Моделирование нагрузок при экспериментальном исследовании подшипников



Скачать 48.21 Kb.
Дата20.03.2016
Размер48.21 Kb.

Моделирование нагрузок при экспериментальном исследовании подшипников...



Дыха А.В.,

Бабак О.П.,

Кудрявцев В.Г.,

Аникин Д.Е.
Технологический

университет Подолья

Хмельницкий, Украина
МОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРУЗОК ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ИССЛЕДОВАНИИ ПОДШИПНИКОВ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ГВОЗДИЛЬНОГО АВТОМАТА



Одним из наиболее распространенных методов получения информации о поведении элементов трибосистемы являются лабораторные испытания. При этом необходимо смоделировать такие режимы, которые бы максимально соответствовали реальным условиям эксплуатации. С целью прогнозирования долговечности по износу подшипников коленчатого вала гвоздильного автомата при помощи лабораторных испытаний в данной работе предлагается система, имитирующая динамический характер нагрузок.

Подшипники скольжения коленчатого вала являются наиболее ответственными узлами механизма высадки гвоздильного автомата. Повышенный износ их приводит к искажению закона движения исполнительных органов автомата и возникновению нежелательных динамических колебаний. На рис. 1 представлена кинематическая схема гвоздильного автомата тяжелой серии АВ 4120, предназначенного для изготовления гвоздей диаметром 9 мм. Движение на механизмы автомата сообщаются от электродвигателя 1 клиновыми ремнями через шкивы 2 и 3. Коленчатый вал I сообщает возвратно-поступательное движение высадочному ползуну 5 и передает вращательное движение на боковые валы II и III посредством двух пар конических шестерен 4. От боковых валов посредством эксцентрика приводятся в движение ползуны 6 механизма реза. Проволока - заготовка подается механизмом подачи в матричный блок 7 и фиксируется механизмом зажима.



Рис.1. Кинематическая схема гвоздильного автомата АВ 4120
Для анализа нагруженности пар трения механизма высадки был проведен кинематический и силовой расчет, который заключался в том, что все кинематические и силовые параметры представлялись в виде аналитических выражений с конечным числом алгебраических и тригонометрических операций. Далее эти выражения реализовывались и анализировались с помощью ЭВМ. На рис. 2 представлены результаты расчета усилий, действующих на подшипники скольжения коленчатого вала гвоздильного автомата

АВ 4120 в функции угла поворота коленвала  Из графика видно, что пик нагружения соответствует углу поворота коленвала 290о-320о в период формирования шляпки гвоздя.

Именно этот период нагружения является наиболее опасным и фактически определяет долговечность подшипников по износу. Возрастание нагрузки почти в 5 раз (рис. 2) по сравнению со средними значениями вызывает разрушение масляной пленки, разделяющей трущиеся поверхности. Анализ режима смазывания подшипников коленчатого вала гвоздильного автомата показал, что расчетная минимальная толщина масляного слоя (3мкм) оказалась меньше допустимой (5 мкм) для данных условий работы и режим жидкостного трения не обеспечивается. Таким образом, моделирование нагрузки на лабораторном стенде усредненной постоянной величиной приведет к результатам, неадекватно отражающим реальную картину изнашивания рассматриваемого подшипникового узла.

В связи с этим, в существующую рычажную систему нагружения (см. рис.3) предлагается ввести устройство, которое позволяло бы дополнительно создавать на участке цикла (=290-320о) нагрузку, действующую на узел в момент высадки шляпки гвоздя.





Рис.2. Диаграмма нагружения подшипников коленчатого вала гвоздильного автомата АВ4120
Предлагаемое устройство содержит (рис.3) плунжерный узел 9 с толкателем, приводной кулачок 6 и предохранительный клапан 12. Плунжер 9 имеет продольный канал, который может соединяться через радиальные каналы с полостью рабочего цилиндра 5, нагнетающей магистралью 11 и сбрасывающей магистралью 10. Для подачи рабочей жидкости служит трубопровод 11. Кулачок выполнен совместно с приводным валом, который устанавливается в корпусе устройства. Привод осуществляется от основного вала испытательного стенда через цепную передачу 7 с передаточным отношением 1:1. Настройка цепной передачи и кулачка позволяет создавать пик нагрузки на строго определенном участке кольцевой траектории поверхности вала 1 за каждый оборот. Для возврата штока рабочего цилиндра в исходное положение предусмотрена возвратная пружина. На рис.3 показано положение элементов плунжерного узла в момент нагружения испытуемого подшипника. Для предварительного аккумулирования давления отверстие нагнетающей магистрали 11 выполнено на определенном расстоянии от верхнего торца плунжера. Это расстояние выбирается экспериментально в зависимости от требуемой величины давления. Регулировать рабочее давление можно также набором регулировочных прокладок 13 путем изменения объема рабочей полости. Для предохранения элементов устройства от разрушения при аварийном повышении давления предусмотрен предохранительный клапан 12, усилие пружины которого подобрано для критической величины давления.

Устройство работает следующим образом. Средняя нагрузка на подшипник, соответствующая всему циклу работы за исключением периода высадки шляпки гвоздя, создается силовой пружиной 3. Вращение от основного вала лабораторного стенда передается на кулачок 6 гидравлического догружателя. При повороте кулачка толкатель сообщает плунжеру 9 перемещение вверх. При перемещении плунжера вниз под действием возвратной пружины (на рисунке не показана) рабочая жидкость из нагнетающей магистрали 11 поступает в надплунжерную полость. После перекрытия отверстия магистрали 11 давление аккумулируется в надплунжерной полости и продольном канале. Затем радиальный канал плунжера соединяется через трубопровод с полостью рабочего цилиндра. Давление из надплунжерной области передается штоку 5 рабочего цилиндра и через упругий рычаг на подшипниковый узел. Нагружение продолжается до соединения нижнего радиального канала плунжера со сбрасывающей магистралью 10. После этого происходит разгрузка трубопроводов и возвращение штока рабочего цилиндра 5 в исходное положение под действием возвратной пружины.





Рис.3. Схема лабораторного стенда для испытания подшипников скольжения
Таким образом, с введением в нагружаущую систему гидравлического пульсатора обеспечивается создание на подшипниковом узле нагрузки, которая происходит строго на определенной дуге окружности подшипниковой втулки, равной 290-320о, т.е. нагружения, аналогичного пиковой силе, действующей на подшипниковый узел (коренную шейку коленвала-вкладыш) гвоздильного автомата в момент формирования шляпки гвоздя.

Литература
1. АС 1190228 СССР, G01 М 13/04// Бюллетень изобретений, 1985.- №.

2. АС 1516830 СССР, G01 М 13/04, 1989.



3. Дыха А.В. Расчетно-экспериментальные модели контактного взаимодействия, износа и надежности подшипников скольжения при переменных нагрузках: Дис. ... канд. техн. наук.- Хмельницкий, 1993.- 128 с.

Проблеми трибології (Problems of Tribology) №2, 1996

Каталог: jspui -> bitstream -> 123456789
123456789 -> Задачах: а определение терминов «концепт» и«концепто-сфера»
123456789 -> Реферат: Статья посвящена анализу «философии практики»
123456789 -> C. И. Побожий (г. Сумы) музыка в жизни и творчестве в. А. Серова многогранное творчество В. А. Серова принадлежит не только русской, но и украинской культуре
123456789 -> Ресурсное обеспечение экономического развития промышленных регионов в кризисных условиях
123456789 -> Система видеонаблюдения для машиниста шахтного электровоза
123456789 -> Увеличение количества уровней выходного напряжения двухуровневого автономного инвертора напряжения
123456789 -> Расчет емкости конденсаторов гибридного многоуровневого преобразователя частоты на базе четырехуровневого инвертора Афендикова М. Н., студент; Шавёлкин А. А., доц., к т. н
123456789 -> Сборник трудов VIII международной научно-практической конференции-выставки
123456789 -> Главное управление образования, науки и кадров
123456789 -> О математическом моделировании аварии, происшедшей с реактором pwr на аэс три-майл-айленд в США в 1979 г


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница