автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Розроблення пружних муфт з механiчним зворотнiм зв'язком крутильноi жорсткостi за крутильним моментом, що передаеться

MiHicTopcTBo осв1ти УкраХни рОдеоький державний пол!техн1чний ун!верситет

10 ОН

7 ///0// jijg^ На правах рукопису

СИДОРЕНКО 1ГОР 1ВАНОВИЧ

блення прухннх муфт э uexaat4üHH зворотн1ы зв'язкои крутильно/ юропсоот! за крутильним моментом, цо пвредаеться

Спец1альн1оть 05.02.02 - Машинознавство та детал! машин

Автореферат диоертац!! на здобуття вченого отуп!ню кандидата техн!чних наук

Одеса - 1994

РсОота виконона в Одеоькоку державному поя1техн1чноиу ун1вероитвт1 Кауковийкер1вник -- доктор ТОХН1ЧНМХ НАУК, •

профеоор Цэк1н Борио Михайлович 0ф1ц1йн1 олоненти - доктор техн!чних наук.

проф^оор Семенок Володимир Федорович кандидат техн!чних наук, доцент Архонгельокий Георгий Володииирович Пров1дна орган1зац!я - Н1жиноький механ!чний завод (м. К1хин), Захиот в!дбудетьоя •¿$ЕЬ 1804 р. о У/ . годин! на эао1-

данн! спец1ад1зовано1 вчено! ради Д. 03.06.01 при Одеоькому державнс му пол!твхн1чнону ун!верситет1 за адресов: 270044. н.Одеоа, пр. Шевченко. 1

3 диоертац1ев иожна ознайомитиоь в 010л1отец1 ун1вероитвту Автореферат роэ1оланхй троЛл_Ю04 р.

Вчений оекретар ради

1.М. Б1локонсв.

Актуальн!сть проблеии. Прискорення науково-техн!чного прогресу зв'я-зане з! створвнням принципово нових механ!зм!в та конструкц!й, удос-коналенням метод!в стаб1л!зац!1 1хн!х як!сних характеристик в умовах складних динам!чних режим!в навантажения. Використання машин з висо-ким р!внем виробництва та швидк!отних транспортних засоб!в призво-дить до зб1льшення ампл!туд коливань та роэширення спектру в!брац!й-них пол!в. 1нтенсиф!кац!я коливань ноже викликати нестаб!льн!сть про-цесу коливань та привести до повно! в!дмови динам!чно! с!стеми. 3 метою зменшити ампл!туди коливань в крутильних динам!чних системах зас-тосовувть р!зноман!тн! в!брозахисн! пристро! !з сиотемани зворотньо-го зв'язку, як! визначають функц!йну залежн!сть м!ж крутильное жорст-к!стмз та крутильним моментом, що передаеться, або путовою швидк!стю одного з вал!в. До сьогодн! застооовувалися регульован! системи з г!дравл!чним, пневматичним та електромехан!чним зворотн!м зв'язком. Проте в багатьох випадках (рад!оактивн!сть, зб1льшен! температура та волог!сть) ц! системи мають низьку над!йн!сть. У зв'язку з цим перс-пективним щодо крутильних систем е створення в!брозахисних пристро!в у вигляд! пружних муфт з механ!чним зворотн1м зв'язком (ММЗЗ), як!й визначае функц!йну залежн!сть м!ж крутильною жорстк!стю муфти та крутильним моментом, що передаеться.

Петою роботи е досл!д,кення можливсст! зб!лывення вЮрозахисних якоо-тей крутильних механ1чних систем за допомоги пружних муфт з механ!ч-ним зворотн!м зв'язком крутильно! жорсткост! за крутильним моментом, що передаеться.

Нетоди досл!лжвння. Робота виконана на основ! теоретичних та експе-риментальних досл!джень, що вклБчають метод Р!тца щодо отримання ам-пл!тудно-частотних характеристик (АЧХ); НьБмарка щодо розв'язання р!в-нянь руху дво - та Сагатомасових механ!чних крутильних систем, метод ф!зичного моделювання нестац!онарних режим!в роОоти механ!чно1 системи з пружноо муфтой з механ!чним зворотн!м зв'язком; експерикенталь-ного визначення зв'язку пост!йно! демпфування ИМЗЗ з в'язк1стьо настильного матер!алу та з його к!льк!стыо у порожнин! муфти. Наукова новизна. Одержан! дан! щодо залежност! пружних характеристик у функц!! в!д параметр1в проектування, у т!м ч!ол! "комб!новано1" жорсткост! (з сегментами з0!льшувано! та зменшувано! жорсткост!). Теоретично обгрунтована можлив!сть створення принципово нових в!броза-хистних пружних муфт з механ!чним зворотн!м зв'язком крутильно! жорсткост! за крутильним моментом, що передаеться. Виходячи з ц!е! мокли-

воет! розроблен! р!зноман!ти! коиотруктивн! вар!анти ММЗЗ. Розробле-но математичну модель ММЗЗ, що е 1нвар1антноо до конотрукти&ного ви-конання мэхан1чного вворотиього зв'яэку. Зд1йонено сер!! чиолових те ф!зичних'екоперимент!в не математичн!й та ф!зичн!й моделях, як! включать:

- досл!д*ення оиотеми ММЗЗ но тривк!оть;

- досл!д*ення повед!нки крутильно! механ!чно! оистени э ММЗЗ за умов пер!одичного збудження в областях резонаноних та колорезонансних частот; .

- досл!дження повед!нки крутильно! механ!чно! оистени з ММЗЗ у пере-ххдних режимах.

Доведена анал!тично та експериментально можлив!сть подолати резонанс системи "отриОкон" при прямому та зворотньому проход! резона), но! частоти. Одержано оптимальну характеристику крутильно! жороткос т1 ММЗЗ, яка забезпечуе м!н!мальн! ампл1туди коливань при резонанс!. Визначена залежн!оть впливу в'язк!ст! настильного матер1алу та з й01 к1льк!стью у порожним! муфги на лоот!йну демпфування ММЗЗ. Подано сиотемно-об'ектний п1дх!д до проектування лружних муфт з механ1чним зворотн!м зв'яэком, Наведено рекомендац!! щодо 1х використання. Практична и!нн!оть. Розроблено принципово нов!, перопективн! констру ц!! пружмих муфт з механ!чним зворотн!м зв'яэком крутильно! жороткос т! за крутильним моментом, що передаеться, головне призначення яких

- зменшення динам!чного навантаження, захист в!д резонаноу. Роал!заи!я олержаних разультат!в. Результати роботи використан! п!д чао проектування муфт для привод!в технолог!чних машин ВП20'20 та ВП20Х30, Застосування цих муфт у склад! привод!в дозволило знизити динан!чн! навантаження ! суттево розширити д!апазон робочих частот. Апробаи1я.Результати роботи були представлен! та схвален! на XXI науково-техн!чн!й конференц!! студентов та молодих доол!дник!в Одесь-кого пол!техн!чного !нотитуту (м.Одеса, 1086);XXII науково-техн!чн!й конференц!! студент!в та молодих досл!дник!в Одеського пол!техн!чно-го !нституту (м.Одеса. 1087). загально!нститутоький иауково-техн!ч-н!й конференц!! *Науково-техн!чний прогрео* Черн!г!вського технологичного !нституту (м. Черн!г!в, 1804), науково-техн!чному сем!нар! техн!чних в!дд!л!в Мжинського механ1чного заводу (м. Н!жин, 1604). ПуСл!мщ». За темою дисертацН опубл!кован! 4 прац!, у т!м числ! 2 авторських св!доцтва.

Структура та оСояг роботи. Дисертац!я складаеться з вступу, 5 глав, завершения, перел!ку л!тератури (Ю8 назв). Робота мае 176 стор!нок

лрукованого на машинц! тексту i включае t28 стор!нок головного тексту, 4$ налотк1в, В таблиць.

3HICT РОБОТИ

Вступ. Розглянута актуальн!сть лроблеми в1брозахиоту систем, що ви-конують крутильн! коливання.

У nepafft глав! в!дбито стан питания в галуз! розроблення BtCpoeaxic-них пристроТв для крутильних систем. Наведен! головн! методи вЮроза-хисту крутильних систем,

Анал!з в!домих метод1в захисту в!д BtCpaqti вказуе, що для крутильних механ!чних систем найширше застосовуеться метод зниження ам пл1туди крутильних коливань i npoxifl резонансу "стрибком". Питания про досл1дж8ння дииам!чних режим!в у передачах с пружними муфтани розглядали B.C. Поляков, B.JI. Вейтц, Б.А. В1ленський. О.Б. Коритко та iHuii. Вони показали, що з метов захисту в!д динам1чних наванта-жень на сегментах валопроводу найдоц1льн!ше застосовувати високопо -датливх нел1н!йн1 муфти. У.працях Н.В. Григор'ева формульована вино • га про потребу мати на пружний характеристик цих пристроив сегм&нт з кваз1нульовос жорстк!стю в робочому д!апазон1 пересувань. Вт1м цю вимогу рэал!зувати у в!домих конотрукц!ях пасивних в{брозах1сних пристроив досить важко. Специф!ка роботи крутильних механ!чних систем з пружними муфтами в умовах високих частот обертання, у суворих обмеканнях щодо дисбалансу, ваги та габарит!в вимагае нових п!дход1в до про&ктування в{брозах!сних муфт. Розв'язання такого завдання приз водить до прииципово нового визначенкя функц!онального призначбння не л1и1йних пружних муфт, яке полягае у наявност! нехан!чного з&оротньо-го зь'язку, який дозволяв ефективно керувати крутильное жорстк1стью у функцИ Bifl крутильного моменту. Керування »opOTKicTD пружних еле-мент!в муфти мохна здгйсишчати двома засовами:

1. Зм1нша1шям ix ф!зичних якоотай;

2. Зм1н»ваинян ix opteivraqii отосовно л1н11 дtS сил, що утворювться крутильнин моментом.

Обидва засоби були запропонован! B.C. Гапоновим, Н.Ф. К1ркачем, В. I. Евменкиним та 1ншими. У конструктивна реал!зац11 першого заообу пру*-но-демпфуюча ланка виконувалаоя як комб}нац{я пружини та г1дроцил1н~ дру, 3nina тиску в якому виэначала жорстксзтн! характеристики пристрою. У конструктивна реал!зац1Т другого заообу зШнювалася коорди-

ната одного з к!нц!в пружини стискування, що эабезпечувало нел!н!й-н! зм!ни жорсткост! пружно-демпфуочо! ланк!. Btím, пропонован! цин колективом автор!в конструкцН в!брозах1сних пристро!в е передаваль-ними механ!змами, до того ж використовуван! в деяких з цих систем не-М9хан1чн1 зворотн! зв'язки мають пор!вняно високу варт!сть та розта-шован! поза передавальнии механ!змом, цо зменьвуе зaraльну над!йн!сть в!брозах!сно! системи. Мета роботи полягае у досл!дженн! можливост! зб!лыиення в!брозахисних якостей крутильних механ!чних систем за до-поноги пружних систем, яки мають нел!н!йн! пружн! муфти з елементами активного вЮрозахисту, що виражен! в механ!чному зворотньому зв'язку щодо крутильного моменту, який передаеться; розробленн! рекомендац1й щодо класиф1кац!!, конструйованно та експлуатацН таких пристро!в для заОезпечення не т!льки к!лыс!сних, а й як!сних зм!н вЮроакустичних характеристик крутильних механ!чних систем. Для досягнення ц!е! мети Оули визначен! так! завдання:

- теоретично обгрунтувати можлив!сть створення пружних муфт з! зво-ротн1м н9хан1чним зв'язком крутильне! жорсткост! щодо крутильного моменту. Розробити так! конструкцН, встановити 1х головн! параметри конструювання, розробити класиф1кац!п ИМЗЗ;

- отринати залежност! 'пружних характеристик ММЗЗ у функцИ в1д основ-них параметр!в проектування:

- розробити математичну модель ММЗЗ;

- перев!рити систему ММЗЗ на тривк!сть;

- анал!тично й експериментально досл!дити можлив!сть застосування розроблених ММЗЗ як антирезонансних пристро!в при прямому та зворотньому проходженн! резонаноно! частоти п!д впливом пер!одичного збуд-ження;

- анал!тично й експериментально лерев!рити можлив!сть эменшення ди-нам!чних навантажень у приводах машинних агрегат!» з ММЗЗ у пускових режимах лрац!; '

- на п!дстав! анал!тичних та експериментальних доол!джень дати реко-мендацИ щодо застосування ММЗЗ.

У лругШ глау| подано обгрунтування можливост! створення в!брозах!о-ноХ сиотеми з механ!чним зворотнiм з~'язком крутильноТ жороткост! щодо крутильного моменту. Обчислювальна схема прямого та зворотнього зв'язку одн1с! з таких систем, цо побудована на баз! пружно! муфти, подана на мал. 1. Передавання навантажвння ММЗЗ (пряиий зв'язок) яде в!д п!вмуфти 1 через пружний елемент 3 на п!вмуфту 2. У цей чао де-формац!я пружнього елементу ММЗЗ п!д впливом навантаження, цо пере-

Мал.1. В10розах1сна система з механ!чним зворотн!м зв'язком кру-тильно! жороткост! щодо крутильного моменту.

даетьоя, щ!льно зв'язана з II к!льк!отю. Пружн1й елемент у цьому ви-падку грае роль датчика. Кого дефорнац1я, що призводить до закручу-вання Швмуфт на кут р. дозволяв одержат« контрольовану величину у вигляд! кутового пересування. Зм1на крутильно! жороткост! вЮроза-хистноХ систвни«залвжно в!д крутильного иомвнту. що передаеться (эво-ротн!й зв'язок), зд1сшоеться за рахунок перетворення контрольованого пересування до коригуочого для пружних елемент!в 3. 3 метоп зм!ни ¡х жорсткост! це перетворення виконуеться за допомоги налагоджуочого приладу, що складаеться з вал-шестерн! 4, яка взаемод!е з зубчастими в!нцями повертальних втулок 5. Зм1на жорсткост! пружних елемент!в йде за рахунок оберту л1н!1 докладання навантаження на кут а стооовно го-

У: /

4 А л >

/ / г '2

// / ч»

-4 \ -

24 18 12 6 О = -6 -12 -18 -24

_2о

-24 -20-16-12 -8 -4 0 4 8 12 16 20 рхЮ "(рад) а)

Скрх 10

24-20-18-12-8 -4 0 4 8 12 16 2 <ис10 (рад) в)

Мал.2. Характеристики ММЗЗ: а- прухн! характеристики; в - залеж-н!оть крутильной хорсткоот! муфты С цодо величини кута закручування п!внуфт

ловних осей 1нерц11 1х перер!эу:

1Х1- 1хсоз2сГ ♦ I зиЛ( - 1хуа1п 2ск; -

1у,- 1усоз2ог + 1„з:пгй - 1хуз1п 2оС) . 1ху»" 1ху008 201 * ~2~ (1у~ 1х)з1п 2**-де 1х та I - моменти 1нерц11 перер!зу отооовно головних осей X та

(1!

У; I

ху

центроС1хний момент !нерц11.

За унови, що оОэрт п пар оиметричних елемент!в однакового пере-р!зу ноже зд!йснБватиоя э положения, коли л!н!я д11 сили, яка визна-чае навантаження, що передаеться, укладае з головнини осями X та У кут аи 1 передавальне в!дношення н!ж вал-шестернею 4 та зубчастими в!нцями повертальних втулок 5 дор!внюе и, вираэ для крутильно! жор-откост! ММЗЗ буде мати такий вигляд:

2 ' V 1„<соэгС<*н+ир) +т}з1п2(с^+ир> -,31П( 2(с^+ир)). (2)

де ц - —^ ; 7) » Е - модуль пружноот! матер!алу пружних еле-иент!в; I, - довжина пружних елемент!в; 1} - рад!ув кола що проходить через в!о1 оиметр!! пружних елеиент!в.

Велико розма!ття можливих пружних характеристик визначае зн1на 1Х, 1у, 1ху та <*„. Наявн!сть у вираз! (2) параметра ир визначае й на-явн!оть у систем! ММЗЗ л!н!йного зворотнього зв'язку. З'ясовано, що цей вид ММЗЗ дозволяв одержати р!зн! характеристики крутильно! жорст-кост! (мал.2,6): нел!н!йно зб!льшувано! жорсткост! (1), нел!н!йнс зменшувано! (2) та комб!новано! (3). Комб!нована характеристика жорЫ'-кост! визначае пружну характеристику з сегментом АВ кваз!нульово! жор-откост! (мал.2.а). Розтошування й величина цього оегменту ножуть бут« зм!нен! вотановленням.сгн та зм!ною и. Анал!з ефективноот! ШЗЗ як антирезонансного пристрою проводився за умови гармон!йного збудження механ!чно! оистени. Досл!джэння нел!н!йних коливань проведено за допо-ногою ряд!в 1 спираетьоя на те, що середне значения можливо! прац! за цикл коливань вважаетьоя як таке, що дор!вное нулю (метод осереднення за прискоренням Р1тца). В цьону випадку наближене розв'язання задане як ряд:

п

р - а.п^Ь) ♦ ааг),<и + а,п,а> ♦ ... - ^а^Ш, (3)

1-1

де 7)1(и,7)а(и - функцН чаоу; а4.а2,...ап - вагов! коеф!ц!-

енти.

Можлив! переоування при цьому обираютьоя у форм!:

бр- ¿а,ч,и>. (♦)

п!оля чого робота 1нтегруеться за 1нтврвалом одного циклу.

Стан, що виник для сиотеии з ММЗЗ в умовах примуоових коливань буде вклочати фазовий кут у/, тону перше наближвння мае такий вигляд:

А (рад)

0.3 0.2 0,1

0 0,25 0,5 0.75 1 1,25 1.5 1.75 р£ Мал. 3 Ампл1тудно - частотна характеристика

у - с|соз(и1 ♦ у) ■ а^озСиО + Ь^Ш««. (5)

Коли демпфуванця нема, фазовий кут набувае значения 0 або я, от-же Ь4 '0 1с, » а1. 6 цьому випадку застосування методу ооереднення за прискоренням Р1тца дае одночленне наближення й р!вняння руху одно-маоово! системи э ММЗЗ мае такий вигляд:

. р + рг(соз(«ги+ ир) ♦ уз1п2<с^+ ир) -рз1п(2(о(^*ир)))р -

(в)

» ц соз(иО.

Зводячи диференц!йне р!вняння до 1нтегрального маемо:

г

р2[(соз2(йы+ ир) ♦ Г31П2(ЙИ+ ир) - ^31п(2(Йи+ ир)))р] -О (7)

- ч соз<»1)>соз<«1)с1Ъ "0, за умови, що перше наближення:

р ■ а^созСйО. (8)

Результата розв'язання р!вняння (7) подан! на мал.3 АЧХ (1). На в!дм!ну в1д АЧХ (2), яка в!дпов!дае систем! з куб!чно зменшувальноо жорсткоотною характеристикою (характеристика Дюфф!нгового типу) й от-римана аналог!чним методом, система з ММЗЗ випначае перех1д резонансу "стркбком" як у прямому, так й у зворотцьому рус! резонансно! чао-тоти, що дозволяе обмежити ампл!туду коливань в резонаноних реж!мах.

и

Третя глава приовячена обчислювальним экспериментам з математичноо мо-деллю оистеми якос е пружка муфта э механ!чним зворотн!м зв'язком кру-тилъноТ жороткоот! щодо крутильного моменту, так !э математичними моделями одно та Сагатомаоових систем з ММЗЗ.

Нел!н!йна математична модель ММЗЗ яка е двомаоовою нел!н!йною крутильной оистемоо, збудована на основ!■р!вияння Лагранжа другого роду.

За допоноги ц!е! математично! модел! зроблено анал!э оистеми ММЗЗ на тривк!оть. Оск!льки система нел!н!йна, опр!ч доол!дження на тривк!оть клаоичним методом (зовн!шн!й вплив в!доутн!й) виконане ви-пробування на тривк!сть при р!эних значениях зовн!тньового впливу, величини якого виэначасть точки на опец!ф!чних сегментах нел!и1йно! пружно? характеристик!. Перев!рка системи на тривк!сть класичним методом реал!зована точковим пер^творениям пром!ня зд!йснвврного на одн!й фазов!й пловдн! о допомогою проекц!Г на цп фазову плотину, яка Сереться як головпа. Не утворм>чи "фазовий портрет" через точкове перет-воренна, була отримана функц!я насл!дку, на як!й за допомоги д!агра-ми Лам!рея визначена тривк!оть системи. Математична модель в цьому

випадку мала вигляд:

Л^р - Ьр * С.р(р)р - Та).- (0)

початков! умови:

т|ии1°0:

Далыц! досл!дження щодо тривкост! в умовах зовн!шнього впливу (початков! умови Т)ив- Т0; Т|ии<1» Тс: р|и4= р0; р(ио' 0), також показали, що Система эбер!гае тривк!сть 1 в н!й виникають процеси ко-ливань эгасавчого характеру.

Зд1снено математичн! екоперименти на модел1 крутильноГ системи з ММЗЗ, пружия- характеристика яко! мае сегмент кваз!нульово1 жорсткоот!, що дозволив розглядати II повед!нку.п!д час пер!одичного збуд-ження на близьких до резонаноу та резонансних частотах. Математична

модель у цьому випадку мала вигляд:

ЛпрР - Ьр ♦ С.р(р)р - ТО.) * а з1п(»и-, (10)

де ч та а - ампл!туда й эм!нна частота пер!одичного збудження, а початков! умови: 1|и(>ы,„ ' Тс: р|ио- р|,.0-Р0.

*> (рад)

Иг

1 1

ш || —

¡¡ОД ГШ ШАГ № ё м

«Щ ■МНИ

1

0,35 0.3 0,25 0.2 0.15 0,1 0,05

Р (рад)

а)

0,33

0,3

0,25

0,2

0.15

0.1

0,05

1

111 (-

1 Я 1 й № ш ш «ю №

1

т ш т ИМ Ф Ш II

«МП ЩИ 1

1

О 2 4 6 8 10 12 14 18 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 1х10-1 Со

О'

Мал.4. Зм1на кута закручування п!вмуфг р в системах ММЗЗ при

подоланн! реэонаноу *отрибком":а - прямому; б - зворот-ньому

Результати екоперименту вияьили,- що оиотема, яка мае комб!нова-ну жорстк!сну характеристику визначае перех!д резонаоу "стрибком* як у прямому рус1 частоти збудження (зм!на чаототи збудження « в!д 0 до величини б!льшо1 резонансно! частоти «р,,) й у зворотньому рус! чаототи збудження (эм!на « в!д величини б1лыио! арла до 0). Причоиу пе-рех1д резонансу "стрибком* у пряному руо! частоти збудження (мал. 4,а) як1сно в{др}зняеться Ыд аналог!чного резонансного явища, яке спос-тер1гасться в'сиотемах э жоротк!онои характеристикою Дсфф1нгового ти-, пу. Наяьн1сть в комб!новой1й характериотиц! точки, яка визначае початок оегменту кваз1нульово! жероткоот!, забезпечуе зм!ну фазового ку-та за меша!й чао ан!х у системах с жоротк!оноо характеристикою Дпф-ф!нгового типу. Тому динам! чи! нааамтяевен » смотан! з КМЗЗ с знач-

но нижчими. Подолання резонансу "стрибком* в зворотньону рус! частоти збудження (мал.4,б), що для системи з жорстк!сноо характеристикою Двф-ф1нгового типу можливо лише за певних умов дозволяс говорити про те, що у випадку застосування ММЗЗ можна створити привод машинного агрегату, в якому подолання резонансу в!дбуваеться з прогнозованим обме-женням ампл!туд крутильних коливань. 0пр1ч цього захистн! якост! систем з комб!нованою характеристикоо крутильно! жороткост! виявлявться й у перех!дних режимах привод1в машинних агрегат!в. Зд!йснено, зокре-ма. математичне моделювання режиму запуску багатомасово! крутильно! системи, математичне модель яко! мала вигляд:

----^-Е-. (И)

<Т„+ ть,3- Ттрз) -т; »

р

- С„(р2 - Ттр1 - Т01 + Ь1а(и1); Т„ - Скр(р)(р, - ра); ТЬ«=* Ь.а<«4 " V - 31дП |Т„ |; - Л.+^в»! Ть,,- Ь„(«а - «р: Ттр, - З1дп «,|Т„|; Згз - Ла + Зва.

де J,»J2,JЭ -иоменти !нерц!1 обертальних нас, —моменти 1нер—

ц!1 п!вмуфг 1 та 2, нел!н!йн! залежност! комента двигуна Т.. = КО.

Д®

момента оил тертя Ттр1 - К«,), пружноот! Скр •» - входять до раз-рахунку у вигляд! анал1тичнйх вираз!в. Ь1а,Ьаз - демпфування на сегментах 1-2 та 2-3, Саз - л!н!йна жерстк!оть сегменту 2-3, Т41,ТМ,Т03-моменти тертя при 1-0.

Математичне ноделгаання режиму запуску виявило зниження динам1ч-них навантажень у привод! з ММЗЗ на 20...25 ч Зниження динам1чних на-вантажень у привод! в момент його запуску викликано тим, що наявн!оть сегменту кваз!нульово! жорсткост! дозволяв *зр!зати* пик пускового навантаження 1 таким чином виграти час. щоб система уь!йшла до режиму установленого руху. Зниження жорсткост1 вс!е! крутильно! системи призводить до того, що частот» коливань мае,як! розташован! в!д двигуна за ММЗЗ, зменынуоться. Таким чином в!дбуваеться вих1д системи до рабочо! зони з високочастотним збуджецням !з низькочастотними власни-ми коливанняни мае мало! аипл!тудк. '

Четвеота глава приовячена перев!рц! працездатноот! розроблених кон-

отрукц!й ММЗЗ, отриманнв статичних характеристик та пор!внянню з обчисленими. оц!нц! ефвктивност! в!брозах!сних якостей ММЗЗ в режим! примусових коливань. Для цього був використан експериментальний стенд, до якого входить експериментальний зразок ММЗЗ, приводний дви-гун. прилад навантаження, иехан!чна система зОудження коливань, керу-ючий та вим!рювальний комплекс на баз! ПК 386^38?. Описан! виб!р та обгрунтування методу досл!джень.

Шляхом комб!нац!1 геометричних параметр!в перер!зу пружних ело-мент!в та початково! ор!ентац!! 1х в ММЗЗ отосовно до л!н!1 д!1 си-ли, яка визначае навантаження, цо передаетьоя, отринан! р!зн! пруж-н1 характеристик! !з сегментами кваз!нульово1 жорсткоот!, В!дхилен-ня експериментальних значень пружних характеристик !з сигментом ква-з!нульово! жорсткост! е!д обчислених анаходиться в межах 4. ,.8 х. Проведено перев!рку сиотеми ММЗЗ на тривк!оть класичним методом, яка показала, цо система е тривкою. Проведено експериментальне визначення пост!йно! демпфування, одержано П зв'язок з в'язк1стю настильного матер!алу та його к1льк!стю у порожнин! ММЗЗ.

Динам!чн1 досл!дження були розд!лен! дв! групи. Натурн! - екс-периментальна конструкц!я знаходилася у оклад! приводу реально! на-шини 1 стендов! - моделювання механ!чного об'екта зд!йсншалося на експериментальному стенд!. Натурн1 експепименти реал!зувалися як "на-робка на в!дмову*. Характер навантаження на прив!д в!дпов!дно до тех-н!чного завдання: пом!рн! коливання (коеф1ц!ент режиму роботи Ср-Ю, 9). Дан!, отриман! внаол!док цих екоперимент!в дозволили виконати вдооко-налення конотрукц!!. Окр!м цього, анал!з даних "неробки на в!дмову* в!д машин з! стандартной пружноо муфтою та ММЗЗ показав, що частота в!дмови з боку ММЗЗ меньше. Це св!дчить про працездатн!сть пропонова-но! конотрукц!X ММЗЗ.

Стендов! динам!чн! доол!дження проводилиоя в умовах низьких чао-тот збудження, оск!льки оаме в цьому чаототному д!апаэон! найскладн!-ше зд!йснити в!брозахист системи. На експериментальному стенд! Оув з!браний механ1чний об'ект. Лараметри якого аналог!чн! параметрам, як1 були взят! у математичн!й модел!, яка застосорувалася п!д чао вивчення ровед!нки оиотеми з ММЗЗ п!д впливом пер!одичного збудження. Для ММЗЗ з коиб!нованоо характеристикою жорсткоот! отримано осцилог-рами зм!ни куга закручування п!вмуфг екАриментального зразка ММЗЗ (иал.б.а) та зворотньому (мал.5.6) подалакн! резонансу "отрибком*. Яи1сний' анал!з теоретични-х та експериментальних результат!в показав

9 фад)

0.35

0,3

0,25

0.2

0,15

0.1

0.05

II 1

1

1

1 ш

р*

V <рад)

а)

0,35 0.3 0,25 0.2 0,15 0,1 0,05

Ш || ||

1 1 1 1 '•к № № 0 % №

111 |р

Л М"

№ Ш №

0 2 4 а 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 29 30 32 34 36

б)

1х10-1 (о)

Мал. 5. Зм!на кута закручування п1вмуфг р в экспериментальна ММЗЗ при подоланн! резонаноу *отри0ком':а - прямому; б - эворот-ньому

?хню тотожн!сть. Це дозволяв веоти мову про виоок! захион! якоот! ММЗЗ й надае право рекомендувати !х для вотановлення у приводах ма-шинних агрегат!в з! зм!нним частотним режимом роботи або таких, цо працшть у частотному д!апазон!. близькому до резонансного. У п*ят!й глав! описан! особливоот! проектування пружних муфт з меха-н!чним зворотн!м зв'язком крутильно! жороткоот! щодо крутильного моменту, який передаетьоя.

П1д чао класиф!кування ММЗЗ були в!днесен! до класу пост!йних муфт, оск!льки вони слугувть для пост!йного з'сднання вал!в. Пружн1 муфги з! зворотн!м зв'язком у силу сво!х конструктивних особливостей передаить в!д одного вала до !ншого не т!льки крутильн! моменти а й згинальн! моменти та осьов! сили, як! виникавть у крутильн!й систе-

ми. Ця оОставина дозволяе говорити про ММЗЗ як про один з р!зновид!в глухих муфт. Подальша класиф!кац!я ММЗЗ може йт.и за тими критерЬми, за допомогою яких розр!знявть пружн! муфги, цо° належать до групи ру-хоних муфт. До цих критерПв можна включити:

- жорстк!оть (поот!йна або зм!нна);

___— матер!ал пружних елемент!в (метал!чн! або неметал!чн!);

- вид пружних елемент!в (пакет пластинчатих пружин, з! зм!епод!бною пружиною тощо).

Проте до наведених критерПв можна додати ще дек!лька>залежно в!д параметра, за яки'м орган!зований зворотн1й зв'язок. У випадку, коли зворотн!й зв'язок орган1зований зг!дно до величини навантажен-ня, що передаеться, додатковим критер!ем,е вид перетворення контро-льованого пересування до коригувчого: обертальне у поступальн« (041), або обертальне у обертальне (0-0).

Для вир!шення основного завдання при 0езпосередн1й участ! автора розроблено 10 нових конструкц1й ММЗЗ, деяк! з котрих захищен! ав-торськими свЦоцтвами. Конструкц!! та принцип !хньо! роботи подан! в описах до авторських св!доцтв та текст! дисертац!!. Як вих1дн! для розроблення ММЗЗ визначаються:

- контрольований параметр, за яким визначаетьоя контрольоване пересування (велич!на крутильного моменту, швидк!сть. температура тощо);

- вид перетворення контрольованого пересування до коригуючого (обертальне в обертальне чи обертальне в поступальне).

0ск!льки в основ! конструкц!! ММЗЗ лежить пружня муфта, крите-р11 обчислювання та коригування П параметр!в не в1др1зняиться в!д таких, що використовуються для пружних муфт. Вт!м, специф1ка конст-рукцН та,функц!й,що в и кон уют ьс я такими муфтами," даеться »знаки на етали проектування. Процео проектування ММЗЗ можна розд!лити на та-к1 етапи:

- формування техн!чного завдання;

- синтез структурно! схеми;

- анал!з структурно! схеми, з урахуванням зворотнього зв'язку;

- проектування к!нематично! схеми;

- виб!р основних параметр!в проектування.

Заввршення. Протягом виконання подано! роботи одержан! так! результата:

1. Запропоновано новий п!дх!д у отворенн! самоналагоджуваних в!бро-захистних пристро1в! як! е прукною муфтою з нехан!чним зворотн1м зв'язком крутильно! жорсткоот! подо крутильного моменту, який пере-

даеться.

2. Роэроблен! нел!н!йна математична модель НМЗЗ 1нвариантна до реал!-эац11 зворотнього зв'язку, математичн! модел! механ!чних систем э ММЗЗ. Проведена !хня програмна реал!эац1я.

3. Зд1йснена оптим!зац!я геометричних параметр!в прямокутних перер!-з1в пружних елемент1в ММЗЗ за умовою в!дсутност! перевизначення прямого та зворотнього зв'язк!в.

4. Одержан! анал1тично й перев!рен! експериментально пружн! характеристик! !з сегментом кваз!нульово! жорсткост!, як! в!дпов!давть ком-б1нован!й жорсткосн!й характеристиц!.

5. П!д чао вивчення примусових нел!н!йних коливань системи з ММЗЗ встановлено оптимальну характеристику крутильно! жорсткост!, що дозволяв пересунути реэонансн! явища з облает! робочих частот до облао-т! неробочих.

0. Анал!тично й експериментально п!дтверджене прогнозоване обмеження велич!ни крутильних пересувань п!д час роботи приводу з ММЗЗ як в межах колореэонансно! зони, так й у прямому та зворотньому проходженн! через резонансну частоту.

7. Анал!тично й експериментально п!дтверджене знижоння пускових на-вантажень пр! використанн! у привод! одн!е! з конкретних конструкцН ММЗЗ, що дозволяе рекомендувати II застосування у приводах, як! пра-цюють у повторних короткотерм!нових режимах.

8. Отримана залежн!сть коеф!ц!енту диеипац!! для ММЗЗ в!д в'язкост! мастильного матер!алу та його к!лькост1 у порожнин! муфти.

9. Дано рекомендацН щодо проектування ММЗЗ, в яких систематизовано !нфзрмац!ю про можливоот! застосування того чи 1ншого виду пружних елемент!в, подано спос!б керування 1х жоротк!сто та вид можливого на-лагоджуочого механ!зму.

10. Запропановано дек!лька конструкц!й ММЗЗ, наведено порядок д!1 !хн!х складових. Зазначен! конструкцН можуть застосовуватися як про-тотипи для розроблення нових пружних муфт з механ!чним зворотн!м зв'язком крутильно! Жорсткост! за крутильним моментом, що передаеть-ся.

На п!дстав! отриманих результат!в зроблен1 так! висновк!:

1. Застосування пружних муфт з механ!чним зворотн!м зв'яэком крутильно! жорсткост! за крутильним моментом, що передаеться, е ^»ктив-ним засобом в!брозахисту силових крутильних ичхан!чних систем.

2. Велич1на та розташування сегмент!в кваэ1нульово! жорсткост1 на пружн!й характеристиц! визначавть м!сце точок "отрибна" в д1аплэом!

•

опШ.!днощення частот у прямому та зворотньому проходженн! резонансу. Найоптимальн!шими с так! розташування та величина сегменту кваз!-нульово! жорсткост!, як! визначасть це резонанбне явище за умови сп!вв!дношення частот власних коливань р та збудження « в д!апазон! в!д 0 до 0,25.

3. Велич!на д!апазону частот, в якому можливе резонаноне явище "стри-бок", залеж!ть в1д рад!уса кривизни криво!, яка визначае жоротк!ону характеристику в екотремум!. Що менше рад!уо, тим вужче чаототний д!а-пазон, i точка 'отрибка" визначаетоя б!льш конкретно.

4. Застооування методу Ньюмарка для математичного моделювання подо-лання резонансу "стрибком* у зворотньому проходженн! резонансу системой з жорсткостною характеристикою Дрфф!нгового типу не дае точних р!шень. Математична модель в цьому юиладку мае бути зОудована на основ! метод*в теор!! катастроф.

5. 0ск!льки п!д чао вивчення багатомаоово! механ!чно! системи з ММЗЗ при запуоку отримано результат», що ов!дчать про зниження динам!чних навантажень у привод!, то доц!лышм е встановлення пружних муфт з ме-хан!чним 3BopoTHiM зв'язком крутильно! жорсткост! за крутильним моментом, цо передаеться, м!ж двигуном та приводом маш!нного агрегату.

6. Пост!Яна демпфування ММЗЗ не е пропорц!йною в'язкост! мастильного матер!алу та його к!лькоот! у порожнин! муфти. Найоптимальн!шим з пог-ляду зб!льшення пост1йноI демпфування е застосування в ММЗЗ мастильного матер!алу з! в'язк!стью 45. ..55 при оп!вв!дношенн! його об-оягу V^ до обсягу порожнини муфти V„ 0,5.

Зм!ст дисертац!! в1дбитий в наступних публ!кац!ях:

1. A.c. СССР N- 1504366, кл. F16/D 3^58. Упругая Mycf/ra. Б.М. Щекин, К.И. Сидоренко. - Опубл. 07.10.88. Бол. N^37.

2. A.c. СССР N-0 1581023, кл. Г16ИЭ 3^8. Упругая муфта.-Б.М. Щекин, Я. К. Сидоренко. - Опубл. 15.09.87. Бюл. Н%9.

3. Щекин Б.М..Сидоренко И.И. Упругие муфты о обратными связями по передаваемому вращающему моменту Летали машин: Респ.мв»ьед. науч. -техн. сб. -.1989. - Вып. 49. - С. 32-38.

4. Сидоренко И.И. Защита приводов машинных агрегатов от динамических нагрузок с помощью муфты управляемой жесткооти ''' Детали машин: Респ. межадд. науч. - техн. сб. - 1990. - Вып. 50. - С. 77-81.

(т /»V. ю*. /¿г- /со te ее 9V.