А А Сеник - Згортна втулка для приводних роликових і втулкових ланцюгів - страница 1

Страницы:
1  2 

МАШИНОБУДІВНЕ ОБЛАДНАННЯ

УДК 621.855.4

О.Л. Бондаренко, фін. директор

Науково-виробниче об 'єднання "Промтехконструкція ",

м. Краматорськ В.Р. Кобельник, асист. П.Д. Кривий, к.т.н, проф. П.П. Кривінський, аспір.

А.А. Сеник, інж. Тернопільський державний технічний університет

імені Івана Пулюя

ЗГОРТНА ВТУЛКА ДЛЯ ПРИВОДНИХ РОЛИКОВИХ І ВТУЛКОВИХ ЛАНЦЮГІВ

Запропоновано нову конструкцію згортної втулки з комбінованим стиковим швом, який складається із прямолінійних ділянок, розміщених на краях втулки, та гвинтової ділянки, що знаходиться в середній частині висоти втулки. Така згортна втулка не створює лінійного контакту прямолінійного стикового шва довжиною, яка дорівнює висоті втулки з циліндричною поверхнею валика, забезпечує кращі умови контактування робочих поверхонь шарнірів ланцюга. Отримано залежності для визначення довжини лінійного контакту гвинтової частини стикового шва з циліндричною поверхнею валика.

Вступ. Приводні роликові й втулкові ланцюги (ПРВЛ) використовуються в сотнях тисяч найрізноманітніших машин та механізмів. Виробництво ПРВЛ здійснює цілий ряд відомих світових фірм: Ренольд (Англія); Чайн Белт (США); Седіс (Франція); Реґіна (Італія); Цубакі (Японія); Віпперман, Зімаг (ФРН); Комейер (Австрія); ФВ-80 (Швеція); Краснодарський і Тульський заводи приводних ланцюгів (Росія); Даугавпільський завод ланцюгів (Латвія); науково-виробниче підприємство "Промтехконструкція", Дніпропетровський завод ланцюгів (Україна); ЧЗТ (Чехія); Дон-Хуа (Китай) та інші.

На даний час найбільше застосування в ПРВЛ мають згортні втулки із прямолінійним стиковим швом [2, 3]. Річна потреба народногосподарського комплексу України в ПРВЛ складає близько 40 млн. погонних метрів. Тільки на виготовлення згортних втулок для такої кількості ПРВЛ потрібно десятки тисяч тонн високоякісного прокату. Підвищення зносостійкості згортних втулок за рахунок

© О.Л. Бондаренко, В.Р. Кобельник, П.Д. Кривий, П.П. Кривінський, А.А, Сеник, 2009удосконалення їх конструкції і шарнірів ПРВЛ забезпечить збільшення терміну служби ланцюгів та зменшення витрат дорогого прокату.

У процесі складання внутрішніх ланок ПРВЛ стикові шви згортних втулок на проміжку 0-2 л займають довільні кутові положення відносно напрямку зусилля, яке передається робочою віткою ланцюгової передачі, і відносно вектора швидкості руху цієї вітки. Ці положення стикових швів визначаються відповідними кутами q>t, де і - порядковий номер шарніра.

Величина q> є випадковою і підпорядкована закону рівної імовірності. Тому виникає ймовірність того, що певна кількість згортних втулок займе такі положення, при яких їх стикові шви довжиною, яка дорівнює висоті втулок, будуть знаходитись в зоні контакту внутрішньої циліндричної поверхні (ВЦП) згортної втулки з валиком.

Аналіз стану питання. За даними [3, 4] стиковий шов згортних втулок відіграє роль своєрідного леза і при взаємному провороті валика відносно ВЦП згортної втулки внаслідок скобління цим лезом поверхні валика підвищується інтенсивність зношування шарнірів

ПРВЛ.

В результаті досліджень [5, 6] встановлено, що в зоні стикового шва щодо інших зон ВЦП втулки мають місце найбільші похибки форми її ВЦП (відхилення від круглості й прямолінійності твірної ВЦП), які у випадку контакту цієї зони з циліндричною поверхнею валика призводять до зменшення фактичної площі контакту в парі втулка-валик, та збільшення при цьому тиску в шарнірах і як результат - до підвищення інтенсивності зношування.

Відомим технічним вирішенням завдання, яке полягає в недопущенні виникнення лінійного контакту стикового шва з валиком по всій висоті втулки, є згортна втулка з гвинтовим стиковим швом [8], подана на рис. 1. Особливістю конструкції цієї втулки є те, що заготовка (карточка) для згортки втулки виконана у вигляді паралелограма. Така форма карточки для згортки циліндричної втулки з гвинтовим стиковим швом забезпечується тільки за умови, якщо кут нахилу суміжної сторони паралелограма до основи буде Р = arctg3H/2лВ, де Р - гострий кут між основою паралелограма, яка дорівнює лВ, і суміжною стороною; H - висота втулки; D -діаметр втулки.

Втулки з гвинтовим стиковим швом з антифрикційних матеріалів можуть застосовуватись, наприклад, як допоміжні підкладки в підшипниках ковзання. Як згортні втулки ПРВЛ, які несуть певнінавантаження, вони не можуть бути застосовані з двох причин: по-перше, такі втулки не забезпечать регламентованої діючим стандартом міцності пресового з'єднання втулка-пластина як одного із найважливіших параметрів роботоздатності ПРВЛ, а по-друге, такі втулки неможливо запресувати в отвори пластини.

а)

б)

в)

Рис. 1. Етапи формування згортної втулки з гвинтовим стиковим швом [8]: а) - заготовка (карточка); б) - часткова згортка втулки; в) - згортна

втулка

Мета і актуальність. Метою роботи є згортна втулка для ПРВЛ, стиковий шов якої не створював би лінійного контакту шва з поверхнею валика по всій висоті згортної втулки, а забезпечував би постійний лінійний контакт стикового шва з поверхнею валика мінімальної довжини в кожному із шарнірів приводного ланцюга.

Тому створення конструкції такої згортної втулки, яка б унеможливлювала виникнення лінійного контакту стикового шва по всій висоті втулки з циліндричною поверхнею валика і забезпечувала б покращення умов контактування в шарнірах ПРВЛ та зменшення інтенсивності їх зношування, є актуальною проблемою.

Основні дослідження і результати. Максимальне допустиме зусилля, що може передатись робочою віткою ланцюгової передачі ^max = [AnJFon Ш, де [AmJ - рекомендований допустимий базовий тиск в шарнірі для певного типорозміру ланцюга при мінімальній частоті обертання ведучої зірочки, МПа; Fon - проекція опорної

поверхні шарніра ПРВЛ, мм2 [2]. Максимальна величина зони контакту ВЦП згортної втулки і валика в шарнірі ПРВЛ, на основі [2, 7] буде обмежуватись кутом контакту 2 q>0 (рис. 2), який визначається із імперичної залежності.

2<ро = 2arctg21

(1 - ц2)Б1 + (1 - u\) E

p

F

on

(1)

10•%• E E •s

1 min

де  u   і  ju1 -відповідно;

E і E1 -відповідно;

Dmin і dmax

максимальний валика, мм;

D - J

smin = —min-max - мінімальний радіальний зазор, мм.

коефіцієнти Пуассона матеріалів валика і втулки, модулі пружності матеріалів валика і втулки, МПа, - відповідно діаметри мінімальний внутрішній втулки і

Dmin

Fmax і

1 2

Рис. 2. Схематичне зображення максимальної величини зони контакту ВЦП згортної втулки і валика в шарнірі ПРВЛ: 1 - втулка; 2 - валик Врахувавши те, що у більшості випадків втулки і валики виготовляються із одного матеріалу, залежність (1) набуде вигляду:

/2(1 - u2) \p   ] F

L   maxJ on

2q> = 2arctg2

л E s

(2)

Якщо взяти до уваги те, що втулка і валик виготовляються із сталі (ц = 0,3, Е = 2«105 МПа), а [pmax ] = 54 МПа [2], то кут контакту буде:

2ср     = 2arctg0,008 F Is    , град.

Оград V    on i min

або в радіанах:

2w     = 0,035arctg0,008 If Is     , рад.

рад       ' [1]  '      V   on I   min ' ^

(3)

(4)

Нами запропонована нова конструкція згортної втулки, яка схематично зображена на рис. 3, а, а розгортка такої втулки подана нарис. 3, б. Фрагмент ПРВЛ із запропонованою втулкою показаний на рис. 4.

D      , стиковий

гвинтовий шов

2лР

А - А

Прямокутна ділянка стикового шва

Рис. 4. Фрагмент ПРВЛ із запропонованою втулкою: 1 - валик; 2, 6 - зовнішні пластини; 3, 5 - внутрішні пластини; 4 - згортна втулка

Особливістю запропонованої конструкції згортної втулки є наявність на стиковому шві двох прямолінійних ділянок, які розміщені на кінцях втулки, довжина кожної з яких дорівнює товщині пластини А внутрішньої ланки ПРВЛ, а кут нахилу со гвинтової ділянки стикового шва, розміщеної в середній частині висоти втулки з умови забезпечення лише одного кроку, який дорівнює H - 2А, визначається із залежності:

а = arctg-. (5)

H -

Наявність на стиковому шві прямолінійних ділянок, виконаних на краях згортної втулки, забезпечує запресування втулки в отвір пластини, а при певному натягу - надійну міцність пресового з'єднання втулка-пластина.

Виконання стикового шва гвинтоподібним забезпечує постійність довжини Ьк лінії контакту гвинтової ділянки стикового шва з циліндричною поверхнею валика (рис. 5).

На рис. 5 штриховими і суцільними основними лініями зображено відповідно сліди гвинтових стикових швів на ВЦП втулок, які знаходяться поза зоною і в зоні контакту з циліндричною поверхнею валика, а 10, 20 ... 110, 120 і 1'о, 2'0 ... іі'о, 12'0 - позначено відповідно початкові й кінцеві положення слідів, рівномірно розміщених по колу гвинтових стикових швів втулок, і 1', 2' ... 11', 12' і 1'', 2'' ... 11'', 12'' -проміжні положення слідів гвинтових стикових швів рівномірно розміщених по висоті втулки відповідно на правій і лівій сторонах відносно зони контакту умовних розгорток.

1    2     3      4     5     6     7     8     9     10    11    12 1

<|

1е     2е     30     40 50аІІ60а7

 

80     90    ІЮ0   ІИ0 120

 

^ \ \ \ ь, \ \ \ \ Аь, \ \ \ \ аь, \ \ \ \ а2, \ \ \ \ а, \ \ \ \ а* \ \ \ \ "Ап, \   \ \ \ "Ам,

^   \    \   \   \ А, \     \    \   \ а,

^ \ \ \ \ А

 

 

\ \  \   \ \ \ \ \ \ -

в» \ \ \ \ ^

ч w А А \

^ w \ \ \

^ \ \ \ \ А ^ ^ \ \ \ А

\ \ \ А

В10 \   \   \   ^ А

в. \ \ \ \ ;>

12'

11'

10' 9' 8'

7' я

6'

5'

4'

3'

2' <|

20]   30]   40]   50] 60'

70

В7 80

100'|     110' 120'|

1' І

7і/6    м   "J і и [Ld.K.=Dmin фо/2

кутовий крок між суміжними    / ^      довЖина розготки зони контакту

стиковими гвинтовими швами / валиків з ВЦВ втулок

Рис. 5. Схематичне зображення слідів розгорток, рівномірно розміщених по колу стикових швів 12-згортних втулок

Для визначення довжини контакту гвинтового стикового шва з циліндричною поверхнею валика звернемось до рис. 5. Нехай, наприклад, в контурі ПРВЛ буде N = 12 шарнірів. Оскільки розсіювання стикового шва втулки на проміжку 0-2 л підпорядковане закону рівної імовірності, то приймемо, що стикові шви втулок розміщенні рівномірно з кутовим кроком ak = л/6 (умовно показано

цифрами 1...12). З рис. 5 випливає, що A7B7 = 0,5A1 B1. Внаслідок паралельності прямих, які перетинаються під певним кутом двома іншими паралельними, можемо записати:

АВ

А В

АВ

2 А В =

і і

2 2

6 6

7 7

= А В = ... = А В  = L =   тт 0 = const. 88 12 12     k sinew

Виразивши в рівнянні (4) arctg через arcsin, будемо мати:

min 0

sin о = nDmJ,j(H - 2Д)2 + л2 Dm„n .

(6)

І з врахуванням (6) остаточно отримаємо:

(7)

Аналіз отриманої залежності (7) показує, що для конкретної контактуючої пари поверхонь згортної втулки і валика для певного типорозміру ПРВЛ у вихідному їх стані (після складання) величини:

Fon, Dmin, Н, А і dmax - постійні й не впливають на Lk, тобто Lk -

const.

Окремі розмірні параметри запропонованих згортних втулок та їхніх розгорток для різних типорозмірів ПРВЛ подані в табл. 1.

Наявність гвинтової ділянки на стиковому шві створює в кожному із шарнірів ПРВЛ постійну довжину контакту стикового шва з поверхнею валика. Максимально можлива довжина лінії контакту Lmax = Lk + 2Д в 1,9...2,44 разів менша за довжину лінії контакту

традиційного стикового шва з поверхнею валика.

Необхідно зауважити, що для шарнірів ПРВЛ, в яких прямолінійні ділянки стикових швів згортних втулок попадають в зону контакту пари втулка-валик, довжина лінії контакту гвинтової ділянки шва є величиною постійною і складає для ПРВЛ малих кроків 9,525 мм -19,05 мм - (0,13 ... 0,16) Н, а для ПРВЛ з кроками 24,5 мм і 38,1 мм відповідно 0,24 Н і 0,31 Н.

Інтерес являє дослідження зміни кута контакту 2ф і кількості шарнірів пш, прямолінійні ділянки яких попадають в зону контакту залежно від збільшення величини радіального зазору є , яке має місце в процесі експлуатації ПРВЛ та зношування їх шарнірів і як результат - збільшення контактного кроку t. Граничне збільшення t ПРВЛ для ланцюгових передач із зірочками з числом зубців 50 і більше приймемо Дігр = 0,04tH [1], тут tH - номінальний крок ланцюга.

Розмірні параметри згортних втулок з гвинтовим стиковим швом і їх розгорток

з/п

ПРВЛ з кроком

<?оп, MM2

 

Конструктивні параметри втулок і карточок

град.

мм

 

 

 

d, мм

Овн" мм

Н мм

 

град.

 

 

1

5 2

cd oo"

2

3,58± 0,005

о

о"

+ in

3"

 

 

3"

г-" 6

6" 2

4

00

0"

2

 

о" 5

о о

in

+

5" 4"

сл

00

 

2"

00

6

0"

о" 3

 

3

5

00

°\ o"

o 00

cd in"

О

+

г-

5"

5

°\ со"

00

5" 5

2"

t~-" 3

°\

4

5

сэ

00

о

o

сл in"

О

+

0" 6"

5

i>

сі

00

in" 5

4" о" 4

5

2"

5

2

t~-„ a-" x>

О о

іп"

00

О

6"

00

3"

сі

2

сэ со"

°\

00

5

6" го" 5

4

4"

6

00

3

сэ

3

о о

О

+

сэ in" 3

со"

^г"

со" 5

6" о"

00

3 а9

Допустивши" що інтенсивність зношування контактуючих поверхонь в шарнірах ПРВЛ однакова" отримаємо залежність для визначення максимальнодопустимого значення [ є max]:

Використавши (3) і (8)" побудували графіки залежності 2<р0 = у(є); які подані на рис. 6.

2фо

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

А А Сеник - Згортна втулка для приводних роликових і втулкових ланцюгів