Моделирование безлюфтовых соединений вал-ступица с помощью упругодеформированных втулок

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Рассмотренный аппаратно-программный комплекс защищен патентом [2] и может быть использован в виде учебно-научно-исследовательской установки для ведения лабораторных работ по курсу «Теория механизмов и машин», а также для проведения экспериментов при выполнении научно- исследовательских работ аспирантов. Аппаратно-программный комплекс позволяет исследовать влияние трения, под действием динамической нагрузки на узлы шарниров, проводить сравнительные испытания втулок из разных материалов, проводить испытания механизмов одной структуры, но с различными длинами звеньев, для оптимизации конструктивно-режимных параметров механизмов по критерию КПД механизма.

Библиографические ссылки

1. Исследование плоских рычажных механизмов специальных систем / А. А. Казанцев, С. П. Ереско, Т. Т. Ереско, С. М. Шевцов, А. С. Ереско // Вестник СибГАУ /ред. Логинов Ю. Ю. Красноярск Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. имени академика М. Ф. Решетнева, 2011.

2. Положительное решение о выдаче Патента РФ на полезную модель Стенд для исследования плоских рычажных механизмов / С. П. Ереско, А. А. Казанцев, Т. Т. Ереско, А. С. Ереско, В. С. Ереско // по Заявке 2011152134/28 (078250) приоритет 20.12.2011 от 09.04.2012.

© Казанцев А. А., 2012

УДК 621.01: 65

Ю. С. Ким Научный руководитель - Г. Н. Лимаренко Сибирский федеральный университет, Красноярск

МОДЕЛИРОВАНИЕ БЕЗЛЮФТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВАЛ-СТУПИЦА С ПОМОЩЬЮ УПРУГОДЕФОРМИРОВАННЫХ ВТУЛОК

Рассмотрен пример моделирования соединений вал-ступица с использованием компенсационных упруго-деформируемых втулочных элементов.

Для увеличения точности привода, уменьшения люфта при реверсе вращательного движения, уменьшения шумности и повышения плавности хода, а также для других целей в автоматизированных приводных системах применяются безлюфтовые соединения вал-ступица. Соединения вал-ступица в современных приводах автоматического оборудования испытывают значительные динамические нагрузки, а использование безлюфтовых соединений с помощью упругодеформируемых втулок увеличивает жесткость кинематических цепей приводов, уменьшает их виброактивность, снижает трудоемкость сборочных операций в конструкциях механизмов.

Элементом сборки для передачи крутящего момента является упругая втулка (рукав), устанавливаемая в кольцевом зазоре между валом и ступицей, деформируемая при осевой затяжке установленных по ее торцевой поверхности группы винтов (рис. 1).

Преимущества соединения, отмечаемые производителями [1]: простота монтажа, экономия материала, подходит для многоразового использования, подходит для высокоскоростных приводов, нечувствительно к загрязнениям и др.

В каталожной информации на фрикционные упру-годеформируемые соединения вал-ступица с натягом содержатся данные о передаваемом крутящем моменте и требуемом моменте затяжки винтов. Однако в каталогах отсутствует информация о силах натяга в соединении при произвольных моментах затяжки винтов и измененном числе гофр во втулках, что не всегда дает возможности оптимизировать варианты конструкции элементов передач.

В рамках разработки конструкции зубчатого реечного модуля поступательного перемещения рабочего органа станка, с использованием следящего регули-

руемого мотор-редуктора, в данной работе проведено исследование фрикционного соединения вал-ступица.

А также исследование самой втулки сжатия.

Рис. 1. Варианты исполнений соединений

Исследование выполнялось в программном комплексе ANS YS. Задачей исследования являлось установление зависимости между осевой силой, сжимающей втулку, и изменением ее внутреннего и внешнего диаметров. Такие зависимости позволят рассчитать передаваемый крутящий момент фрикционного соединения в зависимости от числа гофр и усилия затяжки. Ниже приведены результаты некоторых выполненных исследований.

По результатам моделирования построен график изменения диаметральных размеров от приложенного осевого усилия (рис. 2), напряжения в элементах конструкции втулок изображены на рис. 3.

Секция «Проектирование машин и робототехника»

0,06

-0,06

Нагрузка, Н

Рис. 2. Деформации втулки при осевом сжатии

По результатам исследования получены численные значения деформаций втулок, позволяющих рассчитать по известной методике соединений вал-ступица с натягом [2] передаваемый крутящий момент, что позволило разработать белюфтовую конструкцию установки специального зубчатого колеса на вал.

Рис. 3. Напряжения по VonMises

Библиографические ссылки

1. URL: http://www.ktr.com/en/products/couplings/ productoverview.htm. CLAMPEX KTR series catalog.

2. Расчет на прочность деталей машин : справ./ И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. Б. Иосилевич. М. : Машиностроение, 1979. 702 с.

© Ким Ю. С., 2012

УДК 621.855

А. С. Коркин Научный руководитель - А. Г. Ермолович Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕПНОГО ПРИВОДА ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ФРЕЗЫ ПРИ ОБРАБОТКИ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Приведена основная методика расчета и основные возможные проблемы при проектировании цепного привода для перемещения фрезы при обработки плоских поверхностей.

Цепные передачи широко применяются в сельскохозяйственных, горнодобывающих, транспортных и других машинах. К достоинствам цепных передач следует отнести: возможность применения при значительных межосевых расстояниях, меньшие габариты по сравнению с ременными передачами, постоянство среднего передаточного числа из-за отсутствия скольжения, сравнительно высокий КПД (до 95 %), возможность передачи энергии с одной ведущей звездочки нескольким ведомым с разным направлением вращения, быстрое и однообразное соединение концов цепи, меньшая, чем в ременных передачах, нагрузка на валы, так как нет необходимости в большом начальном натяжении.

Недостатками цепных передач являются: неравномерность хода ведомой звездочки, особенно при малых числах зубьев меньшей звездочки и больших шагах, значительный износ шарниров цепи и зубьев звездочки, возникновение дополнительных динамических нагрузок, шум в работе и вибрации, особенно при высоких скоростях в передачах с втулочными и роликовыми цепями, плохая защищенность от попадания пыли и грязи, плохие условия смазки, необходимость регулировки натяжения, необходимость тщательного монтажа, с тем чтобы звездочки были параллельны, а средние А плоскости зубчатых венцов

звездочек совпадали, передача энергии только между параллельными валами и движение цепи в вертикальной плоскости, невозможность реверсивного движения без предварительной остановки.

Правильно рассчитанные и спроектированы цепные передачи должны выполнять свои функции в течение заданного срока. Передача считается работоспособной. Если она выполняет предписаные функции. Отказ цепной передачи могут быть вызваны отказами цепей, звездочек, вспомогательных элементов передачи и цепного зацепления.

В процессе работы цепной передачи могут возникать перегрузки. Необходимо при расчете подобрать благоприятные сочетания действующих факторов. В связи с этим, обязательным условием проверки работоспособности ценой передачи является расчет цепи на прочность пи перегрузках [1].

Кроме этого, корректная методика расчета передачи, соответствие расчетных нагрузочных режимов фактическим режимам, изготовление приводных цепей звездочек в соответствии с нормативно- технической документацией сделает возможным обеспечить ресурс передачи.

В процессе работы цепной передачи цепь испытывает значительные перегрузки. Особенно опасны пиковые кратковременные нагрузки, которые могут