Разработка конструкций, исследования, расчеты и стандартизация муфт с неметаллическими упругими элементами

• Автор: Ряховский, Олег Анатольевич
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 302 с. : ил.

Решениями ХХУ1 съезда КПСС предусмотрено создание и внедрение принципиально новых орудий труда, материалов, технологических процессов, превосходящих по своим технико-экономическим показателям лучшие отечественные и мировые достижения, повышения эффективности машин, улучшение их качества и надежности. Решение этой важнейшей народохозяйственной задачи во многом зависит от повышения

долговечности деталей и узлов машин.

Муфты, входящие во многие машины, являются ответственными узлами, часто определяющими нагружены ость деталей машины.
Одним из основных принципов конструирования машин является принцип узловой компоновки. Конструирование машин из отдельных узлов, желательно нормализованных, является важным средством повышения экономичности производства и эксплуатации машин. Отдельные узлы, как правило, при этом соединяют между собой муфтами.
Разнообразие задач - выполняемых муфтами в машинах вызвало многообразие типов муфт и непрерывное появление новых конструкций. Важное значение имеет группа упруго-компенсирующих муфт, обладающих универсальными свойствами. Эти муфты, постоянно соединяя валы, обеспечивают снижение вредных динамических нагрузок в приводах и компенсацию взаимных смещений и перекосов соединяемых валов [I].
В настоящее время во всех технически развитых странах весьма широкое распространение получили упругие муфты с неметаллическими упругими элементами. Эти муфты относительно просты по конструкции, дешевы в изготовлении, не требуют особого ухода при эксплуатации, являются эффективным средством снижения вредных динамических нагрузок, компенсируют значительные перекосы и смещения осей соединяемых валов.

Таким образом упруго-компенсирующие муфты, обладая невысокой стоимостью по сравнению со стоимостью всей машины, способствуют, при правильном их применении^повышению надежности и срока службы машины.
Резиновый или резинокордный упругий элемент муфты является наиболее напряженной деталью, испытывающей циклические деформации при действии переменного крутящего момента, а также при расцент-ровке валов, соединенных муфтой. Поэтому актуальной становится проблема исследования циклической прочности эластомеров, применяемых в муфтах, и разработка методов их расчета на прочность.
Настоящая работа посвящена разработке конструкций, исследованию, расчетам и стандартизации наиболее перспективных упругоком-пенсирующих муфт, а также разработке методов расчета на прочность при циклическом нагружении полимерных материалов, применяемых для изготовления упругих элементов муфт.
На защиту выносятся: разработка методов расчета на прочность при циклическом нагружении полимерных материалов, применяемых для изготовления упругих элементов муфт; расчеты на прочность и жесткость отдельных перспективных конструкций упругих муфт; комплекс испытательных машин для исследования упругокомпенсирующих муфт; итоги стандартизации исследованных муфт.
Выполненная работа будет способствовать решению экономически важной проблемы - созданию в стране централизованного изготовления муфт.

I.ГЛАВА. ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ В ПРИВОДА! МАПМН И ВЛИЯНИЕ УПРУГИХ МУФТ НА СНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
В большинстве приводов современных машин в связи с тенденцией роста скоростей и повышения уровня нагруженности, особое значение приобретает учет динамических нагрузок, порой превышающих полезные рабочие нагрузки в несколько раз. Неправильный учет величины и характера воздействия динамических нагрузок может существенно сказаться на точности определения расчетных нагрузок.
В приводах машин возможно появление различных по характеру динамических нагрузок:
Периодические нагрузки, возникающие вследствие периодического изменения движущего момента /поршневые двигатели внутреннего сгорания/ и периодического изменения момента сопротивления исполнительного органа машины/ поршневые насосы, гребные винты, расположенные вблизи корпусов/, наличия неуравновешенных масс, неточного изготовления отдельных деталей и т.п.
Динамические нагрузки, вызванные внезапным соединением масс, имеющих различные угловые скорости, а также при пуске и останове машин, имеющих зазоры в передачах, муфтах, соединениях и др.
Динамические нагрузки при пуске и торможении машин с большими инерционными массами, а также при набросе нагрузки, вызванном технологическим процессом. В том числе динамические нагрузки переходного процесса, возникающие при пуске короткозамкнутых асинхронных электродвигателей, получивших широкое применение.
Существенную роль в уменьшении динамических нагрузок в приводах машин могут играть муфты различных типов /упругие, центробежные, предохранительные, гидродинамические/. Обычно муфты отличаются простотой конструкции и дешевизной по сравнению со всей машиной.

основных факторов: постоянного крутящего момента М , температуры среды Т , радиального Д и углового ^ смещений полумуфт, сжатия борта лепестка фланцами полумуфт £
Радиальное и угловое смещение полумуфт вызывают циклические деформации упругого элемента, сопровождаемые диссипативным самора-зогревом резины и накоплением повреждений. Постоянный момент и величина сжатия борта упругого элемента определяют статическое напряженное состояние, а температура окружающей среды - прочность резины и изменение её физико-механических свойств.
Была испытана муфта с шестью лепестками, изготовленными из резины на основе СКИ и СКД, рекомендуемой для серийного изготовления лепестков.
Размеры лепестка (рис.4.43):
0) = 63 мм, 6 = 40 мм, (5 = 10 мм, й = 150 мм.
Температура в термокамере создавалась электрическим нагревателем и поддерживалась на заданном уровне контактным терморегулятором типа ТРК.
При исследовании влияния пяти факторов на долговечность муфты, для построения уравнения регрессии, целесообразно использовать методику планирования эксперимента. Это позволит установить число опытов и обработать результаты.
В качестве нелинейной функции выберем зависимость логарифма ресурса у = ^ N от линейной комбинации факторов и их парных взаимодействий.
Для формирования зависимости У = Ка был реализован дробный факторный эксперимент по плану типа 2 с генерирующим соотношением Х5^Х2ХъХц [II]
Нелинейная по X модель для описания процесса по этому плану имеет вид: