13 таблиц, список литературы содержит 89 наименований.

Содержание диссертации

Во введении сформулированы актуальность проблемы и цель исслед ния, определены задачи и назначение выполненной работы, изложены ochoj положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан обзор работ, посвященных исследованию произве венно-эксплуатационных характеристик, динамики работы и износостойк мальтийских механизмов.

Исследования, выполненные в работах С.Р.Барбанеля, С.М.Провор] И.М.Фонаря, Н.Д.Бернштейна, Г.М.Лугового, Н.Н.Коломенского и др., пока: что наиболее изнашиваемыми деталями в мальтийском механизме являются и эксцентрика, шлицы креста и фиксирующая шайба. Величина износа опреде; ся главным образом нагрузками на эти детали и сопротивлением, вызванным нием при скольжении пальца по стенкам шлицов креста и фиксирующей ш; по выемкам креста. При этом в работах Н.Д.Берннггейна и И.М.Фонаря отме' ся, что палец эксцентрика изнашивается примерно в 4 раза быстрее, чем сп шлицов креста. В результате износа пальца и шлицов креста увеличиваете: ходный зазор в их сопряжении, что приводит к удару пальца о шлиц креста менению кинематических и динамических характеристик мальтийс механизма. Это, в свою очередь, ведет к снижению точности работы и повы ному износу как самого механизма, так и межперфорационных перемычек Т] портируемой им киноленты.

Износ фиксирующей шайбы эксцентрика за межремонтный период, по дан->аботы С.Р.Барбанеля, достигает 0,02мм и является недопустимым для со-ния фиксирующая шайба-выемка креста.

Поэтому ресурс работы мальтийских механизмов относительно невелик и шяет согласно существующим нормам 2400-3600 часов, что примерно в 3-4 [еныпе ресурса работа основной массы деталей и узлов кинопроектора. Кроме того, как показали исследования, выполненные в работах [угового, И.М.Фридмана, В.Д.Коровкина, износ межперфорационных перес киноленты носит необратимый характер и является основной причиной ^временного списания фильмокопий в конторах кинопроката. Проблему снижения износа и повышения долговечности мальтийских ме-мов некоторые исследователи предлагают решать путем применения изно-йких материалов, создания надежной системы смазки, выбора рациональных трических размеров и оптимизации конструктивных параметров для наибо-гветственных деталей и узлов мальтийского механизма. В случае оптимизации геометрических размеров креста, согласно исследо-м, выполненным И.М.Фонарем и Г.М.Луговым, ресурс работы мальтийского шзма, работающего при стандартной частоте кинопроекции 24кадр/с в усло-обилыюй жидкой смазки, может быть увеличен в 1,3-1,8 раза.

Однако, как отмечает Г.М.Луговой, в этом случае приходится решать не-шачную задачу. С одной стороны, при увеличении диаметра головки и ши-лопастей мальтийского креста удельная работа, а следовательно, и износ на )ХНости трения уменьшаются, но, с другой стороны, одновременно увеличи-я момент инерции креста и возрастают нагрузки на палец эксцентрика.

По данным исследований С.В.Куклина, замена жестко установленного 1а эксцентрика вращающимся в подшипниках качения обеспечивает относи-ю равномерный и минимальный износ пальца и шлицов креста при увеличе-зесурса работы мальтийского механизма примерно в 3-4 раза. В этом случае ; пальца и шлицов креста происходит в основном в моменты проскальзыва-тальца при его обкатывании по стенкам шлицов креста. Величина проскаль-ния, в свою очередь, зависит от момента сопротивления качению пальца.

Вместе с тем, в своих исследованиях С.В.Кукшш в целях упрощения не ывал ряд составляющих сопротивления качению, обусловленных потерями на не при наличии смазки и микроскольжения на контакте, микрогеометрией, вдстыо и отклонением от правильной цилиндрической формы тел качения, рые при определенных условиях могут либо в несколько раз увеличить сопро-ение качению, либо погасить его и даже вызвать усилия на контакте, направьте в сторону качения.

Дальнейшее совершенствование конструкции мальтийского механизма, анное с разработкой и исследованием механизма, не требующего при работе кой смазки, также пе входило в задачи, решаемые С.В.Куклиным.

В заключении обзора литературы дается постановка задачи исследов; которая решается в настоящей диссертационной работе. Отмечено, что исяо. вание импульсных источников света позволяет существенно упростить коне цшо кинопроектора благодаря устранению обтюратора и механизма компенс; повысить энергетическую эффективность и увеличить время протягивания I ленты на шаг кадра без потерь светового потока. При этом четырехлопас мальтийский механизм может быть заменен шесггилопастным механизмом с ( благоприятными кинематическими и динамическими характеристиками. Од как показал анализ работ по исследованию мальтийских механизмов, данные личине износа шестилопастного мальтийского механизма и транспортируемо киноленты полностью отсутствуют.

Во второй главе проводится теоретическое исследование влияния нейших факторов на процесс качения пальца эксцентрика по стенкам Iш мальтийского креста.

На рис.1 показана схема сил и моментов, действующих на палец 1 пр: обкатывании по стенкам шлицов креста 2. Движение пальца радиусом Я с ш ной V и угловой о скоростью осуществляется под действием силы Т, прилс ной к центру О пальца и равной ей реакции К, возникающей на линии кон поверхностей пальца и стенки шлица креста. Кроме того, палец нагружен мальной силой Р и равной ей реакцией 14, моментом сопротивления качению состоящим из суммы момента сил инерции пальца Ми и моментов трения в шинниках Мон- Под действием момента сопротивления на контакте возникае акция стенки шлица р1=Мс/К. Реактивная тангенциальная сила Р( складыв; из Р и Р( и образует момент

На основании схемы (рис.1) составлены дифференциальные уравг плоского движения пальца при его обкатывании по поверхности шлицов крес

где m= G/g- масса пальца; G- вес пальца; g- ускорение свободного пад Jo- момент инерции пальца; ф- угол поворота пальца; t- время. При движении пальца Y0=R=const, поэтому d2Yo/dt2=0. Уравнения (1) позволили автору определить угловое ускорение паль следовательно, и момент сил инерции Мц:

га (d2X0 Alt2 )= T-F| ; m (d2Ye /dt2 )= N-P-G; J0(d2q> /dt2 ) = TxR+FtR-M,

■on»

(1)

Ми= Jog(2TR-Mon)/(GR2+Jog).

(2)

Момент трения в подшипниках качения Моп зависит от типа подшил условий и вязкости смазки, частоты вращения и степени его нагруженностн:

z.2. Графики изменения движущего момента и моментов сопротивления гению пальца в зависимости от угла поворота а эксцентрика: движущий момеггг Мдв; 2- момент от реактивной тангенциальной силы М,; момент сил инерции Ми; 4- момент, вызванный овальностью рабочей по-)хности пальца Mon; 5- момент сил трения в опорах пальца Mon; 6- суммар-й момент сопротивления качению без учета смазки Мс; 7- момент сопротив-тя качению при наличии маслянного слоя на контакте Мм; 8- общий мо-нт сопротивления качению пальца е учетом смазки

Моп=Ю^О(уп)мОО+Г1Ч11Ш<), (3)

где Го- коэффициент, зависящий от типа подшипника и условий смази кинематическая вязкость смазки; п- частота вращения подшипника; Бо- сред диаметр подшипника; ^ и Цг коэффициенты, зависящие от степени нагруже] ста и соотношения радиальной и осевой нагрузок.

Для момента сопротивления обкатыванию пальца, вызванному отклонен поверхности качения от правильной цилиндрической формы в виде овально получено следующее уравнение

Мов=±Р(ам«(аю„-аю111)/2)ш, (4)

где (1ша1 и йтш - максимальный и минимальный диаметры пальца; Р- г мальная нагрузка, действующая на палец.

Для определения момента сопротивления качению пальца по новерхнс шлицов креста при наличии на контакте смазочного материала использованы ( дующие уравнения:

при жидкой смазке

Мм=8,82хЮ-5РЬ1'32(аД50)о-7в/[(11/5)1'ов/(Рв/104)2'67], (5)

при консистентной смазке Мм=1,15(КаР2/(ЬЯУд))^5(У€А^)0'27(НВЛ<:ш>)()'39, (6)

где Р- нормальная нагрузка на палец; Ь- толщина масляного слоя; а- пье коэффициент вязкости на входе; И- радиус пальца; Ро- максимальное давлени центре контактной площадки; Ка- параметр шероховатости; Ь- рабочая дш пальца; >1- динамическая вязкость смазки; Ус- скорость скольжения на контак V- суммарная скорость качения; НВ- твердость материала пальца; Еар- привед ный модуль упругости.

По полученным уравнениям (2), (3), (4), (5) и (6) построены графики изг нения моментов сопротивления качению пальца в зависимости от угла поворот; эксцентрика во время рабочего хода мальтийского механизма, показанные рис.2.

В результате исследований установлено, что на сопротивление качен] пальца по стенкам шлицов креста наибольшее влияние из рассмотренных фак ров оказывают моменты М, и Ми, максимальные значения которых соответств« но равны 40,6 Н-мм и 25,2 Н-мм. Момент трения в опорах Моп пальца существе но зависит от способа его установки. При замене консольно установленного па;

на палец, закрепленный в двух подшипниках, расположенных по его концам, ,п уменьшается примерно в 3,5-4 раза.

Фактор овальности поверхности качения пальца приводит к циклическому растанию и убыванию сопротивления качению. При этом момент М0в, вызван-ä овальностью, перекрывает момент трения в опорах Моп и при некоторых по-кениях пальца может либо увеличить, либо погасить его и даже вызвать усилия контакте, направленные в сторону качения.

Сопротивление качению пальца при наличии жидкой смазки изменяется в тветствии с изменением толщины масляного слоя, увеличивая общий момент ротивления обкатыванию пальца по поверхности шлица креста.

Максимальное значение момента сопротивления качению пальца при нали-[ на контакте жидкой смазки составляет примерно 5 Н-мм.

Консистентные смазки создают меньшее сопротивление качению (макси-ъный момент сопротивления качению составляет 1,58 Н-мм), поскольку рабо-слой смазки непосредственно на поверхностях качения чрезвычайно мал.

Увеличение твердости пальца от 30 до 50 HRC приводит к росту момента ротивления качению примерно в 1,3 раза, а переход от грубой поверхности ьца (Ra=l,6 мкм) к более гладкой (Ra=0,032 мкм) уменьшает момент сопро-тения качению приблизительно в 3,9 раза.

Сравнение суммарного момента сопротивления качению Мс с движущим [ентом Мда показало, что при МсйМдо происходит нарушение сцепления по-шостей и начинается скольжение пальца в направлении качения (юз).

Таким образом, палец во время движения не только обкатывается, но и 1ьзит по поверхности контакта, испытывая интенсивный износ.

Установлено, что во время качения пальца площадка контакта оказывается [еленной на участок сцепления и участок микроскольжения.

Для определения средней скорости скольжения Vc в зоне контакта получено (нение

Vc=(7cnR/30+27ivR3) 0,5p(a+xo)/R, (7)

где п- частота вращения пальца; R- радиус пальца; v- частота кинопроекции; радиус эксцентрика; д- коэффициент трения; а- полуширина полоски ■акта; хо- координата границы участков сцепления и микроскольжения.

Выполненные исследования показали, что максимальная скорость поверх-и пальца относительно стенки шлица креста в период когда палец скользит по цу составляет 2374 мм/с и многократно превышает скорость микроскольже-равную 3,31 мм/с, когда палец обкатывается по стенке шлица. Это приводит к нсивному износу пальца и стенок шлицов креста на участке скольжения (юза) гделах угла поворота эксцентрика 27°< а < 45°.

Для обеспечения качения пальца без скольжения (юза) предложен мальп ский механизм, в котором палец нагружен дополнительным тяговым момет М2, определяемым из условия

М2йМс-Мдв. (8)

Конструкция такого мальтийского механизма показана на рис.3. Палец 1 тановлен в двух подшипниках качения 2. Подшипники закреплены в эксцентр ной втулке 3, расположенной в диске эксцентрика 4 и фиксируемой в нем вшг 6. На нерабочей часта пальца с помощью гайки 7 закреплен диск 8 из фрикци нога материала, контактирующий с сектором 9, который крепится к корпусу механизма винтами 11. Во время работы мальтийского механизма палец 1 повс чивает крест 5 на рабочий угол. В этот период времени диск 8 находится в kohj те с сектором 9, благодаря чему образуется дополнительный тяговый мом< обеспечивающий обкатывание пальца по поверхности шлицов креста без сю жения.

Усилие прижима Ni сектора 9 к диску 8 определяется из условия:

N^WOuRJ, (9)

где fir коэффициент трения между диском и сектором; Ra- радиус диска В заключение главы отмечено, что данная конструкция мальтийского м низма, хотя и позволяет снизить износ пальца и шлицов креста, однако вмес тем может привести кувеличению нагрузок на подшипники, в которых _уста лен палец, и, как следствие, к уменьшению их долговечности, поэтому требуем дельных исследований.

Третья глава посвящена разработке и исследованию мальтийского м низма для условий работы без жидкой смазки.

Отмечено, что существующие конструкции мальтийских механизмов кинопроекционной аппаратуры работают, как правило, в, условиях обильной; кой смазки.

Вместе с тем, в современном кинопроекторе, при условии использовав нем зубчато-ременных передач, единственным узлом, требующим жидкой см; до настоящего времени остается мальтийский механизм. Это приводит к уело нию конструкции механизма, неудобству в его обслуживании и возможпост падания смазки па фильмокопию, что недопустимо.

Разработана конструкция (рис.4) и изготовлен макет мальтийского мех; ма, обеспечивающего возможность его работы без жидкой смазки.

Вал мальтийского креста 1 (рис.4) установлен в двух радиальных ша] подшипниках 2, которые закреплены в эксцентричной втулке 3, позволял осуществлять регулировку зазора между выемками креста и фиксирующей пк

Рис.3. Конструкция мальтийского механизма с пальцем эксцентрика, нагруженным донолндаеяьным тяговым моментом

Рис.4. Конструкция мальтийского механизма, обеспечивающая возможность работы без жидкой смазки

бой 4. После регулировки втулка 3 крепится к корпусу механизма 5 винтами Вал эксцентрика 7 установлен также в двух шарикоподшипниках 8, один из кот рых закреплен в корпусе 5, а другой в крышке 9 мальтийского механизма. Корп 5 и крышка 9 механизма крепятся между собой винтами 10.

Фиксирующая шайба 4, изготовленная из полимерного самосмазывающе] ся материала, крепится к диску эксцентрика 7 тремя винтами 11. Палец 12 ус новлен консольно в двух шарикоподшипниках 13, которые закреплены в эксщ тричной втулке 14. Поворотом втулки 14 регулируется угол входа пальца в шл креста. После регулировки втулка закрепляется винтом 15.

Для фиксирующей шайбы в качестве материала выбраны конструкционн текстолит марки НТК и блочный полиамид марки капролон В, имеющие хороп физико-механические свойства и износостойкость, низкую стоимость и хорош технологичность.

Выполнен расчет фиксирующей шайбы по критерию прочности, за котор принято среднее давление на контактирующую поверхность шайбы. С этой цел составлена схема сил, действующих на шайбу, показанная на рис.5.

В период фиксации креста 1 (рис.5) шайбой 2 на него со стороны скачков* барабана 3 действует внешняя сила натяжения киноленты Ря, которая уравно пшвается силой К, определяющей нагрузку на фиксирующую шайбу. Угол пе крытая у выбирается из условия создания фиксированного положения крест момент входа пальца 4 в шлицы креста и выхода из него.

На основании этой схемы получено уравнение для определения давлен действующего на поверхности фиксирующей шайбы

Р=(1Мт^К^(71/2))адбО%ЬВяОа8ту), (10)

где Г- сила трения в фильмовом канале; т- масса участка киноленты, учг вующего в прерывистом движении; V- частота кинопроекции; радиус окр; ности опорных поясков скачкового барабана; Х- число лопастей креста; Ь- р стояние между центрами валов креста и эксцентрика; В и В- ширина и диам шайбы; а- угол деления креста.

Установлено, что максимальное давление на фиксирующую шайбу не г вытает 0,1 кг/см2 и для выбранных материалов удовлетворяет условию прочно по нагрузкам.

Проведен тепловой расчет полимерной фиксирующей шайбы, работаки при сухом трении, по критерию теплостойкости. За критерий теплостойкости л нято произведение давления на скорость скольжения [РУ], которое характер и-увеличение температуры вследствие тепловыделения во время трения.

В результате исследований показано, что условие теплостойкости и те& ратурный режим обеспечиваются для обоих выбранных материалов.

Рис.5. Схема для определения усилий, действующих на фиксирующую шайбу эксцентрика

Рис.6. Конструкция шестилопастного мальтийского механизма, обеспечивающая возможность работы без жидкой смазки

Получена формула для определения величины оптимального установочно зазора АЬУ в сопряжении пластмассовая шайба-выемка стального креста с учете минимального эксплуатационного зазора АБо, изменения температуры АТ и вел чины натяга при запрессовке шайбы на валу эксцентрика

АЬу=АЬо+За2ог/(16Е1)+ЗаАТ1асрШ, (11)

где (I, О и ёср- внутренний, наружный и средний диаметры шайбы до : прессовки; I- толщина стенки шайбы; с - радиальные напряжения во внутрепн слоях материала шайбы; Е- модуль упругости материала шайбы; а- коэффицие линейного расширения при нагреве.

На основании формулы (11) определена величина оптимального устаиовс ного зазора, равная 0,052мм для условий работы при сухом трении и 0,024мм ; условий работы при полужидкостном трении. При этом в том и другом случае 1 личина эксплуатационного зазора составляет 0,01мм, что не снижает точности.] боты мальтийского механизма и не приводит к его повышенному нагреву и заю ниванию.

Проведен выбор, обоснование и расчет подшипников качения для пальц; валов мальтийского механизма по критерию динамической грузоподъемное^ условию прочности по контактным напряжениям.

Отмечено, что в четырехлопастном мальтийском механизме подходящие типоразмеру подшипники хотя и удовлетворяют условию прочности по конта ным напряжениям, однако работают в предельном нагрузочном режиме и име довольно небольшую долговечность (1800-2000 часов).

Для определения показателей надежности и долговечности мальтийск< механизма, работающего без жидкой смазки, выбрана и обоснована магемати екая модель расчета ресурса работы сопряжения фиксирующей шайбы с выем ми креста и узла пальца эксцентрика. Определены интенсивности изнашива! фиксирующей шайбы и пальца эксцентрика, на основании которых установле закономерности и возможный ход процесса износа этих деталей в условиях ра ты без жидкой смазки.

Установлено, что ресурс работы сопряжения полимерной фиксируюп шайбы с выемкой стального креста до появления предельно допустимого зазс равного 0,015 мм, в условиях сухого трения составляет порядка 3200-3300 часга в условиях полусухого трения (консистентная смазка или незначительное коли ство жидкой смазки)-примерно 9400-9500 часов.

Для повышения срока службы полимерной шайбы стальные выемки кре< с которыми она контактирует, должны быть обработаны по 8-9 классу шерохс тости с 11а< 0,2мкм и иметь твердость не менее ШС 42-48.

Величина износа пальца эксцентрика, обкатывающегося по стенкам шли креста со скольжением без жидкой смазки, достигает предельного значс

352мм за время работы мальтийского механизма, равного примерно 2800-3100 сов, что не превышает ресурса работы существующих мальтийских механизмов.

Когда палец пагружен дополнительным тяговым моментом и обкатывается | стенкам шлицов без скольжения, его износ уменьшается и за время работы ме-низма 10000 часов составляет порядка 0,02мм.

Отмечено, что в этом случае подшипники, в которых установлен палец, испивают повышенные динамические нагрузки, которые уменьшают ресурс рабо-узла пальца эксцентрика и даже мо1ут привести к выходу его из строя.

С целью проверки результатов теоретических исследований процесса износа лнмерной шайбы и пальца эксцентрика проведены экспериментальные иссле-вания. Сравнение теоретических и экспериментальных данных показало их дос-гочно хорошее качественное и количественное соответствие.

Четвертая глава посвящена разработке и исследованию шесгалопастного иьтийского механизма для кинопроектора с импульсным источником света.

Отмечено, что при использовании в кинопроекторе импульсного источника гга (два импульса длительностью по 0,007с на кадр) время протягивания филь-гопии на шаг кадра может быть увеличено без снижения светового потока ки-фоекгора и вместо четырехлопастного мальтийского механизма с рабочим уг-190° возможно применение шестилопастного механизма с рабочим углом 120°, нощего более благоприятные кинематические и динамические характеристики.

При разработке конструкции шестилопастного мальтийского механизма вы-нено уточнение основных размеров механизма: радиуса эксцентрика-Кэ, раса головки креста-]** и расстояния между осями креста и эксцентрика-Ь. Для еделения этих размеров получены следующие зависимости:

Кэ=Ь/2; КК=1МЗ. (12)

Проведен расчет усилий, действующих на звенья мальтийского механизма и юпортируемую им киноленту при различном числе лопастей креста.

В результате расчета получено, что увеличение числа лопастей креста с 4 до (зволяет умета шить усилия, действующие на звенья мальтийского механизма, :е чем в 5 раз, а усилия, действующие на межперфорационные перемычки ки-:нты, уменьшаются примерно в 3,6 раза. Дальнейшее увеличение количества 1стей креста (до 8) не дает существенного снижения усилий, действющих на >ленту и звенья механизма.

Разработана конструкция шестилопастного мальтийского механизма, обес-шающая возможность его работы без жидкой смазки.

С целыр уменьшения нагрузок на подшипники качения и увеличения жести узла палец 1 (рис.6) предложено установить в двух шарикоподшипниковых ах 2, которые закреплены в вилке 3. Для регулировки угла входа пальца 1 в I креста 4 вилка 3 имеет возможность поступательного перемещения вдоль

радиуса эксцентрика 5 по его передней поверхности за счет поворота эксценгр ной оси 6, которая затем фиксируется гайкой 7. Для размещения узла пальца вилкой 3 внутри фиксирующей шайбы 8 последняя имеет форму кольца и креп ся на диске эксцентрика 5 тремя винтами 9. ^

Выполненные теоретические и экспериментальные-исследования показа что износ фиксирующей шайбы и шлицов креста за время работы мальтийск механизма 1500 часов практически отсутствует, а износ пальца эксцентрика за же время составляет примерно 0,006-0,008 мм, что позволяет сделать вывод о т что ресурс работы шестилопасгаого мальтийского механизма увеличивается сравнению с четырехлопастным механизмом примерно в 4-5 раз.

При этом, как установлено исследованиями, выполненными В.В.Гусев1 износ межперфорационных перемычек киноленты уменьшается более чем : раза, а число прогонов кольца киноленты увеличивается соответственно с 2500 9000, что подтверждает целесообразность использования в кинопроекторе с 1 пульсным источником света шестилопасгаого мальтийского механизма.

Заключение

В результате выполненных в диссертационной работе теоретических и ; периментальных исследований установлено, что в четырехлопастном малы ском механизме на шариковых подшипниках без жидкой смазки детали меха» ма работают в предельном нагрузочном режиме и имеют относительно небольг ресурс работы.

Анализ результатов исследований по износу деталей мальтийского м< низма показал, что ресурс работы сопряжения полимерной фиксирующей шал с выемками стального креста до возникновения предельно допустимого заз( равного 0,015мм, в условиях сухого трения составляет порядка 3200-3300 ча< При этом стальные выемки креста должны быть обработаны по 8-9 классу нк ховатосги с 11а не более 0,2мкм и твердостью не менее 1ШС 42-48.

Износ пальца эксцентрика достигает предельного значения 0,052мм за I мя работы мальтийского механизма равного примерно 2800-3100 часов, меньше нормативного ресурса работы (3600 часов) оу1 чествующих мальтийс механизмов, применяемых в кинопроекционной аппаратуре.

Кроме того, в четырехлопастном мальтийском механизме шарикоподш ники, в которых установлены валы креста и эксцентрика, а также палец эксг трика, испытывают повышенные динамические нагрузки, что еще в большей I пени уменьшает ресурс работы узла пальца (в среднем до 1800-2000 часов) и д может привести к выходу подшипников из строя.

Диссертантом предложено использовать в кинопроекторе импульсный точник света (два импульса длительностью по 0,007 секунды на кадр), что по: ляет увеличить время перемещения киноленты иа шаг кадра без снижения св< вого потока кинопроектора и перейти от четырехлопастного креста к шестшк

му. При этом ресурс работы тестштопастного мальтийского механизма увешается ио сравнению с четырехлопастгшм механизмом примерно в 4-5 раз, а с фильмокопии по перфорациям уменьшается более чем в 3 раза. Это позво-существенно увеличить общий срок службы кинопроектора и нормированное чество. сеансов фильмокопии до ее списания, а следовательно, дать дополни-яую экономическую прибыль.

Более того, применение импульсного источника света позволяет снизить >вые потери и потребление электроэнергии, а также существенно упростить грукцию кинопроектора благодаря устранению обтюратора, механизма ком-ации обтюратора и зубчатой передачи, передающей на него вращение.

Это облетает доступ к фильмовому каналу для зарядки фильмокопии и чи-канала со стороны источника света, уменьшает уровень акустического шума, [цает обслуживание и ремонт, снижает стоимость производства и эксплуата-синопроектора.

1. Куклин C.B., Сомвонгксай Совонгксай. Исследование сопротивления качению пальца эксцентрика по стенкам шлицов мальтийского креста. - В сб. научных трудов СПГУКиТ: Проблемы развитая техники и технологии кинематографа. -Вып. 10,- СП6.Д999.-С. 104-108.

2. Куклин C.B., Сомвонгксай Совонгксай. Тепловой расчет сопряжения пластмассовая шайба эксцентрика-выемка креста. - В сб. научных трудов СПГУКиТ: Проблемы развитая техники и технологии кинематографа.- Вып. И.-СПб.,- 2000.- C.5I.

3. Кукиш C.B., Сомвонгксай Совонгксай. Расчет износа сопряжения фиксирующая шайба-фиксируемая выемка креста при сухом трении. - В сб. научных трудов СПГУКиТ: Проблемы развития техники и технологии кинематографа. - Вып. 11.-СПб., 2000.-С.46.

4. Куклин C.B., Сомвонгксай Совонгксай. Мальтийский механизм для условий работы без жидкой смазки. - В сб. научных трудов СПГУКиТ: Проблемы развития техники и технологии кинематографа. -Вып. 11,- СПб., 2000,-

5. Куклин C.B., Сомвонгсай Совонгксай. Анализ нагрузок в мальтийском механизме при различном коэффициенте рациональности. Доклад на Международной конференции «Кинотеатр -21 века». - С.-П6.Д999. -С.4.'"

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

С.49.

ВВЕДЕНИЕ.

1. Обзор работ по исследованию мальтийских механизмов

ММ) киноаппаратуры.

1.1. Анализ исследовании по совершенствованию производственно-эксплуатационных характеристик мальтийских механизмов (ММ) киноаппаратуры.

1.2. Анализ исследований динамики работы-мальтийских механизмов.

1.3. Исследование путей снижения нагрузок в мальтийском механизме.

1А. Постановка задачи исследований.

2. Исследование влияния различных факторов на процесс качения пальца эксцентрика по стенкам шлицов мальтийского креста.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Влияние.моментов сил инерции, внешней тангенциальной силы и трения в-опорах пальца на сопротивление его качению.:

2.3. Влияние^овальности рабочей поверхности пальца на сопротивление его качению.

2.4. Определение скорости относительного скольжения пальца по стенкам шлицов креста.

2.5. Исследование процесса движения пальца при качении со смазкой.

2.6. Разработка конструкции мальтийского механизма с пальцем эксцентрика, нагруженным дополнительным тяговым моментом.

2.7. Выводы.

3. Разработка и исследование мальтийского механизма для условий работы без жидкой смазки.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Выбор материала для фиксирующей шайбы эксцентрика и ее расчет в условиях работы мальтийского механизма без жидкой смазки.

3.2.1. Расчет по критерию прочности.

3.2.2. Тепловой расчет.

3.2.3. Расчет износа сопряжения фиксирующая шайба-выемка креста при сухом трении.

3.2.4. Расчет оптимальных зазоров в сопряжении фиксирующая шайба-выемка креста.

3.3. Расчет износа и срока службы сопряжения палец-шлиц при работе без жидкой смазки.

3.4. Выбор, обоснование и расчет подшипников качения для валов мальтийского механизма.

3.5. Экспериментальные исследования процесса износа деталей мальтийского механизма, работающего без жидкой смазки.

3.6. Выводы.

4. Разработка и исследование шестилопастного мальтийского механизма для кинопроектора с импульсным источником света.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Расчет усилий, действующих на звенья мальтийского механизма и транспортируемую им киноленту при различном числе лопастей креста.

4.3. Разработка конструкции и исследование процесса износа деталей шестилопастного мальтийского механизма и траспортируемой им киноленты.

4.4. Выводы.

Кинематографу, как самому массовому и доступному для народа виду искусства, принадлежит огромная роль в идейно-эстетическом, нравственном воспитании населения и удовлетворении его духовных потребностей. В многозвенном ряду техники фильмопроизводства и кинопоказа особая роль принадлежит кинопроекционной аппаратуре (КПА), которая является конечным звеном кинематографической системы.

Качеством своей работы, своими техническими характеристиками КПА непосредственно выводит этот процесс на зрителя, который по качеству доводимого до него изображения и звука оценивает и всю совокупность техники сквозного кинематографического процесса.

Особое внимание в период перехода страны к рыночным отношениям уделяется экономическим проблемам. В этой связи большое значение приобрели наряду с перспективными разработками новой аппаратуры вопросы сохранности фильмовых материалов, надежности и долговечности аппаратуры, находящейся в эксплуатации.

В государственной киносети до настоящего времени находилось около 150000 профессиональных киноустановок, однако в условиях рынка потребность в новых КПА явно снизится, так как ее замену будут осуществлять теперь только в том случае, когда новая аппаратура будет значительно превосходить по своим эксплуатационным и качественным показателям существующую и сможет дать дополнительную прибыль.

Исходя из этого, требования потребителей к кинопроекционной аппаратуре в первую очередь будут направлены на:

-повышение качества кинопоказа, которое сможет привлечь большее количество кинозрителей;

-повышение сохранности фильмокопий, стоимость которых значительно возросла и соизмерима со стоимостью всего кинопроектора;

- повышение надежности кинопроектора, упрощение его обслуживания путем устранения необходимости различного рода регулировок и смазок в процессе эксплуатации киномехаником и автоматизации кинопоказа, которые позволят сократить штат обслуживающего технического персонала.

Интегральное качество кинопроектора характеризуется рядом комплексных и единичных показателей качества, которые в соответствии с ГОСТ 15467-79 делятся на три группы: функциональные, производственно-технологические и эксплутационные. Каждая группа показателей подразделяется на подгруппы в -соответствии с иерархической структурой отдельных свойств кинопроекционной аппаратуры /31/.

Реальные значения различных показателей качества кинопроектора зависят от работы соответствующих его функционально-составных частей (ФСЧ)-многочисленных узлов и механизмов. Среди последних к числу важнейших относится мальтийский механизм, который формирует такие важные параметры кинопроектора как:

1. Качество экранного изображения.

Вследствие неточной работы мальтийского механизма в процессе проекции геометрические центры последовательных кадров кинофильма не совпадают, что проявляется в появлении неустойчивости кадра. При чрезмерной неустойчивости кадра зритель ощущает вертикальное качание изображения или некоторую нерезкость его в результате чего качество кинопроекции заметно ухудшается, а глаза зрителей быстро утомляются.

2. Износ фильмокопии.

В процессе эксплуатации фильмокопии претерпевают повышенный износ и подлежат списанию, прослужив существенно меньше нормированного количества сеансов /42,46,37/. Если нормированное число сеансов отечественной фильмокопии 35 мм формата до ее списания составляет 500 сеансов /40,41,42/, то на ряде киноустановок фильмокопию удается эксплуатировать не более 350-400 раз, а на кинопроекторах типа КН это число снижается в некоторых случаях до 250 раз.

Мальтийский механизм является главным источником повреждения межперфорационных перемычек (МПП) фильмокопии и сокращения срока ее службы с соответствующими экономическими издержками в кинопрокате. Этот факт обусловлен тем, что усилия, действующие со стороны зубьев скачкового зубчатого барабана мальтийского механизма на межперферационные перемычки фильмокопии, значительно превышают усилия в других звеньях механизма транспортирования киноленты в кинопроекторе.

Кроме того износ деталей ММ в процессе его эксплуатации приводят к нарушению первоначальных условий транспортирования фильмокопии и еще более интенсивному износу МПП.

3. Уровень шума при работе кинопроектора.

Прерывистость движения звеньев мальтийского механизма, неизбежность появления зазоров в сопряжениях этих звеньев, вызванное неточностью их изготовления и износом, ударное приложение относительно больших нагрузок к ним обуславливают тот факт, что мальтийский механизм как правило, является главным источником шума и вибрации при работе кинопроектора.

4. Надежность функционирования кинопроектора.

Вследствие относительно большой сложности, нагруженности и степени влияния на важнейшие функциональные параметры качества кинопроектора, мальтийский механизм является наиболее критичным по надежности механическим узлом кинопроекционного аппарата.

Надежность мальтийского механизма в свою очередь характеризуется такими показателями, как вероятность безотказной работы и долговечность (ГОСТ 27.002-83 «Надежность в технике»).

Ресурсы работы наиболее ответственных деталей мальтийского механизма относительно малы -в 1,5-3 раза меньше сроков службы основной массы других деталей и узлов, определяющих в целом общий срок службы всего кинопроектора. При этом трудоемкость ремонта деталей мальтийского механизма значительно ( в 5 и более раз) выше, чем изготовление новых деталей, вследствие малой механизации процесса ремонта.

Статистические данные /15,18/ об отказах составных частей кинопроектора показывают, что наиболее критичным среди них является мальтийский механизм. При этом до настоящего времени мальтийский механизм остается единственным узлом в кинопроекторе, требующим обильной жидкой смазки, что усложняет конструкцию механизма, затрудняет его обслуживание и может привести к попаданию масла на фильмокопию.

В последние годы было предложено повысить частоту кинопроекции до частоты, превышающей критическую частоту слияния мельканий /39/, что улучшило качество изображения.

Для реализации поставленной задачи необходим кинопроектор, который мог бы работать при требуемой частоте кинопроекции.

Увеличение скорости и ускорения деталей мальтийского механизма, скачкового барабана и транспортируемой им киноленты должно привести к их преждевременному износу и шуму. Поэтому мальтийский механизм, используемый в настоящее время для обычной частоты кинопроекции не может применяться.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что недостаточно высокое качество экранного изображения, преждевременный износ фильмокопий, недостаточная надежность и ресурс функционирования, а также большие трудовые и материальные затраты по поддержанию работоспособности кинопроекторов в условиях эксплуатации вызваны в значительной мере несовершенством конструкции мальтийского механизма.

Целью настоящей работы является нахождение путей устранения указанных недостатков.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить причины преждевременного износа звеньев мальтийского механизма и киноленты и выявить основные пути повышения их износоустойчивости и долговечности.

2. Выполнить теоретические и экспериментальные исследования по выявлению степени влияния конструктивных параметров мальтийского механизма на износ его деталей, динамику и точность работы.

3. Обосновать принципы оптимизации конструктивных параметров мальтийского механизма и разработать технические решения, позволяющие повысить его износостойкость в условиях эксплуатации без жидкой смазки.

4. Выбрать и обосновать корректную модель для расчета ресурса ответственных деталей мальтийского механизма и возможного хода процесса их изнашивания при сравнении различных вариантов конструкций.

Результаты работы легли в основу НИР, включенной в план ГОСКИНО РФ «Разработка кинопроектора нового поколения», внедрены в учебный процесс по курсам «Киновидеоаппаратура», «Кинотехника», и «Теория механизмов транспортирования носителей информации», в курсовом и дипломном проектировании, вошли в отчеты по научной работе СПГУКиТ.

Основные материалы диссертации опубликованы в 4-х статьях сборника «Труды СПГУКиТ», доложены на Международной конференции «Кинотеатр-XXI» и обсуждены на научно-технических семинарах кафедры киновидеоаппаратуры СПГУКиТ.

Рекомендации по оптимизации конструктивных параметров и технические решения износоустойчивых мальтийские механизмов предлагаются специалистам ведущих предприятий ЛОМО, БеЛОМО, ЗАО НТЦ «Экран-В», МОСКИНАП для использования при модернизации и разработке новой кинопроекционной аппаратуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие новые результаты:

1. Разработанная динамическая модель процесса обкатывания пальца эксцентрика по стенкам шлицов креста и ее математическое описание в виде дифференциальных уравнений движения позволяет проводить количественный анализ и оценивать влияние на этот процесс различных факторов (момента инерции и момента трения в опорах пальца, внешней тангенциальной силы, микропроскальзывания на контакте, отклонения поверхности качения от правильной цилиндрической формы, упругих деформаций, вязкости смазки, микрогеометрии и твердости тел качения).

2. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования показали, что на процесс обкатывания пальца по сгенкам шлицов креста наибольшее влияние из рассмотренных факторов оказывают момент от внешней тангенциальной силы и момент инерции пальца. Фактор овальности поверхности качения пальца приводит к циклическому возрастанию и убыванию сопротивления качению и при некоторых положениях пальца может либо увеличить общий момент сопротивления, либо погасить его и даже вызвать усилия на контакте, направленные в сторону качения. Увеличение твердости пальца от 30 до 50 HRC приводит к росту коэффициента трения и момента сопротивления качению примерно в 1,3 раза, а при переходе от грубой поверхности пальца (Ra=l,6 мкм) к более гладкой (Ra=0,032 мкм) момент сопротивления качению пальца уменьшается приблизительно в 3,9 раза. Сопротивление качению пальца при наличии жидкой смазки изменяется в соответствии с изменением толщины мас-лянного слоя, увеличивая общий момент сопротивления обкатыванию пальца по поверхности шлицов креста. Консистентные смазки создают незначительное сопротивление качению, поскольку рабочий слой смазки непосредственно на поверхности качения чрезвычайно мал, однако их действие недолговечно и требуются специальные меры для возобновления этих смазок на рабочих поверхностях.

3.Режим работы пальца, при котором он является ведомым элементом по отношению к поверхности шлица крести, обеспечивает лишь част ичную замену трения скольжения трением качения. При этом палец не только обкатывается, но и скользит по поверхности контакта, испытывая повышенный износ. С целью обеспечения полного обкатывания пальца по стенкам шлицов креста предложена конструкция мальтийского механизма, в которой палец нагружен дополнительным тяговым моментом, величина которого должна быть не менее 16 Н-мм.

4. Для обеспечения работы мальтийского механизма без жидкой смазки предложено все валы механизма, включая палец эксцентрика, установить в подшипники качения, а фиксирующую шайбу изготовить из полимерного самосмазывающего материала. Установлено, что полимерные материалы типа блочного полиамида марки каиролон В и конструкционного текстолита марки ПТК, выбранные для изготовления фиксирующей шайбы, полностью удовлетворяют прочностным и температурным условиям для нагрузок и скоростей, действующих в зоне трения при работе мальтийского механизма, имеют относительно низкую стоимость, хорошую износостойкость и технологичность. Вместе с тем, увеличение температуры и влажности окружающей среды приводит к уменьшению эксплуатационного зазора между полимерной шайбой и выемкой креста, поэтому установочный зазор в этом сопряжении должен быть больше, чем в металлических парах трения. Установлено, что при эксплуатационном зазоре равном 0,01мм оптимальная величина установочного зазора должна составлять 0,024мм.

5. В четырехлопастном мальтийском механизме на шариковых подшипниках, работающем без жидкой смазки, детали механизма работают в предельном нагрузочном режиме и имеют ресурс работы меньше нормативно установленного (3600 часов) для мальтийских механизмов, применяемых в кинопроекционной аппаратуре. При этом шарикоподшипники, в которых закреплены валы треста и эксцентрика, а также палец эксцентрика, испытывают повышенные динамические нагрузки, что еще в большей степени уменьшает ресурс работы мальтийского механизма (в среднем до 1800-2000 часов) и даже может привести к выходу подшипников из строя.

6. Анализ результатов исследований по износу деталей мальтийского механизма показал, что время работы сопряжения полимерной фиксирующей шайбы с выемками стального креста до появления предельно допустимого зазора равного 0,015 мм в условиях сухого трения составляет порядка 3200-3300 часов, а в условиях полусухого трения (консистентная смазка или незначительное количество жидкой смазки) примерно 9400-9500 часов. Для увеличения срока службы капролоновой шайбы эксцентрика стальные выемки креста, с которыми она контактирует, должны быть обработаны по 8-9 классу шероховатости с Ra не более 0,2 мкм и твердостью не менее HRC 42-48.

7. Износ пальца эксцентрика, обкатывающегося по стенкам шлицов креста со скольжением в условиях без жидкой смазки, достигает предельного значения 0,052 мм за время работы мальтийского механизма, равного примерно 2800-3100 часов. В случае, когда палец нагружен дополнительным тяговым моментом и обкатывается по стенкам шлицов креста без скольжения его износ составляет порядка 0,02 мм за время работы механизма 10000 часов. Однако такой механизм требует дополнительных серьезных исследований. Экспериментально установлено, что в период приработки (примерно до 200 часов) нового сопряжения пальца со шлицами креста происходит наиболее интенсивный износ поверхности пальца. При этом образуется наклеп (упрочнение) материала пальца, в результате которого его рабочая поверхность становится более гладкой (блестящей) и создаются условия для снижения интенсивности изнашивания.

8. Сопоставление кинематических и динамических характеристик мальтийских механизмов с различным числом лопастей креста показало, что при замене четырехлопастного креста шестилопастным максимальные усилия, действующие на межперфорационные перемычки киноленты уменьшаются примерно в 3,6 раза, а нагрузки на палец эксцентрика и стенки шлицов креста снижаются более чем в 5 раз. При этом дальнейшее увеличение числа лопастей креста не дает существенного уменьшения усилий на киноленту и звенья мальтийского механизма.

9. Использование в кинопроекторе импульсного источника света (два импульса длительностью по 0,007 секунды на кадр) позволяет увеличить время перемещения киноленты на шаг кадра без снижения светового потока кинопроектора и перейти от четырехлопастного мальтийского механизма с рабочим углом 90° к шестилопастному с рабочим углом 120°. Это позволяет также упростить конструкцию кинопроектора благодаря устранению обтюратора, механизма компенсации обтюратора и зубчатой передачи, передающей на него вращение. При этом облегчается доступ к фильмовому каналу для зарядки фильмокопии и чистки канала со стороны источника света, уменьшается уровень акустического шума, упрощается обслуживание и ремонт, снижается стоимость производства и эксплуатации кинопроектора.

10. Анализ результатов испытаний по износу деталей мальтийского механизма и киноленты в режиме нагрузок, соответствующих шестилопастному кресту, показал, что износ шлицов креста и фиксирующей шайбы за время работы механизма равное 1500 часов практически отсутствует. Износ пальца эксцентрика за это же время составляет примерно 0,006-0,008 мм и срок службы мальтийского механизма с шестилопастным крестом увеличивается по сравнению с механизмом, имеющим четырехлопастный крест, примерно в 4-5 раз. При этом износ фильмокопии по перфорациям уменьшается приблизительно в 3-4 раза, а число прогонов кольца киноленты увеличивается соответственно с

2500 до 9000. Это позволяет существенно увеличить общий срок службы кинопроектора и нормированное количество сеансов фильмокопии до ее списания, а следовательно дать дополнительную экономическую прибыль.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

Разработана динамическая модель процесса качения пальца эксценрика по стенкам шлицов креста и составлено ее математическое описание в виде дифференциальных уравнений движения элементов модели, позволяющие проводить количественный анализ и оценивать влияние на этот процесс различных конструктивных параметров мальтийского механизма, а также физико-механических и фрикционных свойств тел качения.

Выбраны и обоснованы критерии оптимизации конструктивных параметров мальтийского механизма, незвояяощие еоздать-принципиальные предпосылки для повышения износостойкости и долговечности его составных частей в условиях работы без жидкой смазки.

Разработана методика расчета , позволяющая установить закономерности и возможный ход процесса изнашивания деталей мальтийского механизма в условиях работы без жидкой смазки и уже на стадии проектирования механизма определить во сколько раз повысится его износостойкость и долговечность по отношению ктфототипу.

На основании теоретического анализа и экспериментальных исследований предложены технические решения, обеспечивающие минимальный износ звеньев мальтийского механизма и киноленты.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ

Разработан комплекс программ на ЭВМ, который реализует инженерный метод расчета и может быть рекомендован при оптимизации и разработке новых мальтийских механизмов/ Предложен метод и технические средства, которые могут быть использованы при экспериментальных исследованиях процесса износа деталей мальтийского механизма и транспортируемой им киноленты.

Даны практические рекомендации по выбору полимерного материала для фиксирующей шайбы и подшипников качения для валов и пальца эксцентрика в мальтийском механизме без жидкой смазки.

Определен установочный зазор в сопряжении полимерной шайбы с выемкой стального креста и даны рекомендации по чистоте обработки и твердости этих деталей.

Разработаны конструкции и изготовлены макеты мальийских механизмов, обеспечивающие минимальный износ их звеньев и киноленты в условиях работы без ж;идкой смазки.

