Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти та науки України

Національний університет Львівська політехніка

УДК 621.833.17

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 05.02.02 - Машинознавство

Покращання ефективності системи захисту від перевантажень та інтенсивного спрацювання привод млинів барабанного типу

Кравець Ігор Євгенійович

Львів-2007

Дисертація є рукописом

Робота виконана в Національному університеті Львівська політехніка Міністерства освіти і науки України. млин муфта навантаження передача

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Малащенко Володимир Олександрович, Національний університет «Львівська політехніка», професор кафедри «Деталі машин»

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Гащук Петро Миколайович, Національний університет «Львівська політехніка», завідувач кафедри «Експлуатація та ремонт автомобільної техніки» кандидат технічних наук, доцент Стрілець Володимир Миколайович, Національний університет водного господарства та природокористування (м. Рівне), завідувач кафедри «Теплоенергетика»

Захист відбудеться 12 грудня 2007 р. о 15⁰⁰ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.06 у Національному університеті «Львівська політехніка» за адресою: 79013, м. Львів - 13 вул. С.Бандери, 12, головний корпус ауд. 226.

З дисертацією можна ознайомитися у науково-технічній бібліотеці Національного університету «Львівська політехніка» за адресою: 79013, м. Львів вул. Професорська, 1.

Автореферат розіслано «09» листопада 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Шоловій Ю. П.

Загальна характеристика роботи

Актуальність дисертаційної роботи випливає з необхідності підвищення ефективності та надійності приводів вуглерозмелювальних млинів, у яких можуть виникати коливні процеси під час неусталених режимів роботи. Практика показує, що під час цих процесів частими є перевантаження валів редуктора та великогабаритної відкритої зубчастої передачі, що призводить до інтенсивного спрацювання, а у окремих випадках до їхнього руйнування. Заміна зубчастих передач і валів пов'язана з великими витратами робочого часу та металу. Дана робота направлена на розв'язання цієї важливої для виробництва задачі, шляхом розробки та впровадження нової кулькової обгінної муфти, що автоматично з'єднує та роз'єднує вали та покращання умов роботи відкритої зубчастої передачі, а очікувані результати підвищать ефективність системи захисту від перевантажень та інтенсивного спрацювання елементів приводу млинів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Робота виконана відповідно до наукового напрямку кафедри деталей машин Національного університету "Львівська політехніка" «Динаміка машин циклічної дії « у рамках госпдоговірних тем 6741 «Дослідження умов роботи та надійності зубчастої пари привода млинів», 6904 «Дослідження умов роботи та надійності муфт приводів млинів», 6951 «Покращення експлуатаційних показників привода млинів Ш-12», 1410 «Авторський нагляд за виготовленням, монтажем і наладкою розробленої кулькової муфти млина Ш-12», а також відповідно до науково-технічної програми «Ресурсозберігаючі та енергоефективні технології машинобудування», затвердженої постановою Кабінету Міністрів України від 24 грудня 2001 р. №1716, Інд.28.

Мета роботи і задачі дослідження. Метою роботи є покращання експлуатаційних характеристик механічного привода великогабаритних млинів за рахунок розроблення та застосування нової кулькової муфти вільного ходу з обґрунтуванням її геометричних, кінематичних і силових параметрів та покращання умов роботи відкритої великогабаритної зубчастої передачі, що в сукупності підвищує ефективність системи захисту від перевантаження та інтенсивного спрацювання його основних деталей.

Для досягнення поставленої мети сформульовані такі задачі:

- провести порівняльний аналіз відомих принципових схем механічних приводів великогабаритних млинів, конструкцій муфт, теоретичних основ їх проектування, виявити недоліки та накреслити напрямок проведення досліджень;

- розробити нову класифікацію кулькових муфт вільного ходу, на основі якої установити принципи вибору конструктивних виконань таких муфт з теоретичним обґрунтуванням їхніх експлуатаційних параметрів; розробити методику розрахунків геометричних, кінематичних, силових і міцнісних параметрів та основних принципів синтезу кулькових муфт вільного ходу великогабаритних механічних приводів;

- проаналізувати умови роботи відкритої зубчастої передачі та розробити методику її розрахунку та рекомендації щодо покращання режимів роботи, які впливають на продовження терміну експлуатації;

- розробити та виготовити експериментальний зразок кулькової муфти приводу млинів барабанного типу та провести експериментальні дослідження її навантажувальної та компенсуючої здатності;

- спроектувати, виготовити та впровадити промисловий зразок кулькової муфти вільного ходу для великогабаритного привода млинів;

- розробити методику проведення експериментальних досліджень в реальних промислових умовах приводної великогабаритної зубчастої передачі з визначенням розподілення навантаження, величин спрацювання тощо і сформулювати рекомендації щодо покращення умов їх експлуатації.

Об'єкт дослідження. Великогабаритні муфти та зубчасті передачі млинів барабанного типу, що працюють в усталених і неусталених режимах та піддаються великим навантаженням.

Предмет дослідження - кінематично-силові параметри, навантажувальна здатність кулькової муфти вільного ходу осьової дії, причини спрацювання великогабаритної зубчастої передачі та їх вплив на роботу важконавантажених млинів.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження проводились на основі математичного моделювання роботи муфт і приводних передач з використанням класичних положень теоретичної механіки, опору матеріалів, теорії механізмів і машин та деталей машин з застосуванням прикладних програм та алгоритмів розрахунків. Експериментальні дослідження роботи великогабаритних зубчастих передач і кулькових муфт вільного ходу проводились на експериментальному та промисловому зразках з метою встановлення компенсаційних можливостей і навантажувальної здатності механічного привода з кульковою муфтою вільного ходу вуглерозмелювального млина Ш-12 та перевірки результатів, одержаних теоретичними розрахунками.

Наукова новизна отриманих результатів. Наукова новизна отриманих результатів визначається розробленими новими схемами, математичними моделями, що описують геометричні, кінематично-силові залежності системи захисту механічного приводу від перевантажень та інтенсивного спрацювання і розв'язанням наступних задач: отримано залежність діаметрів з'єднувальних валів від обертальних моментів, допустимої швидкості руху, зовнішнього діаметра та ширини кулькової муфти вільного ходу осьової дії; встановлено закономірність розподілення питомого навантаження на поверхні дотику кульок з пазами для робочого стану муфти; визначено мінімальний і максимальний час вмикання муфти у роботу та значення максимальних навантажень і деформацій ланок приводу млина під час неусталених режимів роботи; оцінено умови роботи великогабаритної зубчастої передачі з визначенням питомого ковзання у зачепленні, глибини спрацювання профілів зубців, закономірностей розподілу навантажень за висотою і довжиною робочих поверхонь; виконано комп'ютерну побудову профілю евольвентного та спрацьованого зачеплень, проведено порівняння цих результатів з експериментальними.

Практичне значення отриманих результатів. Застосування отриманих результатів суттєво покращує експлуатаційні характеристики, надійність і довговічність приводів великогабаритних млинів барабанного типу завдяки використанню розробленої муфти з робочими елементами у вигляді кульок та розробки пропозицій щодо покращання умов роботи відкритої зубчастої передачі. Запропоновано алгоритм визначення навантажувальної здатності та компенсуючих властивостей кулькових муфт на експериментальному зразку кулькової муфти. Рекомендації щодо покращення умов роботи приводної зубчастої передачі та розроблені конструкції нових муфт впроваджені на Добротвірській та Бурштинській ТЕС для приводів млинів ШБМ, а модель дослідної установки застосовується на кафедрі деталей машин Національного університету «Львівська політехніка» для проведення лабораторних робіт з курсу «Деталі машин». Розроблено та запатентовано дві конструкції кулькових муфт вільного ходу.

Особистий внесок дисертанта. Наукові результати, наведені в роботі, отримані автором самостійно та базуються на його теоретичних і експериментальних дослідженнях. В опублікованих наукових працях автору належить: [1, 3, 11] - математичні моделі силової взаємодії між кульками та робочими пазами кулькових муфт вільного ходу для статичних і динамічних режимів роботи; [2, 12, 13, 15] - методика проведення експериментальних досліджень, математичні моделі спрацювання профілів зубців великогабаритних відкритих передач млинів; [4, 7-9] - методика визначення раціональних параметрів кулькових обгінних муфт з рекомендаціями щодо проведення їхнього синтезу; [5, 6] - розробка принципових схем і конструктивних особливостей нових кулькових обгінних муфт осьової дії; [10] - динамічна модель механічного приводу млинів з кульковими обгінними муфтами, математична модель руху мас пружної системи; [14] - методика та результати проведення експериментальних досліджень щодо визначення компенсаційних можливостей розроблених автором кулькових муфт.

Апробація результатів дисертації. Отримані результати та наукові положення дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на науково-теоретичних конференціях Національного університету "Львівська політехніка" (2001, 2002, 2003, 2004 р.р.); 5-ому, 6-ому, 7-ому і 8-ому міжнародних симпозіумах українських механіків у Львові (2001, 2003, 2005, 2007р.р.); міжнародній науково-технічній конференції «Сучасні проблеми машинознавства» м. Луганськ, 2003р.; міжнародній науково-теоретичній конференції підйомно- транспортної академії наук України, м. Одеса, 2002р.; розширеному науковому семінарі кафедри деталей машин Національного університету «Львівська політехніка», 2006 р; міжнародній науково-технічній конференції «ЗП-2006» «Проблемы качества и долговечности зубчатых передач, редукторов, их деталей и узлов» г. Севастополь, 2006, 2007г.г.

Публікації. Основні положення та результати теоретичних і експериментальних досліджень опубліковані в 15 друкованих працях, з них 8 - статей у фахових журналах, 5 - тези конференцій і 2 деклараційних патентів України на винаходи.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку літературних джерел зі 170 назв, містить 15 таблиць, 50 рисунків і додатки. Загальний обсяг роботи 135 сторінок.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та завдання, визначено об'єкт і предмет досліджень, висвітлено наукову новизну та практичну цінність одержаних результатів, а також наведено інформацію про апробацію результатів теоретичних і експериментальних досліджень та публікації, що включають в себе основні положення роботи.

У першому розділі проаналізовано кінематичні схеми та конструкції найбільш поширених вуглерозмелювальних млинів. Розглянуто геометричні, кінематичні та силові параметри елементів привода млинів Ш-12, проаналізовано основні міцнісні характеристики пружно-пальцевих і зубчастих муфт, а також великогабаритної відкритої зубчастої передачі. Проведено порівняльний аналіз існуючих досліджень відомих муфт вільного ходу, обґрунтовано необхідність та можливість застосування таких муфт у приводі млинів. Розглянуто патентні рішення подібних конструкцій, сформульовано основні вимоги до кінематичного ланцюга приводу такого типу млинів.

Встановлено, що певний внесок у розробку теоретичних основ аналізу та синтезу різноманітних муфт і з'єднань валів здійснили вчені: Е.Л. Айрапетов, О.І. Вольченко, В.С. Гапонов, Ю.Г. Гаршнев, Б.М. Гевко, Р.Б. Гевко, Е.А. Іванов, Б.І. Кіндрацький, І. Ф. Матяш, С. Г. Нагірняк, В .Т. Павлище, М. Н. Пилипенко, В.С. Поляков, О.А. Ряховський, В.М. Стрілець, І. Ноmisin, S. Miller, I. Volmer та інші.

Розробкою нових конструкцій з обґрунтуванням кінематично-силових і міцнісних параметрів кулькових муфт вільного ходу займались вчені: П.М. Гащук, С.Г. Калінін, Г.П. Куновський, В.О. Малащенко, П.Я. Петренко, В.Г. Рябов, О.І. Сороківський та інші.

Дослідженню експлуатаційних показників великогабаритних зубчастих передач присвячені роботи вчених: І.А. Біргера, Е.М. Гуліди, С.С. Гутирі, К.І. Заблонського, А.Ф. Кіріченка, І.В. Кузьо, А.О. Кичми, П.Л. Носка, В.П. Шишова та інших.

За результатами проведеного порівняльного аналізу літературних джерел визначено можливості покращання експлуатаційних показників елементів приводів вуглерозмелювальних млинів шляхом розробки і впровадження нової конструкції кулькової муфти вільного ходу осьової дії та покращання умов роботи відкритої зубчастої передачі.

Для розробки нової кулькової муфти проведено аналіз основних чинників, що впливають на величину діаметрів валів млинів барабанного типу. Сформульовано мету та завдання досліджень.

Другий розділ дисертаційної роботи присвячено обґрунтуванню кінематично-силових параметрів розроблених та запатентованих кулькових муфт вільного ходу для вуглерозмелювальних млинів. Запропоновано класифікацію муфт цього типу, яка включає два класи: муфти радіальної та осьової дії. Загальною ознакою муфт радіальної дії є те, що кульки під час вмикання рухаються до периферії пазів паралельно радіусам півмуфт, а осьової дії - паралельно осі обертання муфти. Базуючись на розроблених принципових схемах, запропоновано реальні конструкції, обґрунтовані кінематичні, геометричні та силові параметри кулькових муфт вільного ходу, одна з яких наведена на рис. 1.

Рис. 1. Конструкція кулькової обгінної муфти

а) загальний вигляд: 1 - ліва півмуфта; 2 - права півмуфта; 3 - кульки; 4 - корпус (стакан); 5- з'єднувальні болти; 6 - кільце упорне; 7 - пружина; б) розташування пазів півмуфти; в) поперечний переріз пазів півмуфти.

Півмуфти містять похилі, протилежно розташовано, пази 8. Під час обертання півмуфти 1 за годинниковою стрілкою (якщо дивитись на муфту з лівого торця) кульки, западаючи у пази півмуфти 2, примушують її обертатись. При цьому муфта перебуває у робочому режимі та передає обертальний момент. При зміні напрямку обертання півмуфти 1 на протилежний, або при наданні півмуфті 2 прискорення, a також під час зупинки півмуфти 1 півмуфта 2 продовжує за інерцією обертатися, кульки виходять із зачеплення, роз'єднуючи автоматично кінці валів, що унеможливлює передавання обертального моменту.

Досліджено закономірності зміни питомих навантажень між кульками та боковими поверхнями пазів півмуфт. Установлено, що навіть при сталих зовнішніх навантаженнях розподіл питомого тиску в зоні дотику наближається до параболічного типу

; (2.1)

де ро і ру - значення номінального і розрахункового питомих тисків; х і y - координати точок дотику; r - радіус кульки; Ft1 - колова сила, що діє на одну кульку у випадку рівномірного навантаження.

Кількісний аналіз проведено для таких вихідних параметрів: корисна потужність на ведучій півмуфті - 450 кВт; кутова швидкість обертання - 1,94 рад/с; обертальний момент - 34000 Н•м; зусилля, що діє на кульку - 14200 Н; діаметр кола центрів кульок - 400 мм; кількість кульок - 12, діаметр кульок - 39,70,2 мм.

Розглядались два граничні випадки: для кутів нахилу = 0 і = 45. Випадок =0 є теоретично можливим, а другий - має місце тоді, коли дуга дотику кульки до пазів півмуфти є найбільшою та дорівнює 0,75 р.

Для першого випадку (=0) маємо точки дотику а...д, а для другого (=45) - а...ж. Встановлено, що у другому випадку максимальна величина питомого тиску має місце у точці «з» тобто зміщується на кут г122,5 по відношенню до максимального значення першого випадку. Це пояснюється тим, що напрямок загальної реакції між кульками та боковими поверхнями півмуфт залежить від кута нахилу пазів. Таке явище важливе для практики, оскільки кутом нахилу пазів можна покращити взаємне центрування півмуфт у осьовому напрямку.

Друга частина цього розділу присвячена динамічним явищам, що мають місце під час неусталених режимів роботи барабанних млинів. Розроблена динамічна розрахункова схема з наступними припущеннями: муфта вмикається всіма кульками одночасно; кульки та півмуфти є жорсткими та пов'язані між собою невагомими пружними елементами.

Встановлено, що на початку руху та під час зупинки мають місце більш інтенсивні коливні процеси.

Процес вмикання муфти зручно поділити на два етапи. Для спрощення розв'язку задачі припускаємо, що на протязі першого етапу відбувається розгін ведучих мас, включаючи ведучу пів муфту.

Тоді на основі балансу кінетичної та потенціальної енергій і, використовуючи відоме рівняння Лагранжа, запишемо математичну модель руху мас частини пружної системи у загальному вигляді:

;

, (2.2)

де І1 і І2 - зведені моменти інерції мас двигуна та півмуфти з кульками; ₁ і ₂-кутові координати цих мас; М_д і Мо - відповідно моменти рушійний і опору; С1 - крутильна жорсткість вала.

Розв'язуючи (2.2) аналітично, отримано деформацію пружної ланки, її максимальну величину та максимальну величину навантаження:

;

. (2.3)

Враховуючи кутове переміщення ведучої частини приводу та граничні значення віддалення 0 а а_max., ^.отримано вираз для визначення часу закочування кульок в пази ведомої півмуфти (час вмикання муфти):

. (2.4)

На основі положення про те, що передавання руху обгінною муфтою можливе у одному напрямку, можна стверджувати, що до другої частини системи на початку її руху прикладається М _max з початковою швидкістю і математична модель руху мас цієї частини системи набуває вигляду:

; , (2.5)

а величина деформації пружної ланки визначається як

. (2.6)

Якщо відлік часу вести від початку руху веденої півмуфти, то матимемо:

- навантаження на початку руху; (2.7)

- максимально можливе навантаження.

Запропоновані аналітичні залежності мають наукову новизну та практичне значення. Вони уможливлюють вибір потрібних геометричних, інерційних та жорсткісних параметрів на етапі проектування обгінних муфт для широкого діапазону вихідних даних, які може задавати споживач.

У третьому розділі проведений аналіз експлуатаційних показників великогабаритної відкритої зубчастої передачі вуглерозмелювальних млинів. Виконано кількісний аналіз міцнісних показників з визначення основних факторів, що впливають на експлуатаційний термін таких передач на Добротвірській ТЕС з метою розробки заходів і пропозицій щодо покращання умов роботи та продовження терміну експлуатації.

Встановлено, що зубчасті передачі за міцнісними чинниками задовольняють вимогам виробництва, а інтенсивність та нерівномірність спрацювання робочих поверхонь зубців є наслідком питомого ковзання великомодульних передач, недоліків монтажу та експлуатації.

Аналізуючи дані записати аналітичні залежності, що характеризують закономірність зміни питомого ковзання зубчастої передачі:

на головках шестірні та колеса

; ; (3.1)

на ніжках шестірні та колеса

; . (3.2)

де l₁ = 0,5 do1 (tg1t -tg2t) i l2 = 0,5 d02(tg1t - tg2t) - частини робочої лінії зачеплення; іt - змінний кут зачеплення у торцевому перерізі коліс.

Для важконавантаженої зубчастої передачі млинів Ш-12 важливим є значення величини питомого ковзання у точці переспряження робочих профілів зубців.

У роботі розглянуто два випадки:

l₁l_оs - ; (3.3)

l₂ l_os - .

Рівняння (3.1) - (3.3) мають суттєве практичне значення для визначення величини питомого ковзання у будь-якому відносному положенні зубців під час роботи передачі, що уможливлює вивчення дійсних причин інтенсивного спрацювання робочих профілів зубців. Цінність цих рівнянь в тому, що їх можна застосувати до будь-якої зубчастої передачі з відомими геометричними параметрами. У першу чергу це стосується великогабаритних відкритих зубчастих передач.

Друга частина цього розділу присвячена визначенню глибини спрацювання профілів зубців, яка є пропорційною до питомої роботи сил тертя.

При цьому враховано наступні відомі залежності:

; ; ; ;

; ; .

Запропоновано аналітичну залежність глибини спрацювання профілів зубів за термін роботи h великогабаритної передачі млина Ш-12 у вигляді

, (3.4)

де k - коефіцієнт спрацювання профілів зубців, що залежать від матеріалу коліс.

Значення цього коефіцієнта: для легованих хромонікелевих сталей - 13,6; для легованих нікелевих сталей - 17,7; для вуглецевих сталей - 36,7; для сталевого литва - 54,4.

В результаті кількісного аналізу для цієї передачі встановлено глибини спрацювання: 0,29 мм - для хромонікелевих сталей; 0,78 мм - для вуглецевих сталей; 1,2 мм - для сталевого литва.

На основі одержаних результатів розроблено пропозиції з покращання умов експлуатації великогабаритної зубчастої передачі шляхом застосування запропонованих способів змащення зачеплення та методики центрування коліс під час монтажу за величиною радіального зазору, який для даної передачі має бути у межах 4,9-5,1 мм, що гарантує виконання технічного завдання в межах допуску на міжосьову відстань ± 0,3 мм.

Четвертий розділ дисертації присвячено експериментальним дослідженням промислової великогабаритної зубчастої передачі та розробленої моделі кулькової муфти вільного ходу. Досліди з визначення глибини спрацювання робочих профілів зубців проведено безпосередньо у виробничих умовах на вуглерозмелювальному млині Ш-12 Добротвірської ТЕС. Запропоновано методику проведення дослідів з вимірювання товщини зубців на дев'яти рівнях за висотою і в трьох площинах за довжиною зубців. Одержані результати наведено у вигляді таблиць і графіків. Для перевірки експериментальних результатів застосовано методику комп'ютерної побудови евольвентних і спрацьованих профілів зубців.

Кількісний аналіз підтвердив теоретичні положення стосовно нерівномірності спрацювання робочих поверхонь зубців як за висотою так і за довжиною.

У другій частині цього розділу розроблено модель кулькової муфти вільного ходу синтезовано дослідну установку з обґрунтуванням її параметрів, запропоновано методику експериментальних досліджень з визначенням навантажувальної здатності та компенсувальних можливостей запатентованих кулькових муфт вільного ходу.

Досліди проведено для таких вихідних параметрів: посадочні діаметри валів 16мм і 19мм; ширина муфти 120мм; зовнішній діаметр муфти 175мм; діаметр кола центрів кульок 59,4 мм; діаметр кульок 9,53 мм; кількість кульок 8; ширина пазів півмуфт 9,6мм; довжини пазів 21мм; 6,7мм; радіус кривизни бочкоподібної поверхні внутрішньої півмуфти 34,45мм.

Для таких параметрів установлено значення можливих неспіввісностей кінців валів, які знаходяться у межах: Д_r = 0,6...0,8мм; і Д_б = 0,7...0,9°, що практично співпадає з подібними величинами навіть пружної втулково-пальцевої муфти. Одержані результати з навантажувальної здатності та компенсувальних показників також підтверджують теоретичні положення та розрахунки стосовно можливостей застосування запатентованої муфти для вуглерозмелювальних млинів барабанного типу.

На основі одержаних результатів теоретичних і експериментальних досліджень спроектовано і виготовлено промисловий зразок кулькової муфти вільного ходу, який після монтування, припрацювання та доводки працюватиме у механічному приводі млина Ш-12 на Добротвірській ТЕС. Необхідні матеріали у вигляді технічного проекту передано також на Бурштинську ТЕС для виготовлення та впровадження муфти вільного ходу. Розроблену дослідну установку передано на кафедру деталей машин НУ «Львівська політехніка» і впроваджено у навчальному процесі з проведення лабораторних робіт під час вивчення дисциплін «Деталі машин» і «Прикладна механіка».

Основні висновки та рекомендації

На основі проведеного комплексу теоретичних і експериментальних досліджень конструктивно-силових параметрів муфт та великогабаритних зубчастих передач вуглерозмелювальних млинів барабанного типу з метою підвищення експлуатаційних показників, зроблено наступні висновки:

За результатами аналізу 170 літературних джерел встановлено актуальність напрямку досліджень з покращення системи захисту від перевантажень та інтенсивного спрацювання приводу млинів барабанного типу на основі розробки та впровадження нової конструкції кулькових муфт вільного ходу та вибору відповідних умов роботи великогабаритної зубчастої передачі, що дозволило уникнути аварійних ситуацій і продовжити термін роботи основних елементів приводу.

Кількісним аналізом встановлено, що пружні елементи муфт млинів Ш-12 під час максимального навантаження працюють з перевантаженням до 12... 13% за умови, що діаметр пальців d_п= 38 мм. Запропоновано приймати - d_п= 45 мм, що зменшить до 12% питомий тиск та збільшить термін роботи муфти. Зубчаста муфта задовольняє потребу виробництва за навантажувальною здатністю, але автоматично не роз'єднує вали, що може викликати аварійні ситуації під час неусталених режимів роботи приводу.

На основі результатів кількісного аналізу навантажувальної здатності відкритої зубчастої передачі, що передає потужності в межах 450...460 кВт зі швидкістю обертання робочого органу - 1,92...2 рад/с, встановлено значні навантаження у зоні зачеплення, які становлять 100... 104 Н/мм для млинів ШБМ і 32...35 Н/мм для млинів Ш-16.

Розроблені та запатентовані муфти внесено до загальної класифікації кулькових муфт вільного ходу, яка тепер складається з 2-х класів, 4-х груп та декількох підгруп, що вигідно доповнює загальні відомості про механічні муфти цього типу.

5. Розроблено математичні моделі розподілу питомого тиску між кульками і півмуфтами у зоні контакту та проведено аналіз динамічних режимів роботи приводу млинів для неусталених режимів навантажень. Встановлено, що під час передачі обертального моменту - 34066 Н•м, питомий тиск у зоні контакту знаходяться в межах p_i=(0,196...2)р₀, а обертальний момент під час неусталених режимів роботи млинів суттєво змінюється і може досягати T_max= (1,2...1,6)T_н.

За результатами теоретичних досліджень запропоновані нові аналітичні залежності для визначення конструктивно-силових параметрів виробничого зразка кулькової муфти вільного ходу, основні габарити якої у порівнянні із зубчастою муфтою зменшено на 7-12%.

Розроблено методику розрахунків глибини спрацювання профілів зубців великогабаритної відкритої передачі за допомогою питомої сили тертя, яка пов'язана з потужністю, що передається, та геометричними параметрами передачі. Визначено, що для однакових умов роботи та габаритів передачі глибина спрацювання зубців для легованої сталі 40ХН дорівнює д=0,29 мм, а для вуглецевої якісної сталі 45 (нормалізація) д=0,78 мм. Отримані результати підтверджено експериментально з розбіжністю ?д=7-9%.

8. Встановлено явище нерівномірного спрацювання зубців за висотою та довжиною. Так для шестірні, що виготовлена зі сталі 45 з кількістю зубців z=29, твердістю 240...280 НВ і модулем т= 20 мм, найбільше спрацювання спостерігається на висоті h= 15 мм від вершини зубців, а мінімальне - на h= 32 мм з нерівномірністю спрацювання майже до 40%. Розроблено рекомендації стосовно більш рівномірного розподілу навантаження, що дає можливість покращити експлуатаційні показники великогабаритних зубчастих передач.

9. За рахунок вибору відповідних допусків на виготовлення запропоновано розширити функціональну можливість кулькових муфт вільного ходу, які можуть бути також компенсуючими. Так розроблена модель муфти показала нормальну роботу при радіальній неспіввісності валів Д_r= 0,8 мм, а кутовій - майже до Д_б= 1°, що є співрозмірним зі стандартними компенсуючими муфтами.

10. Розроблено інженерну методику синтезу кулькових муфт вільного ходу, апробація якої дозволила розробити модель дослідної установки, що впроваджена на кафедрі деталей машин для проведення лабораторного практикуму, а також спроектувати, виготовити та впровадити у виробництво кулькову муфту вільного ходу для вуглерозмелювальних млинів на Добротвірській і Бурштинській ТЕС .

Список опублікованих праць

1. Малащенко В.О., Малащенко В.В., Куновський Г.П., Кравець І.Є. Силова взаємодія елементів кільцево-кульових вуглерозмелювальних млинів // Оптимізація виробничих процесів і технічний контроль у машинобудуванні та приладобудуванні: Вісник № 515.- Львів, 2004. - С. 33-36.

2. Малащенко В.О., Куновський Г.П., Кравець Є.І. Експериментальні визначення величини спрацювання зубців відкритої зубчастої передачі // Збірн. наукових праць Асоціації "Автобус": Вип.6.- Львів, 2002.- С 120 - 126.

3. Малащенко В.О., Малащенко В.В., Куновський Г.П., Кравець І.Є. Динамічні явища у приводах транспортних систем з кульковими муфтами вільного ходу // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля: №12[70]. - Луганськ, 2003.- С. 192-196.

4. Сороківський О.І., Куновський Г.П., Кравець І.Є. Визначення оптимальних параметрів кулькової муфти вільного ходу // Підйомно-транспортна техніка.- 2003.- № З. - С.43-48.

5. Пат. 53354А Україна, МКИ F16Б41/06 / Обгінна муфта. Куновський Г.П., Кравець І.Є., Малащенко В.О., Сороківський О.І. - Національний університет «Львівська політехніка»; Опубл. 15.01.2003, Бюл. №1.

6. Пат. 56483А Україна, МКИ F16Б41/06 / Обгінна муфта. Куновський Г.П., Кравець І.Є., Малащенко В.О., Сороківський О.І. - Національний університет «Львівська політехніка»; Опубл.15.01.2003, Бюл. №5.

7. Куновський Г.П., Малащенко В.О., Сороківський О.І., Кравець І.Є. Вибір параметрів кулькових муфт вільного ходу та рекомендації щодо їх конструювання // 5-й міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові. 2001р. - Львів, - С. 90.

8. Сороківський О.І., Куновський Г.П., Кравець І.Є. Визначення оптимальних параметрів кулькової муфти вільного ходу // Перспективы развития подъемно-транспортной техники. 9-15 сентября 2002г. - Одеса, - С. 16-19.

9. Малащенко В.В., Кравець І.Є., Сороківський О.І. Оптимізація конструктивних параметрів кулькових муфт вільного ходу привода млинів // 6-й міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові. 2003р. - Львів, - С. 200.

10. Малащенко В.О., Куновський Г.П., Кравець І.Є. Коливні явища у механічному приводі вуглерозмелювального млина з кульковою муфтою вільного ходу // 7-й міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові. 2005р. - Львів, - С. 137.

11. Кравець І. Є. Малащенко В. О. Сороківський О. І. Силова взаємодія між елементами кульових муфт вільного ходу // Оптимізація виробничих процесів і технічний контроль у машинобудуванні: - Вісник №480. Львів, 2003. - С.73 - 76.

12. Малащенко В.О., Сороківський О.І., Кравець І.Є., Філь П.Ф. Спрацювання зубців великогабаритної приводної пари млинів // Вісник східноукраїнського національного університету імені В. Даля: - №6(100). Луганськ, 2006. - С. 183 - 189.

13. Малащенко В.О., Кравець І.Є., Сороківський О.І. Проблеми довго-вічності великогабаритних відкритих зубчатих передач вуглерозмелювальних млинів // Вісник національного технічного університету «ХПІ»: - №22. Харків, 2006. - С. 81 - 85.

14. Малащенко В.О., Матяж І.Ф., Кравець І.Є. Експериментальне визначення компенсаційних можливостей кулькових обгінних муфт // 8-й Міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові. 2007р. - Львів, - С. 165-166.

15. Малащенко В.О., Кравець І.Є., Малащенко В.В. Спрацювання зубців великогабаритної зубчатої передачі млинів барабанного типу // Вісник національного технічного університету «ХПІ»: - № 21. Харків, 2007.- С. 7-12.

Анотація

Кравець І.Є. Покращання системи захисту від перевантажень та інтенсивного спрацювання приводу млинів барабанного типу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.02 - машинознавство. - Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2007 р.

Дисертаційна робота присвячена покращанню системи захисту від перевантажень та інтенсивного спрацювання механічного приводу великогабаритних млинів на основі впровадження нового типу кулькової муфти та вибору раціональних умов роботи зубчастої передачі. У роботі викладено теоретичні та експериментальні дослідження запропонованої муфти вільного ходу осьової дії та великогабаритної зубчастої передачі. Науково обґрунтовано можливості застосування запатентованої муфти для вуглерозмелювальних млинів. Розроблено принципово нові конструкції кулькових муфт вільного ходу з обґрунтуванням конструктивно-силових та міцнісних параметрів.

Проведено дослідження навантажувальної здатності та величини спрацювання великогабаритної відкритої зубчастої передачі та розроблено рекомендації щодо збільшення терміну її роботи. Синтезовано, виготовлено та впроваджено у виробництво нову кулькову муфту вільного ходу осьової дії та розроблено методики її інженерного проектування.

Промисловий зразок конструкції кулькової муфти вільного ходу впроваджено на Добротвірській та Бурштинській ТЕС.

Ключові слова: кулькова муфта вільного ходу, великогабаритна відкрита зубчаста передача, вуглерозмелювальний млин.

Аннотация

Кравец И.Е. Улучшение системы защиты от перегрузок и интенсивного износа привода мельниц барабанного типа. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.02 - машиноведение. Национальный университет «Львовская политехника», Львов, 2007 г.

Диссертационная работа посвящена улучшению системы защиты от перегрузок и интенсивного износа механического привода углеразмалывающих мельниц с помощью синтеза и внедрения нового типа шариковой муфты и выбора рациональных условий работы зубчатой передачи.

С этой целью проведено теоретические и экспериментальные исследования и разработаны принципиально новые конструкции шариковых муфт и на их основе проведен синтез производственного образца муфты данного типа. Этот вариант конструкции муфты устраняет появление знакопеременных нагрузок при неустановившихся режимах работы привода, что значительно улучшает эксплуатационные характеристики при уменьшении металлоемкости его элементов. Выполнен кинематический анализ предложенной шариковой муфты свободного хода, что позволило установить рациональные конструктивно-кинематические параметры при условии минимизации металлоемкости привода.

Выполнены исследования распределения удельной нагрузки шариков и рабочих поверхностей пазов полумуфт с целью установления максимального её значения и мест приложения. Построена динамическая модель привода барабанной мельницы с разработанной муфтой для определения закономерностей колебательных явлений и максимальных вращательных моментов, которые передает муфта. Составлена математическая модель, описывающая движение масс системы для двух характерных этапов процесса пуска и остановки крупногабаритного привода мельницы для размельчения угля. Рассмотрение колебаний масс системы в два этапа позволило установить влияние инерционных, прочностных и геометрических параметров на время включения муфты и величину динамической нагрузки упругих элементов конструкции. Результаты теоретических исследований дают возможность определить предельные значения искомых величин.

Исследован процесс нагружения крупногабаритной открытой зубчатой передачи с выводом аналитических зависимостей, описывающих удельную силу трения в зацеплении, удельную работу силы трения и величину износа профилей зубьев за определенный срок работы. Количественный анализ и экспериментальные исследования в промышленных условиях удовлетворительно подтвердили достоверность предложенных аналитических зависимостей. Установлено, что крупногабаритные зубчатые передачи в большой степени склонны к неравномерности распределения нагрузки по рабочих поверхностях зубьев, что приводит к интенсивному износу профилей зубьев в местах концентрации нагрузки. Предложена методика компьютерного построения профилей зубьев и определения значений величины износа в различных по их высоте и длине зонах. Результаты сведены в таблицы и в отдельных случаях приведены графически. Выполнены экспериментальные исследования по установлению компенсирующих функций предложенной шариковой муфты с определением максимально допустимых несоосностей валов, численные значения которых соизмеримы с известными компенсирующими муфтами.

Ключевые слова: шариковая муфта свободного хода, крупногабаритная открытая зубчатая передача, углеразмалывающая мельница.

Annotation

Kravec' I.E. Improvement of the mode of operations of mills on the basis of application of ball-shaped loop-muff and diminishing of intensity of abrasive wear of gearing. It is Manuscript.

Dissertation on the receipt of scientific degree of candidate of engineerings sciences after by speciality 05.02.02 is engineering science. - the National university «Lvov politekhnika», Lvov, in 2007.

Dissertation work is devoted the improvement of operating descriptions of muff and opened gearing of mechanical occasion of hyper-size mills. Theoretical and experimental researches of the offered muff of free motion of axial action and industrial hyper-size gearing are expounded in work. Possibilities of application of the patented muff are scientifically grounded for coal-crushing mills. The new constructions of ball-shaped muffs of free motion with the ground of structurally kinematics power and durability parameters are developed on principle.

Research of loading ability and size of deterioration the hyper-size opened gearing with development of recommendation to this in relation to the increase of term of its work. It is synthesized, made and applied in industry new ball-shaped muff of free motion of axial action for development of method of it engineering design and design. Developed plant of laboratory research of muff is inculcated on the department of details machines National university «Lvov politekhnika», an an industrial prototype is inculcated on Dobrotvir and Burshtin electric power stations.

To the key of word: ball-shaped muff of free motion, hyper-size opened gearing, coal-crushing mill.

Размещено на Allbest.ru

...