автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.17, диссертация на тему:Разработка и исследование эксцентриковых механизмов свободного хода для промыслового оборудования

РГБ ОД

- 9 ОКТ 1335

На правах ру».. УДК в39.2.0б1:621.В:г,

ШАРКОВ Олег Васильевич

/

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСЦЕНТРИКОВЫХ МЕХАНИЗМОВ СВОБОДНОГО ХОДА ДЛЯ ПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05.18.17 - Промышленное рыболовство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

.Д<илининград 1995

•бота выполнена в Калининградском Государственной Техническом ¡шверситете Комитета Российской Федерации по Рыболовству.

- кандидат технических наук, профессор ГОРИН М.П.

I

I

- доктор технических наук, профессор ФОНАРЕВ АЛ.

кандидат технических наук, доцент КОЗАРОВИЧ ИВ.

- АО "Морское НПО по технике промрыболовства"

СО

Защита состоится ИсУЗьРЭ 1995 г. в " № часов на заседании диссертационного Совета Д 117.05.01. в Калининградском Государственном Техническом Университете / КГТУ / по адресу: 236000 Калининград обл., Советский проспект, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГТУ. Автореферат разослан "СёиТЯМ'Я • 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета канд. техн. наук, доцент

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

ВЛШиаько

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Совершенствование процессов промышленного рыболовства в значительной степени связано с внедрением современного промыслового оборудования, отвечающего требованию надежности работы в тяжелых промысловых условиях. К промысловому оборудованию и его отдельным узлам предъявляются повышенные требования по долговечности, безотказности, простоте ' обслуживания при эксплуатации, ремонтопригодности и нагрузочной способности.

Одним из ответственных узлов, применяемым в промысловом и судовом вспомогательном оборудовании, является механизм свободного хода (обгонная муфта ). В траловых, сейнерных, неводных и промыслово-грузовых лебедках, шпилях, устройствах койлания поводцов, автоматических устройствах для удебного лова, машинах очистки крючков рыболовного яруса и другом современном промысловом оборудовании,в основном,нашли применение роликовые и храповые механизмы свободного хода ( МСХ ).

Как показала эксплуатация роликовых и храповых МСХ >< промысловом оборудовании, они обладают недостаточно!' работоспособностью в тяжелых условиях промысла. Это вызывае необходимость применения в промысловом оборудовании механизм» свободного хода с большей надежностью работы.

Эксцентриковые механизмы свободного хода ( ЭМСХ ) лишены ряд недостатков, присущих роликовым и храповым МСХ и отличаются больше; надежностью работы. Применение ЭМСХ в промысловом оборудовали позволит повысить надежность его работы и упростит обслуживание при эксплуатации.

В то же время ЭМСХ изучены далеко не полностью. Нет научно обоснованной методики расчета и проектирования ЭМСХ для промыслового оборудования. Поэтому выполненная работа по теоретическому и экспериментальному исследованию ЭМСХ для промыслового оборудования является актуальной.

Цель работы. Разработка и исследование эксцентриковых механизмов свободного хода применительно к промысловому оборудованию ля повышения надежности его работы.

Основные задачи:

-исследование процесса трения рабочих поверхностей ЭМСХ ;

-исследование напряженно-деформированного состояния а нагрузочной способности основных рабочих элементов ЭМСХ ;

-разработка методики расчета и проектирования ЭМСХ для промыслового оборудования;

-экспериментальная проверка достоверности полученных теоретических результатов и предложенной методики расчета;

-внедрение разработанных конструкций ЭМСХ в промысловое оборудование.

Научная новизна. В диссертации впервые получены следующие научные результаты:

-получена формула для определения приведенного коэффициента трения, реализующегося в контакте рабочих поверхностей ЭМСХ ;

-установлен характер влияния основных геометрических параметров рабочих элементов ЭМСХ на их нагрузочную способность и напряженно -деформированное состояние;

-получены формулы для определения нагрузочной способности , напряжений и деформаций основных рабочих элементов ЭМСХ ;

-экспериментально определены величины приведенных коэффициентов трения скольжения, реализующихся при работе ЭМСХ;

-экспериментально определена величина массового износа эксцентриковых колец и устаповлен характер ее изменения от числа циклов нагружения ЭМСХ;

-экспериментально определена долговечность ЭМСХ. Практическая ценность и реализация результатов. На основе научных результатов диссертации разработана методика "расчета и проектирования эксцентриковых механизмов свободного хода для промыслового оборудования. Применение этой методики позволит проектировать ЭМСХ с высокой надежностью работы.

Результаты диссертации использованы при проектировании ЭМСХ, которые внедрены в промысловое оборудование: машины резки и наживления приманки в линии ярусного лова "Помор", барабаны конвейеров ( троммеля ) со встроенными импульсными вариаторами для промысловых судов. Испытания, проведенные в производственных и лабораторных условиях, подтвердили что предложенные конструкции ЭМСХ отличаются высокой надежностью в работе, простотой изготовления и обслуживания Разработан новый управляемый ЭМСХ для машины резки и наживления приманки.

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на: научно-техническом семинаре "Проблемы

• 5

совершенствования технологии и оборудования для обработки объектов морского промысла", г.Калияинград, 1992 г.; Четвертой Международной научно-технической конференции по инерционно-импульсным механизмам, приводам Н устройствам, г. Владимир, 1992 г^ научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и сотрудников Калииингр. техн. ин-т. рыб. пром-сти и хоз-шц г. Калининград, 1993 и 1994 г. Международном научно-техническом семинаре * Повышение эффективности использования технической базы регионов: ольштынекого и калининградского", г. Калининград, 1994 г.

Публикации. Основные полонсепия диссертации опубликованы в 12 печатных работах, получено положительное решение по заявке на изобретение.

Структура л объем работы. Диссертация состоит из введения, шгти глав, выводов и приложений. Общий объем работы составляет 225 стр., в том числе 57 рисунков, 9 таблиц и 10 стр. приложений. Список использованных источников состоит из 184 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведено обоснование актуальности и практической значимости темы диссертации, изложено современное состояние проблемы, которой посвящена работа.

В первой главе проводится обзор современного промыслового оборудования, в котором применяются механизмы свободного хода различных конструктивных схем. В качестве примеров применения храповых и роликовых МСХ мояспо назвать: ваерные лебедки типа НК\У ; сейперпые лебедки типа РБ-ЯО; траловые лебедки судов типа РТМ " Атлантик неводные лебедки; промыслово-грузовые и грузовые лебедки типов ЛЭ 31 ДЭ 33, ЛЭ 45, ЛЭ 50 и др^ шпили и брашпили БЭР-11, ШЭР-11, ШЭР-13, ШЭР -16 и др.; устройства для передачи грузов на суда в море; судовые спуско-подъемные устройства Механизмы свободного хода нашли применение в машинах для наяеивления приманки на рыболовные крючки ,в частности в машине резки и наэкявления приманки механизированной линии ярусного лова "Помор", устройствах койлания поводцов, автоматических устройствах для удебпого лова, машинах очистки крючков рыболовного яруса от наживки и другом промысловом оборудовании.

Опыт эксплуатации храповых и роликовых МСХ в промысловом оборудовании показал, что в ряде случаев их недостаточная надежность ( в машинах резки и пшкивлепия приманки ярусной линии "Помор", лебедках

типа ЛЭ, шпилях типа ШЭР ) была основной причиной, лимитирующей работоспособность промыслового оборудования в целом. Так, количество отказов храповых МСХ в лебедках ЛЭ 31 составляло 44,1-60 %, а в шпилях типа ШЭР 29,5-40 % от общего числа отказов их элементов.

Обзор конструкций роликовых, храповых и клиновых МСХ показал ряд недостатков, которые ограничивают их эффективное применение в промысловых машинах и механизмах. На основании анализа конструкций МСХ сделан вывод, что наиболее перспективными для внедрения в промысловое оборудование являются эксцентриковые механизмы свободного хода ( ЭМСХ ) конструкции проф. МИГорина.

• ЭМСХ являются более совершенной разновидностью клиновых МСХ и лишены ряда недостатков присущих храповым, роликовым и клиновым механизмам. Основными достоинствами ЭМСХ являются : большая нагрузочная способность при сохранении тех же габаритных размеров ; относительно невысокие требования к точности изготовления и монтажа элементов механизма; простота и технологичность изготовления его элементов; отсутствие контакта основных рабочих элементов при свободном ходе , что приводит к весьма незначительным потерям на трение; низкая чувствительность к износу.

К настоящему времени, М.Н.Куликовым, МЛПилипенко, ААБлагонравовым, А.Е.Кроппом, А А. Гончаровым, Б.А.Гол осеевым, В.ЕДержанским, С.И. Худорожковым,А.А. Миклашевичем, А_В.Тарасенко и другими учеными, проведены многочисленные исследования по определению нагрузочной способности, износостойкости, коэффициентов трения, прочности и жесткости клиновых МСХ. Однако, их результаты не могут быть использованы при проектировании ЭМСХ в связи с различием расчетных схем. Исследования собственно ЭМСХ, проведенные МДГориным, так же далеко не полностью освящают вопросы их теории, расчета и проектирования

Вторая глава посвящена теоретическому исследованию основных критериев, определяющих работоспособность ЭМСХ фрикционного тина: приведенных коэффициентов трения, реализующихся при работе механизма; нагрузочной способности; прочности и жесткости его рабочих элементов. , • .

На рис.1 представлена конструктивная схема ЭМСХ фрикционяои типа, в котором усилие от ведущих элементов к ведомым в заклиненном состоянии передается за счет сил трения. Основными элементами ЭМСХ являются: эксцентрик 1; эксцентриковое кольцо 2, выполненное по наружной поверхности с дуговыми выступами, расположенными под углом

2ро друг к другу; внешняя обойма 3 с внутренней цилиндрической поверхностью. Механизм включается при вращении эксцентрика относительно внешней обоймы против часовой стрелки. В процессе заклинивания ЭМСХ происходит поворот эксцентрика 1 относительно внешней обоймы 3, при этом эксцентриковое кольцо 2 удерживается от совместного вращения с эксцентриком за счет сил трения на поверхности контакта эксцентриковое кольцо - обойма. Процесс заклинивания происходит до полного силового замыкания заклинивающегося элемента (эксцентрикового кольца) между поверхностями эксцентрика и внешней обоймы.

• г . ......

Рис. 1.

• Нормальное 'заклинивание механизма будет происходить, если коэффициент трения на поверхности контакта внешняя обойма -эксцентриковое кольцо I будет больше, чем на поверхности контакт эксцентрика и эксцентрикового кольца -С 4 .

В клиновых МСХ различные по величине- коэффициенты трения ^ и ^ обеспечивают за счет выполнения призматического сопряжения рабочих поверхностей обоймы и заклинивающегося элемента, что позволяет реализовать приведенный коэффициент трения |

ъ/ гтр

к

^ПР =

(1)

>*р 5»п р0

где уЬ0 - половина угла призмы при вершине.

Однако, такое конструктивное решение усложняет технологию изготовления элементов механизма свободного хода и, кроме того, увеличивает потери на трение в период свободного хода из-за постоянного контакта рабочих поверхностей заклинивающегося элемента с обоймой.

В ЭМСХ эффект призматического сопряжения создается в контакте цилиндрической поверхности обоймы и эксцентрикового кольца, выполненного по наружной поверхности с ' дуговыми выступами, расположенными под углом Я|Ьо. Определение приведенного коэффициента трения, при таком виде сопряжения рабочих поверхностей ЭМСХ, по формуле ( 1 ) дает приблизительный результат.

В диссертации получена формула для определение приведенного коэффициента трения, реализующегося в контакте рабочих поверхностей ЭМСХ.

Считалось, что рабочие поверхности внешней обоймы и эксцентрикового кольца приработаны и давление по дуговым выступам распределяется по косинусоидальному закону

/ 2)

где ¡^ - максимальное давление на поверхности контакта ;

- текущий угол, определяющий, величину давления на поверхности контакта.

Тотда элементарная нормальная сила на элементарной площадка контакта С1 о будет

с1М=Р(|Ь)'с15 > (3)

где ^ - длина поверхности контакта;

- радиус поверхности контакта.

В общем случае на эксцентриковое кольцо действуют сила прижатия а (со стороны эксцентрика) и давления со стороны дуговых выступов. Под действием этих сил эксцентриковое кольцо находится в

равновесии. Из условия равновесия эксцентрикового кольца, с можно записать

Т

37 _я„

4-Р*

После интегрирования, выражение ( 4 ) запишется в виде

а= - sin2¡i0)

(5)

Элементарная сила трения в контакте дуговых выступов эксцентрикового кольца с обоймой запишется

cIFt =LclN=bP„-?TCOsp Jp .

Результирующая сила трения равна

Fr= %|f¿&*rcospф .

(в)

(7)

-Л

г Р°

Тогда принимая во внимание выражения ( 5 ) и ( 7 ) формула для определения приведенного коэффициента трения в контакте поверхностей внешней обоймы и дуговых выступов эксцентрикового кольца запишется

Г JL -COSI3.)

J"P а ~ (2|3a -S¡n2|3o)

8)

При проектировании ЭМСХ необходимо производить их расчет на нагрузочную способность и прочность. Практика эксплуатации ЭМСХ показывает, что наиболее нагруженным элементом, влияющим на работоспособность механизма, является заклинивающийся элемент (эксцентриковое кольцо). Следовательно, при изучении ЭМСХ в первую очередь необходимо провести исследование нагрузочной способности напряженно-деформированного состояния ( НДС ) эксцентрикового кольца.

Эксцентриковое Кольцо является деталью сложной конфигурации, дл-' которой традиционно используемые методы расчета дают довольно ггуоу. ■ оценку НДС. Поэтому, в целях повышения точности расчетов НД^ -> > разработке математической модели основных рабочих элемпт.-

применялся метод конечных элементов ( МКЭ' ), позволяющий учесть условия нагружения и конструктивные особенности эксцентрикового кольца.

Применение МКЭ позволило, используя возможности ЭВМ, исследовать НДС и нагрузочную способность эксцентриковых колец с различными параметрами.

Основными параметрами, определяющими нагрузочную способность и НДС эксцентриковых колец, являются: внешний диаметр эксцентрикового кольца ][) ; величина угла расположения дуговых выступов о ; отношение эксцентриситета к внутреннему диаметру эксцентрикового кольца » отношение внешнего диаметра эксцентрикового кольца к

внутреннему К = с/ ; зазор, между эксцентриком и эксцентриковым кольцом А 4 ; длина эксцентрикового кольца £

Для выявления характера и степени влияния основных параметров на нагрузочную способность и НДС эксцентриковых колец,проводился вычислительный эксперимент на ЭВМ с применением разработанной математической модели. Полученные в результате расчета на ЭВМ основные данные приведены в виде графиков на рис. 2 - 9 и аппроксимирующих их расчетных эмпирических формул. Графики и формулы представлены в безразмерном виде на основании сравнения с параметрами базового варианта эксцентрикового кольца. В качестве базового варианта принималось эксцентриковое кольцо с параметрам =100 мм, = 24 мм, уЗ о = Ю,* Ь/с\ = 1.6, £/с| * = 0.08. Величина наибольшего напряжения возникающего в районе дугового выступа узкой чagти базового эксцентрикового кольца при величине вращающего момента Тр = 140 Нм равняется (Ээхб = 80 МПа. е .. * д

На рис. 2 - 5 и 8 коэффициенты К т ,КТ > ^т и К г учитывают влияние на нагрузочную способность эксцентрикового кольца параметров

о й р., 0/с\, д^ .

На основании характера изменения графиков рис. 2 величину вращающего момента передаваемого одним эксцентриковым кольцом можно определить как

Кг "р и- Тр=Тр^Кг ' (9)

Коэффициент К т ( Рис- 3 ) определяется по формуле С

Кт = 10 й5'?

(о^-Р -\o.5-D + 1>* /

(Ю)

1 О X <3

4<3

À

• § — Ki A h

Il 5 J Si

te

з

о о'

о ь

Ol

ее о

С?

« Ъ

а>

I

*í* *

«о

о"

\

\

s г 1 ir i Ci О « К

M "J Il H II II 1 1 \

1rs

О

я SX.

< ь M

s-

где С!.

-ми

/3. ПП

р цоп —

Коэффициенты

к; . к; , к; определяются по формулам полученным в результате аппроксимации графиков иа рис. 4 - 5 и 8 соответственно:

„е О

К т = С12 • 62

„ -0,161 ~ О

ГДе а2=зоэ е А - ог7-~т ;

Ъг =0,881 + 0,019—*- + 992-ю"- ^

(12)

( 13) (14)

где при О/с! >1.6

.3 тгу

Ь, « 10,15 -0868- -ШЬ-^к

при ОМ < 1.6 л °

-з -Ь ±0565

К^^---

( 15)

(13)

Д н 0,0%15\Г4 Окончательно с учетом выражений ( 12 ) , ( 14 ) и ( 16 ) формула ( 9 ) примет вид

" 'Кт ' Кт Кт'Кг

( 17)

Сравнение нагрузочной способности ЭМСХ и роликовых' МСХ показало, что она больше в 2-4 раза для трехралигсовых и 1.2-1.4 раза для пятироликовых МСХ,при одинаковых габаритах.

В результате расчетов на ЭВМ было установлено, что в эксцентриковом кольце наибольшие по величине напряжения возникают в зоне дугового выступа узкой части эксцентрикового кольца и зоне контакта эксцентрика с эксцентриковым кольцом. д е

На рис. 6-9 коэффициенты К^ , Кд- , К д; и К учитывают

влияние параметров & и |3С , Д < . . Ц/с! на напряжения

-возникающие в эксцентриковом кольце. Кривые 1 и 2 ( рис. 9 ) характеризуют изменение коэффициента К ^ . кривые 3 и 4 характеризуют изменение коэффициента ¡С § для зоны контакта эксцентрика с эксцентриковым кольцом и зоны дугового выступа узкой части эксцентрикового кольца соответственно.

-. На основании характера изменения графиков на рис. 6 и 7 величину наибольшего напряжения, возникающего. в эксцентриковом кольце, при

возникающего «

величине вращающего момента Тр , можно определить как

>ЭК6

= Кч

или

(5эк&

к,

(18)

При определении наибольшего напряжения в зоне контакта эксцентрика и эксцентрикового кольца ( рис. 6 ) или в зоне дугового выступа

узкой

К*

части эксцентрикового кольца ( рис. определяется соответственно по формулам:

-Ь.

К* = а. (&

7 ),коэффициент

( 19)

где

или

где

си 0,71 &(!)*)

Ь» =0,576 -3,^40^^

К*»

а5 = е-0''56

А»

Ь.5 - 0,925. е4235 ^

Коэффициенты К ^ , Кр , К £ полученным в результате аппроксимации соответственно:

(20)

21)

(22)

определяются по формулам, графиков на рис. 8 и 9

к: =

Дн

__д

0,0715>/с1

С1в = 0.393 С{4 = 0.466

Ь6 = -0.367 6б = -0.299

(23)

(24)

Л

¡/К = 7 = 0.208 Ьт =3.28

I гА I П.-п«, А.

Ьг

С1 1 С17 = 0.453 6т =1.60 • (25)

Здесь нижние значения коэффициентов С(.6 , 04 и С1Т , принимают при расчете напряжений в зоне контакта эксцентрик -эксцентриковое кольцо, верхние в зоне дугового выступа узкой части эксцентрикового кольца.

Окончательно с учетом выражений ( 23 ),( 24 ) и ( 25) формула ( 18 ) примет вид

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию ЭМСХ. ■ Экспериментальное исследование проводилось на основе современных методов планирования эксперимента.

При этом решались четыре основные задачи.

1. Проверка достоверности полученной формулы ( 8 ) для определения величины приведенного коэффициента трения £ -пр и определение опытных значений приведенных коэффициентов трения скольжения.

Была разработана установка, позволяющая исследовать процесс трения поверхностей рабочих элементов ЭМСХ в условиях обидной смазки. На рис. 10 представлены графики зависимости ^-пр от среднего контактного давления Рср и углов расположения дуговых выступов |Ь0 . Кривая 1 соответствует кольцу с гладкой цилиндрической поверхностью , кривые 2, 3 и 4 кольцам с дуговыми выступами Ро = 35,

Ос '

25 и 15.

На рис. 10 сплошные линии соответствуют опытным значениям приведенного коэффициента трения скольжения. Пунктирные линии соответствуют теоретическим значениям приведенного коэффициенте .трения, полученным по формуле ( 8 ), где значение ^ % ~ 0.045 -0.055 принималось по результатам опытов кольца с гладкой цилиндрически:

поверхностью ( кривая 1 ). Такой результат достаточно хорошо согласуется с данными ряда источников, указывающих § % ~ ® -0 063

Наибольшее расхождение между опытными и теоретическими значениями приведенного коэффициента трения не превышает 15 % . В случае определения приведенного коэффициента трения по формуле ( 1 ) расхождение с экспериментальными результатами может доходить до 30 %

2. Исследование износостойкости эксцентриковых механизмов свободного хода. Для исследования износостойкости ЭМСХ был создан стенд, позволяющий испытывать механизмы при наиболее тяжелых условиях работы, для которых характерны значительные передаваемые крутящие моменты, динамические нагрузки и высокие скорости обгона.

Перед испытанием образцов ЭМСХ проводились контрольные взвешивания эксцентриковых колец, для того, чтобы при периодической разборке механизма через 2000 включений определять величину их массового наноса. _

_ На рис.11 показано изменение абсолютной Д и и относительной 'О величи,,ы массового износа правого ( кривые 1 и 1 ) и левого (кривые 2 И' ) эксцентриковых колец ЭМСХ в зависимости от числа циклов нагружения Иц. Как видно из графиков, после 8000- 10000 включений происходит стабилизация износа, при этом максимальное значение относительного массового износа составляет незначительную величину порядка 0.08 % и практически не оказывает влияние на

О 4

2 о ¿1 5 Р^МПа

Рис. 10.

A G of

G

0,-100

0,075 0,050 0,025

/ ¿ и 1 -X; 2'

'Á

г

г

aG}*¿

5

Q \0 АИ(Г

Рис. 11.

0,03

0 OSO то 2070-2760 3450 wo м, H

Рис. 12.

работоспособность механизма. Данные получены в результате испытания ЭМСХ с параметрами & = 46 мм , |Ьо =15° = 0.083, ^с/ =

1.53. В связи со стабилизацией величины износа было решено ограничиться испытанием ЭМСХ только до 10000 включений. Приведенные данные подтверждаются результатами испытаний и других опытных образцов ЭМСХ.

Результаты испытаний показали высокую износостойкость, а, следовательно, работоспособность ЭМСХ, рабочие элементы которых выполнены из рекомендованных сталей.

3. Проверка адекватности разработанной с применением метода конечных элементов математической модели основных рабочих элементов ЭМСХ.

Для сравнения экспериментальных и теоретических значений была выбрана величина радиальной деформации эксцентрикового кольца

Экспериментальное определение радиальной деформации проводилось на специально разработанной установке с помощью тензорезисторных преобразователей перемещений.

На рис. 12 представлены графики изменения величины радиальной деформации в зависимости от силы ЛЛ ( влияние силы трения в

эксперименте пренебрежимо мало), полученные в результате эксперимента и теоретического расчета МКЭ.Кривые 1 и 1 показывают величину радиальной деформации узкой и широкой части эксцентрикового кольца с

О /У

дуговыми выступами ¡->о =15, кривые 2, 2 и 3, 3 - эксцентриковых колец с выступами ]Ъ0 ~ 25 "и 35?Все эксцентриковые кольца имели наружный диаметр 0 =110 мм., длину V =6 мм., параметр = 1.55 , параметр = 0.083 и устанавливались на эксцентрик с зазором Д ^ =0.4 мм. Экспериментальные результаты показаны сплошными кривыми, теоретические пунктирными. Анализ графиков показывает,что расхождение теоретических и экспериментальных значений в большинстве случаев составляет 15 % и только для отдельных значений доходит до 19 -25 %

Приведенные данные подтверждаются результатами экспериментальных исследований эксцентриковых колец с другими значениями указанных параметров.

В случае применения для расчета эксцентриковых колец традиционных методов сопротивления материалов расхождение теоретических и экспериментальных значений составляет 25 - 35 % и выше.

4. Исследование долговечности эксцентриковых механизмов свободного хода в импульсных вариаторах.Как известно ЭМСХ являются наиболее нагруженными элементами импульсных вариаторов. Поэтому было принято

решение провести испытание долговечности ЭМСХ импульсного вариатора непосредственно при его работе. Для проведения испытаний был выбрап приводной барабан конвейера ( троммель ) со встроенным импульсным вариатором, разработанный для судов промыслового флота. В импульсный вариатор было установлено четыре ЭМСХ, спроектированных на основании разработанной методики.

Испытания ЭМСХ проходили в течении 500 ч., при частоте включения механизмов 718 включений в минуту, время работы импульсного вариатора при максимальной нагрузке на барабане Т = 100 Н-м составляло 75- 80 % от общего объема времени испытаний. Частота вращения барабана изменялась от 0 до 40 мин. Импульсный вариатор работал непрерывно по 12-15 ч. в сутки.

После окончания испытаний была проведена разборка вариатора для проверки состояния контактирующих поверхностей рабочих элементов ЭМСХ. Осмотр рабочих элементов показал хорошую приработку контактирующих поверхностей без видимого износа

За время проведения испытаний число циклов включения ЭМСХ составило Nq = 22*10S, при этом работоспособность механизмов полностью сохранилась. Таким образом, долговечность ЭМСХ з 1.5 — 2.4 раза больше аналогичного показателя роликовых и храповых МСХ работающих в одинаковых условиях

В четвертой главе изложены вопросы расчета и проектирования ЭМСХ для промыслового оборудования. Отмечается, что расчет ЭМСХ должен проводиться с учетом специфики работы промыслового оборудования , в котором установлен механизм. Рассмотрены основпые критерии определяющие работоспособность ЭМСХ : способность расклиниваться и заклиниваться, прочность, жесткость и износостойкость. Даны рекомендации по выбору материалов и основных геометрических параметров элементов механизма, коэффициентов динамичности различных промысловых машин, коэффициентов трения и основных критериев расчета Предложена методика расчета и проектирования ЭМСХ для промыслового оборудования.

В пятой главе рассматривается опыт применения ЭМСХ в современном промысловом оборудовании. Отмечается, что впервые в промысловом оборудовании ЭМСХ были установлены в машинах резки и наживления приманки механизированной линии ярусного лова " Помор По заказу опытного завода промысловой техники ( ныне АО " MATEO" ) было разработано несколько типов эксцентриковых механизмов свободного

хода для замены роликовых МСХ, которые обладали недостаточной работоспособностью в условиях промысла.

Один ЭМСХ был установлен в механизме подачи наживки ( рыбы ), второй ЭМСХ в механизме резки рыбы на куски. Эксплуатационные испытания опытно-промышленной партии машин резки и важивления ( в количестве 5 единиц ) показали высокую надежность работы; машин с .ЭМСХ.

По заказу Калининградской базы тралового флота ( ныне АО "Тралфлот" ) для использования на судах промыслового флота был разработан приводной барабан конвейера ( троммель ) со встроенным импульсным вариатором и электродвигателем. Наиболее ответственными элементами в троммелях являются эксцентриковые механизмы свободного хода, от надежности которых зависит работоспособность тромыеля в целом.

Результаты длительных испытаний показали высокую надежность ЭМСХ при работе троммеля на всем диапазоне регулирования скорости под нагрузкой.

Троммель может применяться в _ качестве приводного барабана транспортеров, входящих в состав механизированных линий ярусного лова, например, "Марлин", в качестве приводного барабана сетевыборочных машин, в которых тяговый орган представляет из себя небольшой транспортер из прорезиненной, ленты , и в другом промысловом оборудовании. Выпуск троммелей для промысловых судов осваивается ва АО "Судоремматаптоматика".

Результаты эксплуатации ЭМСХ в машинах резки и наживления, а также троммелях позволяют сделать вывод о перспективности применения ЭМСХ в промысловом и судовом вспомогательном оборудовании.

ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Опыт эксплуатации роликовых и храповых МСХ в различном промысловом оборудовании показал, что они обладают недостаточной работоспособностью в условиях промысла. В ряде случаев недостаточная надежность МСХ была основной причиной, лимитирующей работоспособность промысловых машин и механизмов в целом.

2. В результате проведенного анализа различных схем механизмов свободного хода сделан лывод о перспективности ЭМСХ для внедрения в промысловое оборудование. -

3. В тоже время многочисленные результаты исследований МСХ и, прежде всего, клиновых, нельзя, перенести на ЭМСХ в связи с различием

расчетных схем. Собственно ЭМСХ изучены далеко не полностью, отсутствует научно обоснованная методика их расчета для промыслового оборудования.

4. Проведены теоретические исследования основных критериев, определяющих работоспособность эксцентриковых механизмов свободного хода: приведенных коэффициентов трения, реализующихся в контакте рабочих поверхностей механизма; нагрузочной способности; прочности и жесткости основных элементов ЭМСХ. Получены формулы для расчета : приведенного коэффициента трения, нагрузочной способности, прочности и жесткости элементов ЭМСХ

5. Проведены экспериментальные исследования приведенных коэффициентов трения, реализующихся в контакте рабочих поверхностей механизма, жесткости, износостойкости и долговечности ЭМСХ.

6. Результаты теоретических и экспериментальных исследований показали, что ЭМСХ отличаются в среднем в 1.5 - 2.5 раза большей нагрузочной способностью и в 1.5 - 2.4 раза большей долговечностью по сравнению с роликовыми и храповыми МСХ.

7. Разработана методика расчета и проектирования ЭМСХ для промыслового оборудования.

8. Проведенные в лабораторных условиях экспериментальные исследования и производственные испытания ЭМСХ подтвердили основные теоретические положения работы и достоверность разработанной методики расчета и проектирования.

9. Спроектирована, изготовлена и внедрена партия эксцентриковых механизмов свободного хода ( 10 штук ) в машины резки и наживления механизированной линии ярусного лова " Помор " ( на опытном заводе промысловой техники ) и партия ЭМСХ ( 12 штук ) в троммеля для промысловых судов ( на заводе "Судоремматавтоматика" ). Промышленные испытания промыслового оборудования с эксцентриковыми механизмами свободного- хода показали его высокую надежность в роботе.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах :

1. Горин М.П.,Шарков О.В. Вариатор импульсный,встроенный в барабан конвейера // Проблемы совершенствования технологии и оборудования для обработки объектов морского промысла : Сб. тезисов докладов научно-технического семинара -Калининград, 1992. - С 38.

2. Горин МЛ.,Шарков ОЗ. Определение приведенных коэффициентов трения в контакте рабочих поверхностей эксцентриковых механизмов

свободного хода // Четвертая Международная науч.-техн. конференция по инерционно-импульсным механизмам, приводам и устройствам : Сб. тезисов докладов .- Владимир, 1992. - С. 38 - 40.

3. Горин М.П.,Шарков О.В. Экспериментальное исследование импульсного вариатора, встроенного в барабан конвейера // Четвертая Международная науч.-техн. конф. по инерционно-импульсным механизмам, приводам и устройствам: Сб.тезисов докладов. - Владимир, 1992. - С. 54.

4. Шарков О.В. Установка для исследования процессов трения фрикционных механизмов свободного хода // Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава,аспирантов и сотрудников Калинингр. техн. ин-т рыб. пром-сти и хоз-ва / Механико-технологический факультет : Сб.тезисов докладов. - Калининград, 1993. -С.26.

5. Шарков OJB. Экспериментальное исследование радиальной жесткости эксцентриковых механизмов свободного хода // Надежность и долговечность промысловых устройств и механизмов: Сб. науч. тр. / Калинингр. гос. техн. ун-т. - Калининград,1994. - С. 60 -65.

6. Шарков О.В.,Горин М.П. Исследование прочности и жесткости эксцентриковых механизмов свободного хода // Надежность и долговечность промысловых устройств и механизмов: Сб. науч. тр. / Калинингр. гос. техн. ун-т. - Калининград, 1994. - С. 66 -67.

7. Горин М.П., Архангельский Г.В.,Шарков О.В. Определение жесткости эксцентриковых механизмов свободного хода высокой упругой податливости // Надежность и долговечность промысловых устройств и механизмов: Сб. науч. тр. / Калинингр. гос. техн. ун-т,- Калининград,1994. -С. 74 -80.

8. Горин М.П., Шарков О.В. Опыт применения эксцентриковых механизмов свободного хода в наживляющей машине линии " Помор" // Научн.- техн. конф.проф.-препод состава,аспирантов и сотрудников Калинингр. техн. ин-т рыб. пром-сти и хоз-ва / Механике -технологический факультет : Сб.тезисов докладов - Калининград,1994. - С. 43.

9. Шарков О.В.,Горин М.П. Расчет жесткости внешней обоймы эксцентриковых механизмов свободного хода //Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава,аспирантов и сотрудников Калинингр.техн. ин-т рыб. пром-сти и хоз-ва / Механико-технологический факультет: Сб.тезисов докладов,- Калининград,1994,- С. 36.

10. Шарков О.В. Ьсяовные зависимости для расчета нагрузочной способности эксцентриковых механизмов свободного хода // Науч.-техн. конф. проф.-препод. состава, аспирантов и сотрудников, Калинингр. техн.

ин-т рыб. пром-сти и хоз-ва / Механико-технологический факультет: Сб.тезисов докладов. - Калининград,1994. -С. 41 -42.

И. Горин МП., Шаркоа О.В. Плавнорегулируемые механические импульсные передачи // Повышение эффективности использования технической базы регионов:ольштатского и калининградского: Сб.тезисов докладов Международного научно-технического семииара.-Калининград,1994. - С. 94 - 96.

12. Горин МЛ, Шарков ОВ. Муфта свободного хода / Положит, решение от 03.07.95 по заявке N 94004624/28.

Подписано в печать 20.09.95. Формат 60x84 1/16. Бумага для множит, техники. Объем 1.0 пл. Тираис 100 экз. Заказ 708—.

УОП КГТУ 236000 г. Калининград обл. Советский пр. 1