Показана целесообразность применения шестилопастного мальтийского механизма в кинопроекторе с импульсным источником света.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Бабушкин С.Г., Луговой Г.М., Якимович B.C. Об эксплуатационной надежности кинопроектора 23КПК.- В сб. научных трудов ЛИКИ: Проектирование и технология изготовления кинотехнического оборудования,- Л., 1981.-С.27-38.

2. Барбанель С.Р., Проворнов С.М. Исследование износа типовых деталей кинопроекционной аппаратуры. Л.: Труды ЛИКИ, 1949,- Вып.2.-С. 78-83.

3. Барбанель С.Р. Ремонт кинопроекционной аппаратуры,- М.: Искусство, 1955.-С.33-54.

4. Барбанель С Р. Теоретическое исследование износа типовых деталей и механизмов кинопроекционной аппаратуры. Дисс. канд.техн. наук.- Л.: ЛИКИ, 1947.-13^ с.

5. Бернштейн Н.Д. Исследование световых и динамических характеристик механизмов прерывистого движения кинопроектора. Дис. канд. техн. наук.-М.: НИКОИ, 1949,- С. 55-70.

6. Болонкина И.И. Комплексное исследование точности мальтийских крестов кинопроекторов с целью повышения функциональной взаимозаменяемости мальтийского механизма. Дис. канд. техн. наук,- М.: НИКФИ, 1974.-148 с.

7. Брусничкин Н С. Исследование точности мальтийских механизмов кинопроекторов. Дисс. канд. техн. наук. -М.: НИКФИ, 1953.-197 с.

8. Вахитов Я.Ш: Вибрации и шумы киноаппаратуры,- Л.: изд. ЛИКИ,1982.

9. Жуковский Н Е. Теоретическая механика.- М.: Гостехиздат, 1950.

10. Ильин В.Н. Требуется объективная оценка.//Киномеханик.- 1983.-№6,-С.27-30.

11. Катков В.А. О кинопроекторе:КН-19 // Киномеханик,- 1983,- №6.-С.27.

12. Коломенский Н.Н. Исследование и повышение эксплуатационных качеств мальтийских механизмов кинопроекторов. Дис. канд. техн. наук.-Jl.: ЛИКИ, 1975.-178 с.

13. Куклин С.В. Повышение износоустойчивости мальтийского механизма оптимизацией его конструктивных параметров. Дис. канд. техн. наук.-Л.: ЛИКИ, 1992.-231 с.

14. Луговой Г.М. Повышение надежности мальтийских механизмов кинопроекционной аппаратуры. Дис. канд. техн. наук,- Л.:ЛИКИ, 1990.-259 с.

15. Луговой Г.М., Перцев С.М., Якимович B.C. О влиянии мальтийского механизма на износ фильмокопий при кинопроекции,- В сб. научных трудов ЛИКИ: Техника фильмопроизводства,- Л.,1986.-е. 131-135.

16. Луговой Г.М., Перцев С.М., Якимович B.C. Исследование влияния зазоров в сопряжениях мальтийского механизма на точность транспортирования киноленты,- Л.: Труды ЛИКИ, 1977,- Вып.ХХХ.-С. 146-149.

17. Луговой Г.М., Поляков С.Б., Якимович B.C. Метод диагностики технического состояния мальтийских механизмов киноаппаратуры,- В сб научных трудов ЛИКИ: Тенденции и перспективы развития отечественной кинотехники,-Л.,- 1985.-С.104-106.

18. Макаров О.П., Дашевская Н.В., Кулаков А.К. Разработка устройства для экспериментального получения кинематических характеристик грейферных механизмов. -Л.: Труды ЛИКИ, 1974.-вып.24.-С.51-55.

19. Макаров О.П. Метод получения кинематических характеристик механизмов прерывистого движения и транспортируемой ими киноленты в динамическом режиме. Л.: Труды ЛИКИ, 1974.-вып.24.-с.42-49.

20. Мелик-Степанян А.М.,.Проворнов С.М. Детали и механизмы киноаппаратуры,- М.: Искусство, 1959.-378 с.

21. Мелик-Степанян A.M., Проворнов С.М. Детали и механизмы киноаппаратуры." Л.: Изд. ЛИКИ, 1980,- 378 с.

22. Мелик -Степанян A.M. Исследование динамических усилий в начале рабочего цикла грейфера // Техника кино и телевидения.- 1968.-№ 9,- С.26-30.

23. Нахапетян Е.Г., Щербакова В.В. Влияние момента трения в опорах на динамик}' механизма поворота.- В сб.: Механика машин,- М., 1970.-Вып.23-24.-С.142-156.

24. Нахапетян Е.Г. Экспериментальное исследование мальтийских механизмов станков-автоматов.-В сб.: Вопросы автоматостроения,- М., 1956,-Вып.38.-С.94-99.

25. Нахапетян Е.Г., Кухаренко Н.Г. Исследование истинной динамики быстроходных мальтийских механизмов,- В сб.: Теория механизмов и машин,-Харьков., 1974, Вып. 17,- С. 68-75.

26. Нормы времени и расценки на ремонт киноаппаратуры.- Киев.: Лаборатория НОТ и УП ГОСКИНО УССР,1983,- 130с.

27. Нахапетян Е.Г. Определение критериев качества и диагностирование механизмов. М.: Наука, 1977.-138 с.

28. Олендзки А. Об измерениях ускорений элементов механизмов прерывистого движения киноленты.-Л. : Труды ЛИКИ, 1962.-Вып.УШ.- С.47-57.

29. Пинегин С.В. Трение качения в машинах и приборах. -М.: Машиностроение, 1976.- 261с.

30. Проворнов С.М., Соколов А.В. Кинопроекционная аппаратура /Тексты лекций,-Л.: ЛИКИ, 1980,- 85с.

31. Проворнов С.М. Детали и механизмы киноаппаратуры,- М.: Госкино-издат, 1947.- С.75-108.

32. Проников А.С. Надежность машин,- М.Машиностроение, 1978,- 592с.

33. Фишин М.Е. О влиянии соударений на закон движения ведомого звена механизмов прерывистого поворота.- В сб.: Теория механизмов и машин.-Харьков, 1970.-Вып. 17,- С. 93-97.

34. Фонарь И.М. Исследования мальтийских механизмов современных кинопроекторов и повышение их износоустойчивости. Дис. канд. техн. наук,-М.: НИКФИ, 1949,- 194 с.

35. Фонарь И.М., Добромысленника Х.А. О рациональных параметрах мальтийских механизмов кинопроектора для 35 и 70 мм фильмов // Техника кино и телевидения.- 1965,- № 2.-С. 13-18.

36. Фридман И.М. Эксплуатация фильмокопий.- М.: Искусство, 1959.210с.

37. Чернобривец Б., Грибайла JL, Матюшенко В. и др. Износостойкость деталей мальтийского механизма // Киномеханик,- 1978,- № 9,- С.20-22.

38. Гребенников О.Ф. Устранение искажений, вызванных дискретизацией изображения в кинематографе // Техника кино и телевидения,- 1984,- № 1,- С. 10-15.

39. Инструкция по определению технического состояния фильмокопий и материальной ответственности киноустановок за получаемые в прокат фильмокопии,- М.: ГОСКИНО СССР, 1986. 38 с.

40. Дополнение к инструкции по определению технического состояний фильмокопий и материальной ответственности киноустановок за получаемые в прокат фильмокопии. М.: ГОСКИНО СССР, 1982. -38 с.

41. Коровкин В.Д. Техническая эксплуатация фильмокопий,- М.: Искусство, 1983.

42. Куклин С.В., Гребенников О.Ф., Соколов А.В. Авторское свидетельство № 1629893, по М. Кл.-03В1/38,- Бюллетень « Изобретения», 1990, № 7.

