Результаты экспериментальных исследований влияния окружной скорости на поверхности барабана на статический коэффициент трения в трибопаре "орудие рыболовства – механизм фрикционного типа"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Результаты экспериментальных исследований влияния окружной скорости на поверхности барабана на статический коэффициент трения в трибопаре «орудие рыболовства - механизм фрикционного типа»

ВВЕДЕНИЕ

При выборке орудий рыболовства механизмами фрикционного типа (МФТ) пока не удается избавиться от проскальзывания (буксования) ОР по вращающемуся барабану МФТ. Проскальзывание (буксование) приводит к потере тягового усилия МФТ и повышенному износу ОР. Исследованием этой проблемы в промышленном рыболовстве занимались Ю.Б. Баранов, О.И. Глазунов, М.Я. Гройсман, В.Н. Гиренко, С.С. Торбан, С.И. Полуляк, Я.М. Гукало, М.М. Розенштейн, С.В. Фёдоров, Е.М. Зеброва, А.В. Суконнов, А.А. Недоступ, Е.К. Орлов и др. [1-11].

Одним из направлений исследований является изучение статического коэффициента трения в трибопаре «ОР - МФТ» при влиянии на него различных факторов.

Цель исследований

Целью работы было продолжение начатых нами ранее экспериментальных исследований статического коэффициента трения между канатно-веревочными изделиями (КВИ) и стальным барабаном в зависимости от скорости приложения сдвигающей силы [12].

Сдвигающая сила - это окружное усилие на поверхности барабана, создаваемое приводом промыслового механизма. Скорость приложения сдвигающей силы - это окружная скорость на поверхности барабана, которая также обеспечивается приводом промыслового механизма.

Таким образом, выполненные исследовательские работы связаны с обоснованием тягово-скоростных характеристик МФТ.

Экспериментальные работы

Исследуемые КВИ представлены в табл. 1.

Таблица 1. Характеристики исследуемых образцов

Для работы была использована экспериментальная установка с преобразователем частоты для регулировки окружной скорости V_б на поверхности стального барабана (D_б=152 мм).

Электродвигателю были заданы последовательно четыре значения частоты оборотов вала: n_дв1=5,6 об/с, n_дв2=12,4 об/с, n_дв3=15,9 об/с, n_дв4=20,6 об/с. Каждому значению n_дв на поверхности барабана соответствовала своя окружная скорость V_б, выраженная формулой:

, (1)

где n_б - частота оборотов барабана; i=53 - передаточное число редуктора.

Образцы КВИ укладывались на барабан так, что угол охвата составлял б=180є. Набегающая ветвь крепилась к тензодатчику, соединенному с тензостанцией MIC-200. К сбегающей ветви подвешивался мерный груз, масса которого изменялась четыре раза на каждой скорости V_б.

Включался привод экспериментальной установки, приводя во вращение барабан. Тензодатчик регистрировал в набегающей ветви КВИ натяжение S₁, которое записывалось тензостанцией на протяжении времени t вращения барабана [9, 13].

Результаты

1. Для четырех значений окружной скорости на поверхности барабана V_б получены экспериментальные данные натяжения набегающей ветви S_1max в точке срыва и натяжения сбегающей ветви S₂ при дуге охвата, характеризуемой углом б=180є.

Натяжение S_1max - это максимальное значение натяжения набегающей ветви, при котором выполняется условие предварительного смещения. В трибопаре «ОР - МФТ» это соответствует режиму совместного (без буксования) перемещения.

Значения S_1max получены с графиков зависимости S₁=f(t), которые построены по данным, записанным тензостанцией MIC-200.

2. Для каждого эксперимента выполнены два расчета статических коэффициентов трения и определены относительные погрешности д полученных результатов.

В первом случае расчет проводился по формуле (2) с использованием зависимости Амонтона (µ_стА):

, (2)

где F - сила трения; N - нормальная нагрузка.

Во втором случае расчет проводился по формуле (3), предложенной А.А. Недоступом и Е.К. Орловым (µ_ст) [9]:

 . (3)

Относительная погрешность д практически для всех экспериментов не превышает 5%. Для канатов диаметром 10 и 18 мм относительная погрешность д превышает 5% при малых нагрузках. Мы предполагаем, что это связано с изгибной жесткостью канатов EI.

3. Выполнены оценки для числовых характеристик системы (µ_ст, V_б).

4. Построены графики зависимостей статических коэффициентов трения µ_ст и µ_стА от скорости приложения сдвигающей силы V_б.

В качестве примера на рис. 1-3 и в табл. 2-4 приведены некоторые экспериментальные данные и результаты экспериментов с образцом №3 (веревка крученая d=3,1 мм ПА).

Рис. 1. График зависимости S₁=f(t) для эксперимента №10 при первой окружной скорости на барабане V_б1 и давлении 0?Р₁ ?3470 Н/м² (натяжение S_1max =1,44 Н)

Таблица 2. Экспериментальные данные и статические коэффициенты трения для трибопары «стальной барабан - веревка d=3,1 мм ПА» при окружной скорости V_б1

Таблица 3. Экспериментальные значения окружной скорости на поверхности барабана и статических коэффициентов трения для веревки d = 3,1 мм ПА при различных давлениях Р (0?Р₁ ?3470 Н/м²; 3471 ?Р₂ ? 6650 Н/м²; 6651?Р₃ ?16000 Н/м²; 16001?Р₄ ?25500 Н/м²)

Таблица 4. Оценки для числовых характеристик системы (м_ст, V_б) для образца №3 (веревка d=3,1 мм ПА) при давлении 0?Р₁ ?3470 Н/м²

Скорость сдвигающей нагрузки, м/с

Рис. 2. Зависимости статического коэффициента трения µ_ст от окружной скорости приложения сдвигающей нагрузки V_б для веревки d =3,1 мм

Рис. 3. Зависимости статического коэффициента трения µ_стА от окружной скорости приложения сдвигающей нагрузки V_б для веревки d =3,1 мм

Выводы

Для образца № 1 (нитка d=1 мм) происходит равномерное падение µ_ст на 25 %. Для образца № 2 (нитка d=2,5 мм) происходит равномерное падение µ_ст на 20 %. Для образца № 3 (веревка d=3,1 мм) происходит равномерное падение µ_ст на 19 %. Для образца № 4 (веревка d=5 мм) равномерное падение µ_ст на 10% происходит до скорости V=0,04 м/c. При дальнейшем увеличении скорости значение статического коэффициента трения не изменяется, т.е. µ_ст =const (µ_ст=0,36). Для образца № 5 (канат d=10 мм) равномерное падение µ_ст на 8% происходит до скорости V=0,04 м/c. При дальнейшем увеличении скорости значение статического коэффициента трения не изменяется, т.е. µ_ст =const (µ_ст=0,31). Для образца № 6 (канат d=18 мм) при малых давлениях (Р₁ и Р₂) µ_ст проходит через минимум в интервале скоростей 0,03?V?0,05 м/с. При возрастании давления (Р₃ и Р₄) µ_ст =const на всех скоростях.

Общая тенденция влияния скорости на статический коэффициент трения заключается в падении коэффициента трения при увеличении скорости сдвигающей нагрузки.

Список использованных литературных источников

барабан рыболовство скорость

1. Баранов Ю.Б. Совершенствование неводовыборочных комплексов // Рыбное хозяйство. - 1999. - №4. - С. 44 - 46.

2. Глазунов О.И., Гройсман М.Я. Методика экспериментального исследования нагрузок при выборке кошельковых неводов комплексами 2ПМВК-5 и 2ПМВК-7 // Труды ВНИРО. - 1977. - Т. CXXV. - С. 15-21.

3. Суконнов А.В., Розенштейн М.М. Исследование коэффициента трения скольжения в трибопарах «промысловая машина - орудие рыболовства» при изменении их структуры // Рыбное хозяйство. - 2008. - №4. - С.75-76.

4. Гиренко В.Н. Тягово-скоростные характеристики неводовыборочных барабанов // Рыбное хозяйство. - 1969. - №7. - С. 48-51.

5. Полуляк С.И. Методика исследования процесса трения элементов сетного полотна о рабочие поверхности неводовыборочных машин // Рыбное хозяйство. - 1975. - № 12.

6. Фёдоров С. В., Зеброва Е.М. Влияние реальной дуги скольжения на величину коэффициента статического трения во фрикционных устройствах рыбопромысловых судов // Наука и образование-2006: труды / Междунар. научно-техн. конф, Мурманск, 04-12 апреля 2006г./ МГТУ. - Мурманск, 2006. - С.1140-1142.

7. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчётов на трение и износ. - М.: Машиностроение, 1977. - 445 с.

8. Крагельский И.В., Виноградова И.Э. Коэффициенты трения. - М.: Машиностроение, 1962. - 220 с.

9. Недоступ А.А., Орлов Е.К. Зависимость коэффициента трения капроновых, крученых КВИ // Инновации в науке и образовании - 2009: материалы / VII Междунар. науч. конф. / КГТУ. - Калининград, 2009. - С.172-175.

10. Зеброва Е.М. Исследование процесса трения скольжения жгута дели во фрикционных рабочих органах рыбопромысловых механизмов: автореф. дисс … канд. техн. наук: 05.18.17 - «Промышленное рыболовство» / КГТУ; Е.М. Зеброва. - Калининград, 2007. - 17 с.

11. Торбан С.С. Промысловые механизмы для комплексной механизации кошелькового лова рыбы. - М.: Пищ. пром-сть, 1971. - С. 88-90.

12. Орлов Е.К. Влияние скорости на коэффициент трения капроновых, крученых КВИ // Инновации в науке и образовании - 2009: сборник тезисов докладов / VII Междунар. науч. конф. / КГТУ. - Калининград, 2009. - С. 175-178.

13. Приводы ACS350. Руководство пользователя. Корпорация ABB, 2007. - С. 332.

Размещено на Allbest.ru