close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Влияние особенностей конструкции механизма нагружения роликовых машин на величину коэффициента трения..pdf

код для вставкиСкачать
Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 13, №4(3), 2011
УДК 621.891
ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМА НАГРУЖЕНИЯ РОЛИКОВЫХ
МАШИН НА ВЕЛИЧИНУ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ
© 2011 Даровской Г.В., Елманов И.М.
Ростовский государственный университет путей сообщения, г. Ростов
Поступила в редакцию 10.11.2011
Рычажные механизмы – одни из наиболее древних механизмов, разработанных человеком. Их широкое распространение обусловлено, главным образом, способностью увеличивать приложенную к механизму силу без существенных потерь механической энергии.
Наиболее широкое распространение в измерительной технике эти механизмы получили для создания градуированного усилия сжатия (растяжения)
в твердомерах, машинах трения и т.п., а также в различного типа весов.
Для обеспечения высокой точности функционирования рычажные механизмы должны быть уравновешены [1]. Последнее - достигается использованием дополнительных грузов, реже пружин [2, 3].
Все многообразие способов уравновешивания
можно свести к трем схемам:
а) с установкой груза непосредственно на рычаге
(рис. 1);
б) с использованием груза, подвешенного на гибкой нити, переброшенной через блок (рис. 2);
в) с использованием гибкой нити и пружины
(рис. 3).
Все три схемы обеспечивают уравновешивание
рычага только в одном положении с учетом потерь
на трение в узлах механизма.
При смещении рычага из этого положения равновесие, как показала практика, нарушается.
Это приводит к снижению точности функционирования подобных механизмов.
Для первой схемы уравновешивания наиболее
характерен вариант, когда центры масс рычага и
противовеса расположены на прямой, не проходящей через ось вращения рычага (см. рис. 1).
Из уравнения равновесия такого рычага следует,
что при не выполнении условий 1   и
уравновешивание рычага выполнено при значении   0.
Равновесие такого рычага неустойчиво, что не
только приводит к появлению погрешности силового взаимодействия, но и его резкому опрокидыванию при   0.
В серийных машинах трения реализованы вторая и третья схемы (см. рис. 2, 3).
Авторами теоретически рассмотрена возможность обеспечения условий безразличного равновесия этих механизмов [1].
Из уравнений равновесия получены критерии
  1 ,
(2)
cos  cos1
c  r2

1  
G1  a
где  1 – угол, при котором выполняется процедура уравновешивания; c – жесткость пружины.
Рис. 1. Схема уравновешивания рычага с
помощью груза: 1 – рычаг; 2 – противовес;
а, b,  ,  1 – геометрические размеры,
G1 – сила тяжести рычага, Gпр - сила
тяжести противовеса.
Gпр  b
 1 появляется дополнительный момент
G1  a
вращения
Gпр  b


М ( )  G1  a cos 
 cos1    , (1)
G1  a 


влияющий на силу сжатия образцов.
На рис. 4 представлена зависимость M 0 ( ) в
долях (G1  a ) для случая, когда
Gпр  b
G1  a
 1 и
(3)
Рис. 2. Схема уравновешивания с помощью
груза, подвешенного на гибкой нити
(2070 СМТ-1): 1 – груз; 2 – трос;
3 – блок; 4 – рычаг; r – радиус блока.
Механика и машиностроение
Согласно действующей технической документации [4] уравновешивания механизма нагружения серийных машин осуществляется при межосевом расстоянии валов 40 мм. В процессе измерений, величина межосевого расстояния может
колебаться в пределах 30…65 мм. Это приведет к
изменению угла  (рис. 7), а, следовательно, и
существенным отклонениям величины силы сжатия от показаний датчика, особенно в области ее
малых значений.
Рис. 3. Схема пружинно-тросо-блочного
уравновешивания: 1 – контргайка;
2 – пружина; 3 – трос; 4 – блок; 5 – каретка
l,  l – длина и деформация пружины
Fпр - сила, развиваемая пружиной.
Рис. 6. Зависимость параметра М 0 от
 при угле уравновешивания  1 :
1 –  / 5 ; 2 – 2 / 15 ; 3 –  / 15 ; 4 – 0 ;
5 –   / 5 ; 6 –  2 / 15  ; 7 –   / 15  .
Рис. 4. Зависимость М 0   от  при
различных значениях  1 : 1 -  ;
2 - 11 / 12 ; 3 - 5 / 6 ; 4 - 3 / 4 ; 5 - 2 / 3 .
Поскольку левая часть обоих выражений является функцией угла  , а правая – const, то обеспечить
безразличное равновесие механизмов нагружения
серийных машин трения не представляется возможным, хотя величина неуравновешенности при их
использовании значительно меньше, чем у первой
схемы (рис. 5, 6).
Рис. 7. К определению передаточного
отношения механизма нагружения машины
трения ИИ 5018: 1 – подвеска; 2 – каретка;
3 – верхний роликовый образец;
4 – нижний роликовый образец;
5 – стойка; 6 – трос.
Рис. 5. Зависимость М 0 от  при
различных значениях  1 : 1 – 00;
2 –   / 15 ; 3 –  2 / 15 ; 4 –
 / 5.
Явление несоответствия показаний датчика
силы ее величине, действующей в контакте образцов, было отмечено и другими исследователями. Однако они полагали, что основной причиной
этого является неустойчивость пружины сжатия
механизма нагружения серийных машин трения
2070 СМТ-1, СМЦ и ИИ 5018 [5].
Это привело к замене пружинных механизмов
сжатия машин трения на рычажные (в Гомельском государственном техническом университете
1037
Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 13, №4(3), 2011
им. П.О. Сухого, Ростовском государственном университете путей сообщения и др.), но не устранило
отмеченное авторами явление неуравновешенности
каретки.
Для оценки погрешности силы сжатия образцов
серийной машины трения последнего поколения ИИ
5018 авторами был предложен алгоритм с использованием передаточного отношения рычажного механизма u.
Из уравнения равновесия каретки в процессе испытаний (см. рис. 7) следует, что
u
d  sin  m2  g  c1  sin  3  FПР  r