43. Куклин С.В. Методика экспериментального исследования динамики работы вращающегося пальца эксцентрика мальтийского механизма,- В сб. научных трудов ЛИКИ: Проблемы развития техники и технологии кинематографа,- Л., 1991.- Вып.З,- С.77-80.

44. Куклин С.В., Гребенников О.Ф., Гудинов К.К. Возродим былую популярность кинематографа // Киномеханик,-1991,- № 9.- С.15-16.

45. Куликова Р.Г. Левитин Г.В. Некоторые вопросы износа фильмокопий в эксплуатации. Доклад на конференции ЛИКИ и киноорганизации г. Ленинграда, 1982.

46. R/Eckerle Optimale Auslegung Von malteser-Schaltwerken-Feinmevkte-chuik, 1969, № 11,- S.482-487.

47. Enrk Dev Fitmtransport und Abnutrung der Transportrollem Bild und Tom 1957, №rl.-S.25-23.

48. Frielinghaus K. Win N/Nen Kriterien Beurteilung Bildstandes-Bild und Tom 1974, №fO.-S.345-351.

49. Iotroff A.Das Pragmatishe Malteserkreugtrieblefermseh und Kinotechnik 1977, №r2.-:S.43-47,- S.99-102.

50. M.Krai, I.Koluch Analiza cinnosti malterskeha Krize-Iemna mechanika a Optika 1977, № 1,- S.14-16.

51. F.Simon Malteserkreur- Sperrzzylinder oline klemmgefalir-Feinwerktechnik micronik 1972, № 5.- S.262-263

52. Y Stanek Maltercke mechanismy IH-urcem-Optimalni Velkasti maltezskena mechanismy- yemna mechanika a optika 1967, № 9,- S:285-290.

53. Куклин С.В., Сурков В.К. Теоретические исследования динамики работы вращающегося пальца эксцентрика мальтийкого механизма.- В сб. научных трудов ЛИКИ: Прблемы развития техники и технологии кинематографа.-Л., 1991.-Вып. 3.-С.73-76.

54. Коровкин В.Д. Техническая эксплуатация фильмокопий. М.: Искусство, 1983.

55. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике.-М.: Наука, 1967,- С.206-207.

56. Перель Л.Я. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор. Справочник.- М.: Машиностроение, 1983.- С.363-366.

57. Никитин Е.М. Краткий курс теоретической механики,- М.: Наука, 1971.-400с.

58. Розенберг Ю.А. Влияние смазочных масел на надежность и долговечность машин,- М.: Машиностроение, 1970.

59. Коломенский Н.Н. Гидродинамический расчет смазки трущихся поверхностей деталей мальтийских механизмов кинопроекционной аппаратуры.-Труды ЛИКИ, 1974,- Вып.24.-С.91-99.

60. РебиндерП.А. Физико-химическая механика.-М.: Знание, 1958.

61. Tallian Т., Brady Е., Мс Cool I., Sibley L. Lubricant Film Thickness and Wear in Rolling Point Contact. Trans. ASLE, 1965, vol. 8, №4, P.411-424.

62. Петрусевич А.И. Основные выводы из контактно-гидродинамической теории смазки //Известия АН СССР. ОТН,- 1951,- №2.- С.209-223.

63. Вирабов Р.В. Тяговые свойства фрикционных передач,- М.: Машиностроение, 1982,- 263с.

64. Глаголев Н.И. Трение и износ при качении цилиндрических тел // Инженерный журнал АН СССР.- 1964,- Т.4.- Вып.4,- С.659-672.

65. Писаренко С.В., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов,- Киев.: Наукова думка, 1988,- 547с.

66. Коднир Д.С. Контактно-гидродинамичекий расчет роликоподшипников,- М.: ВНИИПП, 1972,- 121с.

67. Токарь И.Я. Конструирование и расчет опор трения,- М.: Машиностроение, 1971.- 243с.

68. Блохин Ю.Н., Данилов В.Д., Мусаев Ю.А. Коэффициенты трения качения гладких цилиндров при предельной несущей способности маслянного слоя //Машиноведение.- 1972.- №3,- С.85-89.

69. Данилов В.Д. Влияние размеров цилиндров на несущую способность маслянной пленки при качении // Машиноведение 1971.- №6,- С.77-84.

70. Мугнецян С.Ф., Смирнов Н.И. Коэффициенты трения скольжения при использовании пластичных смазок // Трение и износ,- 1991.- т.12.-№6.-С.1078-1082.

71. Воронков Б.Д. Подшипники сухого трения,- JI.: Машиностроение, 1979.- 224 с.

72. Мирзоев Р.Г. Пластмассовые детали машин и приборов,- М.: Машиностроение, 1971,- 368 с.

73. Раевский А.Н. Полиамидные подшипники.- М.: Машиностроение, 1967,- 137 с.

74. Чичинадзе А.В., Левин А.Л., Бородулин М.Н., Зиновьев Е.В. Полимеры в узлах трения машин и приборов.- М.: Машиностроение, 1988,- 328 с.

75. Семенов А.П., Савинский Ю.Э. Металло-фторопластовые подшипники." М.: Машиностроение, 1976.- 192 с.

76. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчета на трение и износ.- М.: Машиностроение, 1977,- 526 с.

77. Крагельский И.В. Приближенный расчет износа сопряжений // Вестник машиностроения,- 1974,- №4.- С.36-38.

78. Крагельский И.В., Непомнящий Е.Ф., Харач Г.М. Основные положения и краткая методика приближенного расчета поверхностей трения на износ при скольжении,- М.: ИМАШ, 1966,- 125 с.

79. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн. / Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина М.: Машиностроение, 1978,- 400 с.

80. Скорынин Ю.В. Ускоренные испытания деталей машин и оборудования на износостойкость,- Минск.: Наука и техника, 1972,- 160 с.

81. Непомнящий Е.Ф. Износ при качении с проскальзыванием,- В кн. Трение твердых тел,- М.: Наука, 1964.- С.111-119.

82. Приборные шариковые подшипники. Справочник под ред. К.Н. Яв-ленского.- М.: Машиностроение, 1981,- 351 с.

83. Куклин С.В., Сомвонгксай Совонгксай. Исследование сопротивления качению пальца эксцентрика по стенкам шлицов мальтийского креста,- В сб. научных трудов СПГУКиТ: Проблемы развития техники и технологии кинематографа,- С.-Пб., 1999.- Вып. 10,- С.104-108.

84. Куклин С.В., Сомвонгксай Совонгксай. Тепловой расчет сопряжения пластмассовая шайба эксцентрика-выемка креста.- В сб. научных трудов

85. СПГУКиТ: Проблемы развития техники и технологии кинематографа.- С.-Пб.,2000,- Вып.11.-С.51.

86. Куклин С.В., Сомвонгксай Совонгксай. Расчет износа сопряжения фиксирующая шайба-фиксируемая выемка креста при сухом трении,- В сб. научных трудов СПГУКиТ: Проблемы развития техники и технологии кинематографа.- С.-Пб., 2000,- Вып.11.-С.46.

87. Куклин С.В., Сомвонгксай Совонгксай. Мальтийский механизм для условий работы без жидкой смазки,- В сб. научных трудов СПГУКиТ: Проблемы развития техники и технологии кинематографа.- С.-Пб., 2000,- Вып.11.-С.49.

88. Куклин С.В., Сомвонгксай Совонгксай. Анализ нагрузок в мальтийском механизме при различном коэффициенте рациональности. Доклад на Международной конференции «Кинотеатр-XXI»,- С.-Пб., 1999.-С.42.

89. Гусев В.В., Гусев В.П., Соколов А.В. Зависимость износа перфораций киноленты от времени ее продергивания в фильмовом канале. Доклад на Международной конференции «Кинотеатр-XXI».- С.-Пб., 1999.-С.44.

90. POCvV •, vl. i ■ r.ijK^y, ОТН-аЛ '