Экспериментальное исследование резин различных марок для установки в шарнирно-рычажной муфте

Фундаментальные и прикладные исследования по приоритетным направлениям развития науки и

техники

УДК 620.17

С.М. Зулпиев, Ф.М. Асамидинов, Г.М. Дуйшоева

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗИН РАЗЛИЧНЫХ МАРОК ДЛЯ УСТАНОВКИ В ШАРНИРНО-РЫЧАЖНОЙ МУФТЕ

Баткенский государственный университет

Аннотация: Данная работа посвящена экспериментальным исследованиям резин различных марок в качестве упругих элементов шарнирно-рычажной муфты. Сделана обработка и анализ результатов экспериментов. Показаны наиболее приемлемые марки резины в качестве упругих элементов для установки в шарнирно-рычажной муфте.

Ключевые слова: муфты, карданные механизмы, валы, упругие элементы муфт, крутящий момент.

UDC 620.17

S.M. Zulpiev, F.M. Asamidinov, G.M. Duyshoeva

EXPERIMENTAL RESEARCH DIFFERENT SORTS OF RUBBERS FOR INSTALLATION IN TOGGLE MUFTI

Batken State University

Abstract: This work is devoted to the experimental study of various grades of rubber as the elastic elements hinged-lever coupling. It is the processing and analysis of experimental results. Shows the most appropriate rubber stamps as elastic elements to set the lever is pivotally coupling.

Key words: clutch, mechanisms cardan, shafts, the elastic coupling elements, torque.

Для проведения экспериментальных марок резины (таблица 1) для установки в

исследований на автомашине КаВЗ-685 шарнирно-рычажной муфте.

были изготовлены втулки из различных

Таблица 1

Технологические характеристики марок резин_

Относительное удл. при разрыве Твердость по Шору Прочность кг/см2 Коэффициент. жесткости, Н/м

№ Марка резины

1. 3826МВС 25-300 60-75 80,0 0,25Т04

2. 7В-54МВС 130 75-80 90,0 0,42Т04

3. 7ИРП 13-48 150-200 90-95 90-95 0,51Т04

Технологическую нагрузку в ведомом валу муфты регулировали специальной тормозной установкой. В результате экспериментов получили ряд осциллограмм, в которых записывали моменты и угловые частоты вращения ведущего и ведомого валов шарнирно-рычажной муфты. Обработку осциллограмм осуществляли согласно методики, приведенной в работах Г.В.Веденяпина и Р.Менли [1-2] и других [3-9].

На рис.1 приведена осциллограмма, где показан переходной пуск системы соответствующей механической характеристики ведущего вала муфты.

Из осциллограммы видно, что ведущий вал выходит на установившийся режим за 0,42с. При этом фх = 39,0 с Следует отметить, что угловая частота ведомого вала ф2 = 39,0с_1., но между вращениями валов по угловой скорости имеется некоторый фазовый сдвиг (см. рис. 1).

При этом Мс=0, поэтому М1 характеристики колеблятся вблизи нулевой линии. С увеличением угла расхождения ведущего и ведомого валов (измерялся при помощи специального приспособления) амплитуда колебаний момента резко увеличивается. На рис. 1. б представлена осциллограмма, где амплитуда колебаний момента на ведущем валу доходит до 15 ^ 40 Нм при технологической нагрузке Мс=350 ± 21

Нм и угле расхождения валов 16 ° .

Следует отметить, что с увеличением угла расхождения валов муфты увеличивается амплитуда колебаний пере-

даточной функции. Упругие втулки в опоре ведомого вала и в шарнире серьги с шатуном в некоторой степени снижают амплитуду колебаний ведущего вала. Это можно увидеть из осциллограммы, приведённой на рис.1. в. Откуда видно, что момент М2 на ведомом валу шарнирно-рычажной муфты карданного механизма автомобиля колеблется по гармоническому закону, соответствующему частоте вращения ведомого вала 35,6 с-1. При этом высокочастотное составляющее колебаний крутящего момента на ведомом валу муфты находится в пределах 415 ^ 425 с-1. Как видно из полученной закономерности, изменения крутящего момента М1 на ведущем валу шарнирно-рычажной муфты за счёт упругих элементов имеют более сглаженный характер. Амплитуда колебаний на 25 ^ 30 % меньше, чем амплитуда колебаний момента М2 на ведомом валу.

Кроме того, амплитуда колебаний случайной составляющей момента М1 уменьшалась в 3-4,5 раза, чем амплитуда колебаний случайной составляющей момента М2. На осциллограмме на рис 1. в средние значения М1 и М2 равны между собой (нулевая линия момента М^ смещена вверх). С уменьшением угла расхождения между ведущим и ведомым валами амплитуда колебаний моментов М1 и М2 также уменьшаются. Но при этом особенным является влияние упруго - дис-сипативных характеристик на законы изменения М1 и М2. Для рассматриваемой системы более важным является уменьшение амплитуды колебаний М1 и М2, что непосредственно отражаются на надежности работы привода автомобиля.

а

I

* <

*

1!

Рисунок 1 а - Осциллограмма, характеризующая выход на установившийся режим ведущего вала шарнирно-рычажной муфты. п1=374,8 об/мин, п2=372,6 об/мин

Рисунок 1 б - Закономерности изменения момента на ведущем валу и закономерности п1 и п2 ; при Мс=350±21 Нм, а = 16°

Рисунок 1 в - Нагруженность и частота вращения валов муфты при использовании резины марки 3826 МВС

На рис. 2 представлены полученные осциллограммы, в которых показаны закономерности изменения М1, М2 ,п1 и

п2 при использовании различных марок резин в качестве упругих элементов шар-нирно-рычажной муфты. При использо-

а

I

* <

*

1! &

вании марки резины 7ИPП 13-48 с крутильной жесткостью 1200 ^ 1400 Нм/рад амплитуда колебаний М1 дохо-

дит до 15 32 Нм, при Мс= 250 ± 15,0 Нм и а = 50 (см. рис. 2.а).

Рисунок 2 а - Осциллограммы мерностей изменения М1 и М2, п1 п2 при использовании

в муфтах резин различных марок

Рисунок 2 б - Осциллограммы мерностей изменения М1 и М2, п1 п2 при использовании в муфтах резин различных марок

Рисунок 2 б - Осциллограммы мерностей изменения М1 и М2, п1 п2 при использовании в муфтах резин различных марок

Применение резины марки 7В -14МВС с крутильной жесткостью 850Нм/рад разница колебаний между М1 и М2 значительно уменьшается (см. рис. 2б). Это объясняется тем, что с увеличением жесткости система становится как бы единым, массивным. Кроме того, при большой крутильной местности упругих элементов шарнирно-рычажной муфты амплитуды колебаний моментов уменьшаются до 9,0 ± 15,0 Нм. При этом только в достаточной степени поглощается случайное составляющее колебаний крутящего момента. Имеется фазовый сдвиг между М1 и М2 , а также между частотами вращения валов п и п2 до 0,03 ^ 0,04 л . Это происходит за счет деформаций упругих элементов в муфте. Чем больше величина деформации упругих элементов, тем больше фазовый сдвиг между МI, М2 и П1 , п2. При уменьшении крутильной жесткости упругих элементов муфты увеличиваются амплитуды колебаний М^ и М2. При применении резины марки 382 МВС с крутильной жесткостью 450 ^ 550Нм/рад, амплитуда колебаний М] доходит до 51 ^ 64 Нм, а фазовый сдвиг между ними увеличивается до 0,07 ^ 0,1 л , что отрицательно влияет на работу карданного механизма автомобиля (см. рис. 2 в).

Анализ данных показывает, что при использовании в качестве упругого элемента марки резины 7ИРП 13-48 среднее значение крутящего момента на ведущем валу находится в пределах 199,1 ^ 252,4 Нм, то есть амплитуда колебаний доходит до 26,5 Нм (при а =160). С уменьшением угла расхождения валов до 50 амплитуда колебаний крутящего момента М1 уменьшается до 8,0^12,0 Нм. При этом соответственно амплитуда колебаний крутящего момента на ведомом валу муфты карданного механизма находится в пределах 14 ^ 18 Нм . Значит, при использовании указанной марки резины пиковые значения момента уменьшаются до 6,0 Нм.

При использовании резины с меньшей крутильной жесткостью эта величина становится существенной. Так при использовании резины марки 7В-14МВС в рычажно-шарнирной муфте крутящий момент ведомого вала изменяется в пределах 172,1 ^ 268,1 Нм, а момент М1 изменяется в пределах 185 ^ 262 Нм. При этом разница амплитуд колебаний моментов М2 и М1 составляет 8,2 ^ 12,9 Нм

5°

, а при увеличении угла расхождения до 15 эта разница доходит до 13,0 ^ 15,0 Нм. С этой точки зрения наиболее подходящим для уменьшения амплитуд колебаний момента на ведущем валу шарнирно-рычажной муфты является резина марки 7В-14МВС с крутильной жесткостью 710-850 Нм/рад.

На рис 3 представлены графические зависимости изменения средних значений размаха колебаний крутящих моментов на ведущем и ведомом валах шар-нирно-рычажной муфты от вариации приведенной крутильной жесткости упругих элементов муфты карданного механизма.

Анализом установлено, что увеличение приведенной крутильной жесткости упругих элементов приводит к уменьшению средних значений размаха колебаний крутящих моментов на ведущем и ведомом валах по нелинейной закономерности. Причём с увеличением коэффициента жесткости Сп , разница между ЛМ и ЛМ2уменьшается. Так при Сп=450 Нм/рад и Мс=380 ± 15 Нм разница между ЛМги ЛМ2 составляет в среднем 24,3 Нм, а при Сп=1250 Нм/рад, эта разница уменьшается до 8,8 Нм, то есть в три раза. С увеличением угла расхождения осей между ведущим и ведомым валами муфты данная разница становится отрицательной. Поэтому целесообразным является выбор коэффициентов приведенной жесткости упругих элементов шар-нирно-рычажной муфты в пределах 820875 Нм/рад, что соответствует марке резины 7В-14МВС. При этом обеспечивается снижение размаха колебаний крутящего момента на ведущем валу на

13,015,0 Нм при Мс=350± 15Нм и а =1 5°.

Следует отметить, что закономерности изменения , ЛМ2, полученные экспериментальным путём, в достаточной степени совпадают с кривой, полученной теоретическими исследованиями (см. рис 3, кривые 1,2,3). Разница между теоретическими и эксперимен-

тальными кривыми при использовании резины марки 7В-14МВС составляет 6,5 ± 8,5%. С учётом

фх = т1 / 30, ф2 = тт2 / 30, были рассчитаны полученные результаты неравно-мерностей ведущего и ведомого валов шарнирно-рычажной муфты трансмиссии автомобиля КаВЗ-685.

г^ 1-M 1ср = f

1,2-экспериментальные кривые, 3-теоретические кривые

Рисунок 3 - Зависимость изменения средних значений размаха колебаний крутящих моментов на ведущем и ведомом вала шарнирно-рычажной муфты карданного механизма в функции приведенного коэффициента жесткости упругих элементов

Выводы:

Получены сравнительные зависимости изменения средних значений размаха колебаний крутящих моментов на ведущем и ведомом валах муфты в функции приведенного коэффициента жесткости упругих элементов муфты. Выявлено, что увеличение жесткости упругих элементов муфты приводит к уменьшению размаха колебаний крутящих моментов валов по нелинейной закономерности. Разница между теоретическими и экспериментальными исследованиями составляет 6,5^8,5%. В качестве упругих элементов муфты наиболее приемлемым является использование марки резины 7В-14МВС,

с жесткостью 820-875 Нм/рад, при которых обеспечивается 51<0,075^0,11и 52<0,12-0,15.

Получены графические зависимости изменения амплитуды колебаний крутящих моментов на ведущем и ведомом валах рычажно-шарнирной муфты в функции момента сопротивления в трансмиссии автомобиля КаВЗ-685. Установлено, что с увеличением момента сопротивления разница между амплитудами значениями крутящих моментов валов увеличивается. Рекомендуемыми значениями параметров являются: а<5°^10°; Мс<420-450 Нм при 5М2<(0,05-0,1)Мс; Сп=700-850 Нм/рад.

1.

Библиографический список

Менли Р. Анализ и обработка записей колебаний. М.: Машиностроение, 1972.

368 с.

2. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработка опытных данных. М.: Колос, 1973. - 199 с.

3. Ананченко И.В., Морозов Н.А. Архитектура и алгоритмы программного обеспечения для работы с базами данных физико-химических свойств и синтезов веществ // Успехи современной науки. 2016. Т. 1. № 3. С. 89-91.

4. Асамидинов Ф.М. Исследование способов определения реакции связей в статически определимых балках // Территория науки. 2015. № 1. С. 97-102.

5. Зулпиев С.М. Анализ положений звеньев шарнирно-рычажной муфты с упругими элементами // Территория науки. 2015. № 1. С. 109-116.

6. Зулпуев А.М., Насиров М.Т., Абдыкеева Ш.С. Влияние нормальных усилий на работу статически неопределимых систем // Территория науки. 2015. № 3. С. 45-56.

7. Качаев А.Е. Динамика волокнистой суспензии в разгонном узле дезинтегратора с

8. внутренней циркуляцией потока // Успехи современной науки. 2015. № 2. С. 3743.

9. Смирнов С.Б., Зулпуев А.М., Ордобаев Б.С., Абдыкеева Ш.С. Волновое импульсное воздействие на здания и сооружения // Территория науки. 2015. № 3. С. 56-63.

Информация об авторах:

Information about the authors:

Зулпиев Султанали Момунович,

кандидат технических наук, доцент, Баткенский государственный университет, г. Баткен, Кыргызстан

Zulpiev Sultanali Momunovich,

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Batken State University, Batken, Kyrgyzstan

Асамидинов Фазлидин Мамадалиевич,

Кандидат физико-математических наук, доцент, Баткенский государственный университет, г. Баткен, Кыргызстан

Asamidinov Fazlidin Mamadalievich,

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Batken State University, Batken, Kyrgyzstan

Дуйшоева Гулкайыр Мамасалиевна,

Старший преподаватель, Баткенский государственный университет, г. Баткен, Кыргызстан

Duyshoeva Gulkayyr Mamasalievna,

Senior Lecturer, Batken State University, Batken, Kyrgyzstan