(4)
c  sin 
FH  c  sin 
где m2 – масса каретки;
g – ускорение свободного падения;
α, β, γ3 , c – геометрические размеры.
Расчеты показали (табл.), что передаточное отношение механизма нагружения существенным образом зависит от величины расстояния А, особенно в
области малых значений силы FН. Степень влияния
межосевого на величину u неоднозначно: с увеличением FН величина u стремится к с своему геометрическому значению u1 (рис. 8).
4. Для оценки величины погрешности силы
сжатия авторами разработан алгоритм и предложена методика устранения этого недостатка.
Таблица.1. Расчет передаточного отношения
машин трения с противовесом
Параметр
Передаточное
отношение u
Угол 
Угол  1
Угол  1
Угол 
Угол  2
Угол  3
Расстояние О4Т
Расстояние S
Угол 
y
Рис. 8. Зависимость передаточного
отношения от межосевого расстояния
при различных значениях FН1.
Выводы:
1 Определены критерии, при выполнении которых обеспечивается безразличное равновесие рычажных систем.
2. Теоретически показано, что обеспечить условия безразличного равновесия каретки на современных серийных роликовых машинах трения не представляется возможным.
3. Установлено, что основной причиной погрешности определения силы сжатия образцов является
изменения межосевого расстояния по сравнению с
величиной, при которой выполнялось уравновешивание каретки машины трения.
1
При FН >1000 Н зависимости u(A) и u1(A) практически
совпадают.
Угол  1
Угол 
Сила противовеса
FПР
Основание
Уравнение
равновесия
По теореме
для смежных
углов
По теореме
косинусов из
 О1О2О3
Из  О1О2L
(прямоугольный)
По теореме
синусов из
 О1О2О3
Из геометрических соображений
Из  О1QS1
(прямоугольный)
Согласно
рис.2.19
Согласно
рис.2.19
Из  О4TО5
(прямоугольный)
Согласно
рис.2.19
Из  О1О4О3
(прямоугольный)
Согласно
 О1E1О4
Согласно рис.
7
Формула
u
d sin  m2 gc1 sin  3  FПР  r

c sin 
FH  c  sin 
    1
 c 2  A2  e 2 


2c A 


1  arccos
 a b

 e 
1  arcsin
 A  sin 1 

e


  arcsin 
 2    1
3 

2
2
O4T  d  sin  2   4   a  l
S=n+m+s
 y
 O4T
  arctg 



y  S  d  cos( 2   4 )
1   2   2   4
  1  
G2
 c1  sin  3 
2
r
 A  30 
 c2  r  sin 

 c 
FПР 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Елманов, И.М. О причинах неуравновешенности
«уравновешенных» рычажных механизмов / И.М. Елманов, Г.В. Даровской // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт 2011»,
2011 г., апрель; РГУПС. – Ростов н/Д, 2011. – С. 383–
384.
2. Комбалов, В.С. Методы и средства испытаний на
трение и износ конструкционных и смазочных ма-
Механика и машиностроение
териалов: справочник / В.С. Комбалов; под ред. К. В.
Фролова. – М.: Машиностроение, 2008. – 384 с.
3. Современная трибология: Итоги и перспективы / Э.Д.
Браун, И.А. Буяновский, Н.А. Воронин [и др.]; под ред.
К.В. Фролова. – М.: Издательство ЛКИ, 2008. – 480 с.
4. Паспорт машины для испытания материалов на износ
ИИ 5018. – Иваново: ПО «Точприбор, 1990. – 115 с.
5. Елманов, И.М. Особенности градуировки машин
трения типа «Амслер» / И.М. Елманов, Г.В. Даровской. – Ростов н/Д: РГУПС, 2010. – 157 с.
INFLUENCE OF SINGULARITIES OF CONSTRUCTION OF LOADING MECHANISM
OF THE ROLLER FRICTION MACHINES ON VALUE OF FRICTION COEFFICIENT
© 2011 Darovskoj G.V., Elmanov I.M.
The Rostov state transport university, Rostov
1039
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
7
Размер файла
387 Кб
Теги
особенности, величины, нагружения, конструкции, влияние, роликовых, pdf, механизм, коэффициента, трение, машина
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа