автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Разработка основ расчета и проектирования силовой фрикционной планетарной передачи с гидравлически сжимаемым кольцевым катком

КУРПАЖКИЙ. ■ ^¿ИЮСТЮ1ПЕЯЬКЫЙ ИНСШУТ

На правах руоодаси

ДЕЗИТСККЙ Кван Григорьевич УДК 621.839

РАЗРАБОТКА ОСНОВ РАСЧЕТА И ПРОБКТИРОВАНШ СИЛОВОЙ ШКЦИОННОЙ ПЛАНЕТАРНОЙ ПЕРЕДАЧИ С

гидравлически сншьзаи КС&ЬЦЕВШ катком

ч

( 05. 02. 02. - "(¿£Екно«елете и деггали калин")

АВТОРЕФЕРАТ дмесгрггдии не соискание уш?ней. степени качгклата технических наук

Курган - 1990

Работа выполнена в Хабаровском политехническом инртктуте

Официальные оппонент« - доктор технических наук.

профессор Терехов A.C.,

- кандидат технических наук, доцент Балакин П.Д.

Ведущее предприятие - Хабаровский дизелестроительный

завод "Дальдизель"

Защита диссертации состоится "28 " декабря на заседании спегдаавизированного совета К 064. 18 кого мавмностроигельного института по адресу: 640669, Курган, площадь им. В.И. Ленина, КШ.

1990 го) . 01 Курга*

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кургенског танкостроительного института.

Отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью, просим высыхать в адрес института на имя ученого секретаря спецкали зированного совета.

Автореферат разослан -Ж-

Учений секретарь спецкагкзированного совета кандидат технических наук, ^ доцент

rcTsmir.

3'f'Ki

, як«

ТД6Л sfl

ертаци_} QHliAfl МАКТЕгастаКА РАБОТЫ

Актуальность теш. В связи с возрастающими требованиями к экономичности и техническому уровню промшаенной продукции, одной из актуальных проблем современного машиностроения является снижение уровня ¡дума в вибраций силовых приводов, повышение их технологичности. Улучшение виброакустической характеристики (ВАХ) традиционных передач зацеплением за счет повышения их точности, применения специальных материалов и конструктивных мероприятий не дает ухе результатов адекватных затратам. В связи с этим пред« латается устранить основную причину шума и вибраций передач зацеплением - пересопряжение зубьев, то есть использовать фрикционную передачу. Поскольку речь идет О силовых передачах, в том числе для большой мощности, рассматривается кинематически чистые, иногопоточные передачи с замкнутыми нормальными силами и возможностью автоматизации прижатия катков в зависимости от нагрузки.

Большой положительный опит исследований и эксплуатации таких передач накоплен в США, ( General Motors Японии и других технически развитых странах. Он базируется на современных схемных и конструктивных решениях, а также на использовании специальных фрикционных смазок типа Santdtrac , синтезированных фирмой Monsanto С- (США). Применение таких смазок позволяет приблизить весогабаритные характеристики фрикционного привода к характеристикам привода с передачами зацеплением. Согласно зарубежной информации, при сравнительных испытаниях уровень цуыа фрикционной планетарной передачи оказался на 24 дБ ниже, а КОД существенно выше, чем у зубчатой передачи аналогичной конструкции. ..Последнее подтверждается также и экспериментальными исследованиями В.А.Чес-ноксва (МВТУ) и объясняется отсутствием в контактах катков геометрического скольжения. Эти данные, а также высокая технологичность рабочих поверхностей фрикционных катков делает актуальной задач;/ синтеза и разработки основ расчета и проектирования современных силовых фрикционных передач. Задача становится тем более актуальной, что по имеюдякся сведениям, СССР в настоящее время также располагает технологией производства фрикционной смазки, являющейся аналогом мазки типа SantatraC.

Цель паботы состоит в разработке основ расчета и проектирования современной силовой фрикционной передачи, обладающей рядом эксплуатационных и тс.-згалогкческих преимуществ йеред известными схемными и конструктивными решениями фрикционных передач

и зубчатыми передачам! и создание предпосылок для воплощения конструкции в объектах промышленной продукции. Поставленная предполагает решение следующих задач.

1. Систематизация силовых фрикционных передач с фикснро ным передаточным числом и обоснование выбора исходной - базо конструкции.

2. Разработка основ расчета базовой конструкции фрикдао! ной передачи.

3. Исследование ограничений быстроходности избранного к| структивного варианта передачи.

4. Опытная оценка рабочих и физических параметров внеш« механической характеристики передачи.

5. Разработка методологии и алгоритма расчета и проекта] вания ее конструкции.

6. Конструктивное воплощение рассматриваемой передачи в объектах промышленной продукции.

Методы исследований опираются на основы строительной мех ки и выводы из контактной задачи теории упругости, используют выводы из теории трения, аналитические к численные методы с и пользованием ЭЗК. Результаты и допущения теоретических исслел ваиий оценены в силовых испытаниях экспериментального фрикцио ного редуктора и его элементов.

Научная новизна. Произведена систематизация схемных к ко руктивных решений элементарных фрикционных многопеточных пере с замкнутыми нормальными силами, на основе которой синтезиров ряд новых конструкций. Установлен теоретически и апробирован экспериментально герцевский характер контакта кольцевого катк с сателлитами фрикционной планетарной передачи типа 2 КН с ги, ^ лвлически сжимаемым кольцевым катком, конструкция которой пр; нята в настоящей работе в качестве базовой. Впервые поставлен решены задачи ограничения ее быстроходности и соответствующей опишизации размеров, задача о сжатии кольца, стесненном симм ричной системой охватываемых км упругих цилиндров, задача о р; ной объемной прочности кольцевого катка и контактной выносливости Передачи. Произведена теоретическая и экспериментальная оценка КЦЦ передачи с учетом центробежных сил в контактах кол! цевого катка с сателлитами. Создано и использовано в эксперт те новое устройство и соответствующая методика для измерения ъ лых отставаний ведомого заена фрикционных передач. 1еоретичем

к экспериментально доказаны осуществимость и эффективность фрикционной планетарной передачи с кольцевым катком, сжимаемым гидростатическим давлением. Осуществлен синтез функции прижатия катков этой передачи - зависимость требуемого гидростатического давления сжатия кольцевого катка от нагрузки при фиксированном уровне потери скорости ведомого звена.

Сформулирована методология расчета работоспособности эле -ментарных механических систем, использованная при разработке оптимизированной методики и соответствующих программ ЭВМ для проектного расчета построенных на основе базовой конструкции силовых соосных многопоточных фрикционных передач.

Практическая ценность работы определяется тем, что на основе использования произведенной систематизации и разработанной методики расчета может быть существенно повшен технический уровень вновь создаваемых механических приводов в части снижения уровня виброакустической активности и улучшения технологичности и ремонтопригодности передаточных механизмов, найден способ по-выгетш качества исследования тяговой способности фрикционных передач за счет использования разработанного в рамках настоящей работы измерителя отставания ведомого эвена и соответствующей методики измерения.

Реализация "результатов работы

1. заполнен и включен в план перспективных разработок завода "Дальдиэель" (Хабаровск) проект соосного судового фрикционного реверс-редуктора, созданный на базе новой схемы.

2. Разработан по заданию предприятия п/я А-3243

проект модернизации судовой лебедки с использованием фрикционной планетарной передачи в быстроходной ступени привода.

3. Разработана новые конструкции устройств самоподяатия фрикционных передач с гидравлически сжимаемым кольцевым катком.

4. Разработаны и примечены в исследованиях новое устройство и соответствующая методика для измерения малых отставаний ведомого звена фрикционных передач.

На защиту выносятся:

1. Основы систематизации схемных и конструктивных- решений современных силовых фрикционных передач.

2. Основы расчета и оптимизации конструктивных параметров" фрикционной планетарной передачи с гидравлически сжатым кольцевым каткой.

3. Устройство и метод измерения малых скольжений при силовых испытаниях фрикционных передач.

4. Синтез Функций прижатия катков базовой передачи.

5. Общие вопросы методологии инженерных расчетов работоспособности элементарных механических систем, в том числе примени -тельно к расчету базовой передачи.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены:

- На Всесоюзном научно-техническом совещании "Конструировав ние и производство планетарных передач" г. Алма-Ата, сентябрь, 1974г.

- На 5-ой зональной конференции "Проблемы исследования, проектирования и изготовления зубчатых передач". Хабаровский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды. г.Хабаровск, октябрь, 1974.

- На ХУ1 научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава. Хабаровский политехнический институт. г.Хабаровск, январь-февраль. 197В.

- На 6-ой Всесовзной научно-технической конференции по управляемым и автоматическим механическим приводам и передачам гибкой связью.г. Одесса, сентябрь, 1580.

- На XX научно-методической и научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава. Хабаровский политехнический институт, г.Хабаровск, октябрь, 1963.

- На ХХШ научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава. Хабаровский политехи*таеский иснтитут, ноябрь, 1985.

Работа в целом доложена и обсуждена на объединенном научном семинаре кафедр Курганского машиностроительного института, г.Курган.

Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть научных работ , получено петь авторских свидетельств.

Структура и объем работы. .Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка литературы и приложений. Она содержит 181листов машинописного текста, 60 рисунков, 6 таблиц. Список литературы включает 170 наименований.

СОДЕЕЯШЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность разработки основ синтеза расчёта современных силовых фрикционных передач, определены об-ie цели и задачи исследования и основные положения, выносимые на идкту.

Автор выражает признательность Д.Н.Решетову,' З.Л.Айрапетову, .С.Полякову и H.A. Спицыну за ценные советы и замечания по со -: ржанию работы.

3 первом разделе "Состояние вопроса и постановка задачи пемзования" приведены обзор известных конструкций силовых фрик -юнных передач, данные об их применении и исследованиях в этой власти, осуществлен предварительный выбор схемы и конструкции пе-;дачи, принятой в качестве базовой. Детальное исследование этой ¡редачи является основным содержанием настоящей работа. Понятие 13овой конструкции передачи использовано в связи с тем, что она ¡.осматривается как исходная в плане дальнейшего развития и со-гриенствованкя высокоэффективных силовых фрикционных передач, л! анализе патентных материалов отобраны 72 описания изобретений, эедстгвляюдихся перспективными для силовых фрикционных передач, с основная касса принадлежит СССР, США и Японки, а более поло-:ны относится к каткам-цилиндрам. ЙЕНое преобладание интереса к ишндрическиы каткам объясняется с одной стороны технологичностью зеокой грузоподъемностью контакта, отсутствием геометрического гсльжения, а с другой - отсутствием кардинального решения проб-!мн поджатия цилиндрических катков в передачах с нормальным* сим, замкнутыми на охватывавший кольцевой каток. Так, если под-юте нецилкндричееккх катков осуществляется осе выл сдвигом одно- • | из центральных катков и легко может регулироваться, то для ий-' гндров вопрос поджатая решается за счет сборки передачи с натя-iM, либо радиального деформирования катков механически® средст-ам с использованием катков специальной конструкции. Для распо-t цилиндрических катков может быть использована и гидравлика,что 1иболее удобно при сжатии неподвижного кольцевого катка плане-1рноЙ передачи.

Известны также самойатяжные фрикционные передачи где исполь-гется эффект защеиления катков, как в фрикционной роликовой муф-: свободного хода, обеспечивающие при достаточно жестких катках • :рого фиксированное соотношение между тяговой и нормальной сила-I в контактах катков.

Схема базовой конструкции фрикционной передачи

/4 От насоса . .

1—высокого давления А~А

А-А

4

РИС. I

Предварительный выбор схемы и синтез базовой конструкции осуществлен исходя из следующих требований к.передаче.

1. Технологичность и ремонтопригодность.

2. Минимальная материалоемкость.

3. Высокие КПД и износостойкость.

4. Контролируемость к регулируемость силы прккаткя катков на ходу передачи.

В качестве базовой на данном этапе принята планетарная фрикционная передача типа 2 КН с цилиндрическими каткаки и гидравлически сазгааемым неподвижна кольцевым катком (рис. I), в наибольшей степени отвечающая поставленным требованиям.

В соответствии с задачами исследования определен уровень их разработанности в известных источниках. Вопросы систематики механизмов, в том числе .ряда фрикционных передач, отражены в каш? -тальных трудах И.И.Артоболевского и С.Н.Кожевникова. В работах А.Н.Дшпшка, С.Д.Пономарева, К.М.Беляева резены задачи расчета налрякешо-деформированяого состояния в контактах сжатых цилиндров. Решение типовых задач расчета полых цилиндров и колец рассмотрены в работах Н.М.Беляева, С.П.Тимошенко, В.П.Федосьева и др.

В работах А.И.Петрусевича, Д.С.Коднира, Ю.Н.Дроздова, В.®. Реищкова отражены результаты обширных исследований работоспособности смазанного фрикционного контакта цилиндров. '

Кеханика фрикционного контакта катков, вопросы расчета КПД фрикционных передач подробно рассмотрены в работах Н.Й.Колчина, Р.В. Вирабова, Г.А.Ревкова, С.В.Линагина. Результаты этих работ и использованные в них методы, не давая окончательных ответов на воя-росы, связанные с обоснованием выбора базовой конструкции передачи и ее инженерным расчетом, являются исходники для основных задач, поставленных в настоящем исследовании.

Во втором разделе " Систематика;"-я и сравнительная характеристика элементарных силовых йоу.юугчных передач" поставлена цель определения и оценки основных признаков передач, необходимых при решении задач их синтеза с учетом принятых критериев оценки и исходных данных задачи. В результате анализа известных конструкций силовых фрикционных передач приняты следующие классификацион-*ые признаки.

1. Форма рабочих поверхностей катков,

2. Конструкция нажимного устройства,

3. Кинематическая- схема.

Область систематизации ограничена элементарными, однорядными кинематически чистыми передачами, содержанки звено (обычно ;то кольио), замнкаэпее нормальные силы прижатия катков передачи. 3 целях обоснованного решения задач синтеза произведена оценка заркантов конструкции по принятым классификационным признакам.

Так, сравнительная оценка форм рабочих поверхностей катков )суиествлена на основе известных эксплуатационных характеристик юдашпников качения, являющихся аналогом рассматриваемых передач. Сравнительная оценка нажимнкх устройств осуществлена по качест->енным показателям с учетом технологии изготовления и сборки, :пособа осуществления прижатия, принципа его автоматизации. Даны >ексмендации по целесообразной области применения. Предложена :истема обозначений. Сравнительна? оценка вариантов кшематичес-:их схем осуществлена по их сэсогабаритной характеристике, в за-1ИСИМОСТИ от передаточного числа. Принята система обозначений :хем элементарных передач, являющихся структурными элементами лонных механизмов.

Сравнительный анализ вэсогабаритноЯ характеристики кинека-ичеоких схем показал преобладающее преимущество планетарной хемы типа 2 КН, принятой в качестве базовой и ее альтернативного арианта с неподвижным водилом перед остальными и планетарного арианта базовой схемы перед непланетарным, принятие которого

обосновано необходимостью расширения интервалов передаточных чисел и ограничений быстроходности.

Данные сравнительной опенки классификационных признаков, сопоставленные с требованиями, предъявленными в настоящей работе к силовой передаче,подтверждают обоснованность выбора принятой конструкции и ее альтернативного варианта.

На основе принятой систематизации предложены новые системы автоматизации прижатия катков фрикционных передач, а также конструкция нового однорядного соосного реверс-редуктора. В третьем разделе "Основы расчета •работоспособности фрикционной планетарной передачи с гидравлически сжимаемым кольцевым катком" -поставлены и решены задачи, обусловленные особенностями конструкции и условиями работы деталей рассматриваемой передачи. Однозначно установлен герцевский характер контакта 2-3 сателлита 2 с кольцевым катком 3 путем сопоставления радиуса кривизны кольца, деформированного симметричной системой внутренних сосредоточенных сил и радиуса сателлита. Посредством нахождения экстремума функции определено выражение оптимального диаметра кольцевого катка из условия наименьшего напряжения б^з пс Герцу б контакте катков 2 и 3, с учетом действия центробежных сил.

а'3=п^1[1.5С1/(си>*) , (I)

где £? = ЬТ(и~1)г/(%/1 и (и-2)) ,

С = ( бЬи (и-1)*) ,

где Т - вращающий момент на водиле, ц-1+ с!3/с11 — передаточное число, Ь - ширина катков, (¿2 " диаметр сателлита, у - коэйициент'трения, ~ I - число сателлитов, р - плотность материала сателлитов, Си - угловая скорость солнечного катка.

Из подстановки выражения (I) в условие выносливости по контактным напряжениям 6^3 получена наибольшая допустимая по этому критерию угловая скорость

? ¿/бЗ^.

%Си-&)/(0.б8биЕ)) /№&),{?)

где I &23З - допускаемое контактное напряжение,

Е - приведенный модуль упругости материалов катков, цана методика определения контакта, лимитирующего условие контактной выносливости передачи. Грузоподъемность, лимитируемая гонтактом 12, когда д12~[д]12 , а С[гг = ЩЗ^З

7де <7,2 и ~ погокнне нормальные силы в контактах 1-2 и 2-3, [С}]12 и [Ц]22 - их допускаемые по контактным напряжениям ¡качения, С/ц - нормальная погонная центробежная сила инерции в юнтакте 2-3, определяет передачи, которые предложено считать 'ихохопннми. Для них, исходя из условия выносливости контакта -2. имеем

1Р^\/(/:(и'1)-1)/(и-2)= , (3)

ле г? - \fpE~/Г7.63 ) (4)

безразмерный скоростной папапетр, а = [б/ С<51^ астроходнкки будем считать передачи, работоспособность которых -тределяется условия).® У^ГЦЗ^ "Р15 Ц^Ци^^Я^гз ' то есть 1ц £ ГЦ ]23 • Опираясь на последнее соотношение, аналогично эедыдущему, определена зона быстроходных передач

$ ^£/си-яли-2)-%3 . (5)

Исходя из условия совместных радиальных деформаций и перегений катков передата

^г^+йю+йгт+дзю+Р™, («>

э - перемегекке точки иа внутренней поверхности кольцевого катка 3 при свободной деформации под действием внешнего давления |> , с. - сборочный радиальный зазор,

- деформация катка I, В зе.ггрмалия катка 2 а Контакте с катком I,

Схеига совместных деформаций катков

6г

, z Ягз $з(2)

¥<к I "Тт

о г сз) ~ деформация катка 2 в контакте с катком 3, 6з<г) ~ деформация катка 3 в контакте с катком 2,

- объемная 'аефоркапия катка 3 (рис. 2), реэенз задача о сжатии кольцевого катка 3, етеснешон симметричной системой охватываемых им упругих цилиндров, откуда определена зависимость ,

давления р , требуемого для реализации заданной погонной силы -

2 с В

где F„ -O.Sctg %■*■ 0.5 % -l/fot

где %~7Г/1; V-R/h

где R - средний радиус кольцевого катка, h - его толщина.

Fon= & % /sin\- и о б (C05s% /sin %+ctg<p0+

+Sir?р0 cos% + 2sen % COS3 Cf0

/¡L-0.58lM(0.845Ed2u/(q23(u-i)V*i"i (u+i)*"

гле (^/¡7• Установлено, что в правильно спроекти-

рованной передаче, где с/^^-О должно выполняться условие -

На основе количественного анализа соотношения напряжений растяжения и сжатия кольцевых катков в пределах области суиест-зования базовых планетарных передач установлено, что опасная гля объемной прочности кольцевого катка является напряжения ;катия. На основании этого получено условие разной контактной эыносливости передачи и объемной прочности кольцевого катнз.

=С6]/1/-8Аи , > С8)

Ее Рм{-(1/%-с1д%С05(р-£1ЛС{>)(6У-1)Т,

Р„ = 0.5(с&1срвС05<г+5'1Лср)(2Ч'-1) , Рс = ,

<5J - допускаемое капрптт1е сжатия материала кольцевого ката, V— {¡¿З^^З ^ в случае), ,Г,лп тихоходных передач

1/=Ц2 = [б]?2(и-2)/( 0.35 ЕС и-1) и }

¡ля быстроходных, -

V- 14 з = [бЗ&(и-2)/(0.55 Ей)

Уравнение (Ь) определяет оптимальное значение п?.рч"етра з условно равнопрочное?« конструкта;.

В четвертом разделе Ч.сследога-чне вяегней хатакуущетрки ^"глонноп планетагно!* псоз^ачи" иэложздо основные результаты ¡оретмчзеих у. экспериментальных исследований кинематики и >редачи с учетом потери скорости ведомого звена вследствие :ольл-енкя з контактах катков, описаны устройство для измерения лого отставания ведомого звена к соответствующая методика, усествлсны опенки значении коэффициентов трения первого к втого рода в контактах катков, а также сила их прижатия, синтеак-вана оптимизированная фикция прижатия катков.

При Е!.:воде формул расчета КПД учтена хг::лъ специфические л фрикционных передач потери от сопроткьдения перекмъ'гаяия, ределяеже по Кулону величиной коэффициента трения второго да и сопротивлением потери скорости ведомого звена. Крене го, учтено дополнительнее сопротивление перекатывании от дейст— ? ка 7-атон 2 центробежные сил инерции.

В результате, для планетарных передач базовой конструкции, работающих в режимах редукторов и мультипликаторов получены следующие выражения КПД.

$Ь(В-(Ц,+ 1Жгз/К12 ~ 1)€/(ВЩ-2), (9)

где В безразмерный коэффициент режима контакта кат-

ков,

ка и К ¿я, - коэффициенты трения второго рода соответственно в контактах 1-2 и 2-3, £ - коэффициент потери скорости ведомого звена передачи

Ч™ . <н»

Для альтернативных - непланетарных передач имеем соответственно

п(ЬУ- СВ-г-гКгз/Ки ~Кгз/(Кг, и<2»1 (П) 1-лЪ Е>+ и 15-1 '

(м)_ (В-1-2Кгз/К<2-и<з С31 В-Кг:/К121-Кгз /(К шу)

Численный анализ этих зависимостей без учета потерь от скольжения, при Ци:0 показал, что КЦЦ практически не зависит от направления передачи модности, а у планетарных передач превосходит КЦЦ передач с неподвижными осями.

Поскольку в настояпее время отсутствуют методики для надеж- . кого определения численных значений параметров внешней характеристики фрикционных передач рассматриваемого типа, а также величин £ и к для контактов их катков, необходима зксперимен -тальная оценка этих параметров в конкреткиг условиях работы силовой передачи. Для этого разработан испытательный стенд и редуктор с экспериментальным образцом базовой конструкции планетарной передачи. Её технические данные: рабочий диаметр кольцевого катка¿/3 = 200 мм, ширина катков Ь = 165 мм, толщина кольцевого катка Ь = 18,1 мм, передаточное число И- 6, угловая скорость солнечного катка с^/у = 144 р/с, наибольший реализованный вращающий момент на водиле 1100 Н-м, соответстЕуг— щал мощность в контуре Р = 26 кВт, наибольшее гкдранлкчес-кое давление еааткя кольцевого катка р^ах- ^ ^Па.

Стенд - с замкнутым контуром «аяности. Замыкавший вал

ггкнен с тихо- и быстроходным; валами редуктора с00ть»тс?:'с.!-:н; той и вариаторкой клкнзремгнной передачами. Нагрузка передач;: эделялась по реактивному моменту на корпусе редуктора. Отстане ведомого эвена передачи измерялось с помощью предлоиекногс астояцей работе устройства [II]. В этом устройстве едкнствен-счетчик оборотов срабатывал лишь при одновременное псступлэ-сигналов от соединенных последовательно замыкателей ведуше-и ведомого валов. При этом отнопение Ц^ чисел замыкателей тивных секторов) на ведомом и ве;уг.см валах равнялось переда-«ому числу и ' эксперимент ольного редуктора. ГТоэто.чу при точ-совпадении величин Ц^ и передаточного отношения о1/и-)ц , тчик дает бесконечное нарастание числа импульсов, либо всоб-не срабатывает. Однако при рассогласовании, неизбежном за т скольжения, когда С ^ II и за счет неравенства иФЦ.^ будет выдавать числа импульсов сериями сем более короткими, больше рассогласование величин I .

Значения коэффициентов потери скорости определялись по форам, дававяим практически совпадающее результаты

5 = сх„ /¿- т^Ст-ОАС/Пм ~с)т), (13)

¿хх ~ передаточное отношение при холостом ходе передачи и определенном значении давления р ,

I - то же, при работе гол нагрузкой, X и т - числа импульсов в серии при холостом ходе и под : аг-рузкой.

и ср^ - ''ентральные углы, соответствующие дугам контакта ателей активных секторов с приемниками сигналов на ведущем к омоь' валах фрикционного редуктора.

£, = ир(т-с)/Синт) , (14)

ир - передаточное число редуктора с учетом сжатия кольцевого катка давлением ¡3 . В результате силовых испытаний экспериментальной передачи учены графические зависимости (рис. 3) величины коэффициента ¡осителького скольжения передачи £ = вращающего момента

на водиле, при фиксированных значениях давлений р . Путем замены переменных данной функции при фиксированных ^ ■ществлен синтез оптимизированных функций поджатая передачи

о ш 800 . Т,Н*м

Рис. 3

функция давления пожатия при постоянной скольжении

| х 1С'7 / 2 4 8

Рис. 4 эксперимент,----теория

(рис. 4), обеспечиваюсь стабильное передаточное отношение. Ана-тктическое выражение этой функции

юлучено путем подстановки выражения С)^ в формулу (7) с исполь-ювакием значений коэффициентов трения между катками, определении в результате силовых испытаний передачи. Сопоставление графиков (рис. 4) функций прижатия, полученных непосредственно из :анных эксперимента и рассчитанных по фор.улэ (15) позволяют ¡делать вывод об их удовлетворительной сходимости.

По данным испытаний определены зависимости КПД от передавае-:ой нагрузки собственно передачи и редуктора в целом. Соответствие максимальные значения КОД составили рая передачи - 0,985 [ для редуктора - 0,957. При оценке коэффициента трения сколыке-1ия в контактах катков.касательная составляющая гогонной силы их взаимодействия определялась по измеренному реак-•КБНому моменту на корпусе редуктора с учетом потерь энергии в годшипниках и от скольжения в контактах катков, а нормальная [о формуле 7 для контакта 12, из соотношения

Оценка достоверности расчетных значений величин и кг.& проведена путем сопоставления расчетной и экспериментальной прим полосок контакта катков передачи. Для их измерения кольцэ-ой каток собранной передачи нагружался давлением р - 1о И1а, осле чего осуществлялся осевой сдвиг солнечного катка относк-ельно сателлитов, а ¡затем водила с сателлитами и солнечным кат-см относительно кольцевого катка.

В результате сдвига,на образ;тоетх катков обозначались четкие олоски натиров. Сопоставление ширгн полосок контакта, рассчнтан-ых теоретически ( Ь^ (у) ~ 9,422 км; Ь^з(Т) ~ 0,945 км ) и слученных экспериментально (Ь12(э) = 0,45 - 0,05 0,95^

0,05 мм) свидетельствует об удовлетворительной сходимости ош-а с теорией.

Коэффициент второго рода рассчитан исходя из известной ве--г-гкны ц^ и данных эксперимента по формуле

к-Т(хх)(а'2)/(д{2 ЬиКи +ц)) ав)

Т.*= Т<**> = т<хх)— т(лх> где / — /р 10 ,

где Тр(**>- вращающий момент на ведущем водиле при отсутствии нагрузки на валу солнечного катка I (снят ремень вариатора) и расчетной давлении р ,

Tq*x> - то же, но при р=0 , Ь - ширина катков.

В пяток разделе "Методические основы синтеза силовых фрикционных передач. Примеры реализации" рассмотрены задачи синтеза, предполагающие выбор по наперед заданным условиям и приоритетам одного из трзх конструктивных вариантов передачи типа 2 КН с выполнением проектного и проверочного расчетов по принятым критериям.

Использованные в этих расчетах математические зависимости получены на основе сформулированной для этой цели обобщенной методики расчета работоспособности элементарных механических систем. Предложена практически используемая, но не сформулированная типовая методика решения основных инженерных задач, базирующаяся на известных типовых условиях поверхностной и объешой работоспособности, имеющих форму неравенств. Её целью является вывод формул проверочного и проектного расчетов, нахождение оптимизированных соотношений геометрических к физических параметров рассчитываемых объектов. Полученные на данной основе формулы расчета рассматриваемых передач использованы для разработки соответствующих алгоритмов и программ для 33!, предусматривающих выбор варианта схемы передачи и оптимизированный расчет ее конструктивных параметров, определение границ быстроходности в широком интервале нагрузок и передаточных чисел, программ расчета справочных данных для ориентировочной оценки возможностей фрикционного силового привода и его безмашинного расчета.

Предлагаемые конструктивные решения реализованы в проекте <~зосного фрикционного реверс-редуктооа, включенного в план перспективных разработок Хабаровского завода "Дзльдизель", а такке в конструкции фрикционного планетарного редуктора к судовой лебедке ЛЭБЗ для предприятия п/я 3243.

ОСНОВНЫЕ РЕЗИЬШЫ РАБОТЫ

I. Произведена систематизация с оценкой весогабарктной характеристики современных однорядных многопоточных, кинематически чистых (без геометрического скольжения) силовых фрикционных передач с замкнутыми нормальными силами, на основе которой

найдены козые схемные и конструктивные реаения, а также по заданным критериям синтезирована базовая конструкция планетарной зередачи и ее непланетарный альтернативный вариант.

2. Установлен теоретически и апробирован экспериментально 'ерпевский характер контакта кольцевых катков с сателлитами.

3. Получены зависимости для расчета ограничений быстроход-юсти планетарной передачи и соответствующей оптимизации ее раз-кров.

4. Раскрыта статическая неопределимость в задаче о стеснен-ом сжатии кольцевого катка, при этом установлена практически ли-ейная зависимость силы прижатая катков от давления сжатия коль-евого катка.

5. Решена задача оптимального выбора относительной толщины зльпеЕого катка из условий равной контактной выносливости пе-гдачи и объемной прочности кольцевого катка.

6. Произведена теоретическая и экспериментальная оценка КЦЦ 1зовых передач. Наибольшее значение КЦД опытного редуктора сос-1Вкло 0,957 при этом КПД собственно фрикционной планетарной пе-:дачи достиг значения 0,985.

7. Создано и применено в эксперименте новое устройство, раэ-¡.ботана соответствующая методика для уточненного измерения от-'аваная ведомого звена фрикционной передачи.

8. Апробированы в силовых испытаниях на опытном образце йкцйонной планетарной передачи основные параметры внешней ха-ктеркстики, а также коэффициенты трения первого и второго рода, аченкя которых согласуются с результатами известных исследова-й этих величин для точных тел качения высокой твердости.

9. Осуществлен аналитический и экспериментальный синтез чквди прижатия катков - сптюдазированноГ: зависимости гидроста-'Геского давления сжатия кольцевого катка от нагрузки при задана уровне потери скорости ведомого звена.

10. Предложена обобщенная методика инженерных расчетов рабо-;пособг?сти элементарных «ехгнических систем.

11. Разработаны алгоритмы я соответствующие програю.гы ЭВМ для >ектного расчета фрккциондих редукторов с выбором варианта схе-передачи.

12. Передача принята к внедрении на следующих предприятиях а) Ордена Трудового Красного знамени Хабаровский дизеле—

строительный завод "Дальдизель" (Приложение 2)

б) Предприятие п/я А-3243 (Хабаровск).

Основное содержание диссертации опубликовано е следующих рг ботах:

1. Левитский И.Г. О нагрузочной способности планетарной фрь кциояной передачи. "Теория и расчет передаточных механизмов" Пег вузовский сборник научных трудов Хабаровского политехнического института. Хабаровск, 1973, с. 155...150.

2. Левитский К.Г. К расчету фрикционной планетарной переда^ 2 КН. "Конструирование и производство планетарных передач". Te3v сы докладов всесоюзного научно-технического совещания. Алма-Ата, 1974, с. 99...103.

3. Левитский И.Г. О соосных ыногспоточных силовых фрикционных передачах и их расчете. "Проблемы исследования, проектирования и изготовления зубчатых передач". Краткое содержание докладе к У зональной конференции. Хабаровск, 1974, с. 177...176.

4. Левитский К.Г. К расчету кольцевых каткоь. Известия ВУЗе "Машиностроение". * 2, 1976, с. 26...29.

5. Левитский И.Г. К расчету КПД и контактной выносливости планетарных фрикционных передач. Известия ВУЗов'"Машиностроение"

6, 1976, с.'31...33.

6. Левитский К.Г. Исследование ограничения быстроходности фрикционной планетарной передачи по критерию контактной выносливости. Тезисы докладов ХХШ научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава. Хабаровский политехнический институт, Хабаровск, 198с, с. 155.

7. A.c. 412Э77 СССР, ШПбЬ 1/00. Волновая фрикционная передача / И.Г.Левитский, £ 1406143/25-28. Заявлено 13.II.70; Опубл. 31.8.71; Бюл. W 26.-2с.:ил. ■

8. A.c. 735857 СССР, MKKFI5H 13/14. Каток фрикционной передачи /И.Г.Левитекий - № 1662646/25-26; Заявлено 27.12.72;0пу6л 25.05.60; Бел. П I9.-2 е.: ил.

9. A.c. 779981 СССР, МКИ<т05 £16/10, F 15 Н 13/14. Регулятор давления для фрикционного планетарного редуктора. / И.Г. Левитский - № 2700833/18-24; Заявлено 25.12.76; Опубл. 15.II.80. Бш. J? 42.- Зс.: ил.

10. A.c. 1397648 СССР, 1KHF 16 Н W48 Фрикционная передача. / И.ГЛевитский - » 3798733/25-28; Заявлено 0B.I0.b4; Опубл. 23.05.88. Бш. * 19.- 2с., ил.