Разработка метода определения конструктивных параметров, обеспечивающих самоторможение клиновых механизмов свободного хода

• Автор: Гончаров, Антон Александрович
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 206 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Предпосылки создания и исследования клиновых механизмов свободного
хода с дополнительной кинематической связью
1.2 Анализ моделей и критериев, применяющихся при исследованиях самотормозящихся механизмов
1.3 Анализ основных положений теории и методов расчета клиновых МСХ
1.4 Постановка задач и выбор методов исследования
ВЫВОДЫ
2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КЛИНОВЫХ МСХ
2 Л Анализ конструктивных особенностей клиновых МСХ и основные упрощающие допущения
2.2 Построение системы уравнений
2.3 Граничные условия
2.3.1 Условия нагружения МСХ
2.3.2 Граничные условия на поверхностях элементов МСХ
2.4 Определение равнодействующих поверхностных усилий
2.5 Интегральные оценки процесса контактного взаимодействия
2.6 Определение функций НДС во внутренних точках элементов МСХ
2.7 Численное решение контактной задачи
2.7.1 Основные процедуры контактного алгоритма
2.7.2 Моделирование кинематических состояний МСХ
2.7.3 Описание контактного алгоритма
2.8 Исследование сходимости и устойчивости полученного решения
ВЫВОДЫ
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА САМОТОРМОЖЕНИЯ КЛИНОВЫХ МСХ

3.1 Анализ контактного взаимодействия элементов клинового МСХ
3.1.1 Контактные характеристики
3.1.2 Количественные оценки процесса самоторможения
3.1.3 Напряженно-деформированное состояние МСХ
3.2 Экспериментальные исследования самоторможения МСХ
3.2.1 Техника и методика проведения эксперимента
3.2.2 Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных
исследований
ВЫВОДЫ
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА САМОТОРМОЖЕНИЕ КЛИНОВЫХ МСХ
4.1 Оценка влияния геометрических параметров на самоторможение МСХ
4.2 Оценка влияния прижимного устройства на торможение МСХ
4.3 Оценка контактной прочности МСХ
4.4 Определение характеристик жесткости МСХ
4.5 Оценка влияния начальных зазоров в подшипниковом узле на напряженно-деформированное состояние механизма
4.6 Основные положения методики расчета клиновых МСХ
4.6.1 Выполнение проектного расчета
4.6.2 Выполнение проверочного расчета МСХ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В

ВВЕДЕНИЕ
Создание надежных и долговечных машиностроительных конструкций является возможным лишь при условии обеспечения процесса проектирования оперативной и достоверной информацией о распределении напряжений и деформаций при действии функциональных нагрузок. При этом расчетные схемы исследуемых конструкций должны быть максимально приближены к реальным объектам, учитывать сложность их конструктивных форм, структуры, характера нагружения, поведение конструкционных материалов и т.п. Во многих механизмах передача нагрузки осуществляется посредством контакта отдельных деталей. В таких случаях проблема определения напряженно-деформированного состояния (НДС) связана с формулировкой и решением контактных задач, в которых размеры и конфигурация областей контакта, условия взаимодействия на них зависят от приложенной нагрузки.
К числу таких конструкций относятся механизмы свободного хода (МСХ), основное назначение которых состоит в обеспечении возможности соединять и разъединять ведущие и ведомые элементы приводов в зависимости от направления движения и величины передаваемого вращающего момента [59,110]. Применение подобных механизмов (сцепных самоуправляющихся муфт) позволяет существенно упростить кинематику и конструкции приводов машин. Во многих случаях МСХ используются в качестве основных силовых элементов, передающих в одном направлении значительные крутящие моменты при большой частоте включений. Эксплуатационные характеристики МСХ определяют работоспособность и нагрузочную способность большого числа приводов машин. Поэтому проблемы их расчета и проектирования, не смотря на более, чем вековой опыт применения, остаются актуальными и в настоящее время. Еще большую значимость они приобретают в связи с созданием бесступенчатых передач импульсного типа, в которых МСХ работают в наиболее тяжелых эксплуатационных условиях выпрямителя механических колебаний, испытывая большие динамические нагрузки и высокую частоту включений и выключений. В этом случае к МСХ предъявляются требования высокого быстродействия, нагрузочной способности,

оптический метод, применение которого для изучения напряженного состояния клиновых МСХ показано в работах [2, 34].
На основании вышеизложенного могут быть сформулированы следующие задачи исследования:
1. Разработка неконсервативной статической гранично-элементной модели
клиновых МСХ, позволяющей учитывать наличие начального радиального зазора в подшипниковом узле и поджимающего клин устройства.
2. Разработка и реализация итерационных контактных алгоритмов, позволяющих определять кинематическое и напряженно-деформированное состояние МСХ в различных условиях нагружения.
3. Экспериментальные исследования процесса самоторможения клиновых МСХ для проверки адекватности расчетной модели.
4. Установление на основе вычислительного эксперимента общих закономерностей распределения сил контактного взаимодействия в кинематических парах клина с обоймами, приводящих к самоторможению МСХ.
5. Выбор однозначно определяющего режим самоторможения МСХ обобщенного критерия, зависящего от величины реализуемого коэффициента трения и геометрии контактных поверхностей обойм и клина.
6. Разработка рекомендаций по использованию полученных результатов при усовершенствовании методики проектного расчета клиновых механизмов.
ВЫВОДЫ
1. Проведенный анализ показал, наиболее перспективными по всем основным критериям работоспособности являются самотормозящиеся клиновые МСХ с дополнительной кинематической связью. Необходимость их использования в различных технических объектах обусловило дальнейшее развитие теории контактного взаимодействия элементов, описывающей их поведение в режиме самоторможения.