2.ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРИВОДЫ СТАНУТ НАДЕЖНЕЕ
Создана и опробована в работе упругая высокооборотная муфта для вспомогательных приводов тепловозов и дизель-поездов
Для привода вспомогательного оборудования тепловозов и дизель-поездов (компрессоров, вентиляторов, вспомогательных электрических машин) в основном применяются упругие муфты с резиновыми вставками, работающие на сжатие или срез. В процессе передачи крутящего момента между упругими элементами и боковинами металлических гнезд, в которых они размещаются, появляются зазоры. Поэтому при наличии в системе моментов переменного знака рабочие поверхности этих деталей подвергаются быстрому износу. Особенно интенсивно из-
нашиваются упругие элементы и гнезда в диапазоне 1500 — 3260 об/мин.
Чтобы увеличить продолжительность службы приводов, разработана конструкция упругой муфты (рис. 1), где используется резинокордная оболочка (РКО) размерностью ЭМ320х80. В муфте отсутствуют зазоры в цепи передачи крутящего момента. Она обладает рядом преимуществ перед существующими, в частности, большей надежностью, меньшими затратами на изготовление, долговечностью, простотой обслуживания и др.
Базой для подготовки рабочих чертежей муфты и ее монтажа в конкретные приводы послужили авторские разработки муфты с резинокордными оболочками размерностью 580x130-14, 520x150, 500x130, 360x100 и 320x80, применяемые в главном и вспомогательном приводах тепловозов и дизель-поездов с гидропередачами.
Основной конструктивный узел в муфтах с резинокордными оболочками — узел крепления бортов оболочки во фланцах. Он должен передавать тройной номинальный крутящий момент без проскальзывания бортов. Были приняты следующие конструкторские решения, направленные на оптимизацию этого узла:
- рассчитали и приняли наиболее приемлемый наружный размер фланцев;
- в местах контакта наружных фланцев с утолщенной частью борта определили
|
Рис. 6. Упругая муфта: 1 — резинокордная оболочка ЭМ320*80; 2 — болт; 3 — стопорная проволока; 4 — разрезной фланец; 5 — наружный фланец; S1 — размер контроля деформации борта оболочки во фланцах; В — расчетный установочный осевой размер; М16 — размер для стяжки двумя технологическими болтами в осевом направлении при установке муфты; А — размер для установки штифтов |
необходимое количество сквозных отверстий с радиусом их закругления со стороны контакта фланца, чтобы оптимально распределялись усилия сжатия при деформации бортов во фланцах;
- выбрали вариант покрытия поверхности фланцев — фосфатирование без промасливания;
- использовали технические характеристики резинокордной оболочки, которые получили экспериментально, установили величины деформации ее бортов во фланцах. Так, расчетная деформация для муфты с резинокордной оболочкой ЭМ320х80 — 3,25 ± 0,25 мм, что составляет 4,6 ...5,3 мм от толщины S борта оболочки в свободном состоянии. При сборке величину деформации контролируют по размеру S1 (см. рис. 6).
Для пяти видов вспомогательных приводов выполнен прочностной расчет муфты (см. таблицу). Определен коэффициент запаса прочности кр по разрыву нитей корда оболочки от двух основных нагрузок: номинального крутящего момента и действия центробежных сил.
Таблица……….….….….….….….….….….….….….….….….….…надо .….….….………….…
Результаты прочностного расчета упругой муфты для пяти видов вспомогательных приводов
Примечания: Мн — номинальный круятщий момент; Рм — нагрузка от номинального момента; Рц — нагрузка от центробежных сил; Кнм — количество нитей, воспринимающих нагрузку от Мн; Кнц — количество нитей, воспринимающих нагрузку от центробежных сил; Рнм — нагрузка на одну нить от Мн; Рнц — нагрузка на одну нить от центробежных сил; ∑PH — нагрузка на одну нить от суммы Рнм + Рнц: Кр — коэффициент запаса прочности по разрыву нитей корда от суммарной нагрузки.
Допускаемый коэффициент запаса прочности по разрыву нитей корда [кр] > 8. При этом учитывается, что в системе, кроме основных нагрузок, дополнительно действует момент переменного знака (от крутильных колебаний), равный 1/з от номинального. Для всех пяти приводов Кр > [кр]. Кроме того, в пользу надежности муфт относятся принятые в расчете допущения: нити корда, призванные воспринимать нагрузку противоположно расчетной, не участвуют в передаче нагрузки; расчетную нагрузку не несут протектор и поверхностный слой резины.
Для проверки расчетных параметров в экспериментальных условиях и реальной
эксплуатации изготовили три муфты. Они прошли испытания сначала на стендах лаборатории, затем были установлены взамен штатных в приводы компрессора (2 шт.) на тепловозе ТГМ4Б, а также генератора отопления (1 шт.) на автомотрисе АЧ2 (рис.7).
|
Рис. 7. Установка муфты с доработкой монтажа генератора отопления на автомотрисе АЧ2: 1 — упругая муфта; 2 — штифт; 3 — фланец; 4 — шпилька с гайкой, шплинтом и шайбой Гровера; 5 — шайба с отгибными лапками; 6 — болт с шайбой и стопорной проволокой Примечание: детали А и Б — со штатной установкой |
Три резинокордные оболочки ЭМ320*80 для муфт (в двух исполнениях с одинаковыми геометрическим размерами, но разным порядком укладки элементов оболочки перед вулканизацией) выделило ЗАО «Петрошина» (г. Санкт-Петербург). Основные технические характеристики данных оболочек: исполнение I — Мн = 90 кгс*м при nmax = 2200 об/мин; исполнение II — Мн = 90 кгс*м при nмах = 3260 об/мин.
Установка муфты на ТГМ4Б — взаимозаменяемая со штатной по присоединительным размерам и крепежу, разница только в осевом размере. Штатный размер 124+3-2 при муфте с резинокордной оболочкой 320x80-88+3-2.
На автомотрисе АЧ2 одновременно доработали монтаж генератора. Под болты его крепления на гидропередаче дополнительно установили шайбы с отгибными лапками. Для замены штатной муфты на новую с резинокордной оболочкой ЭМ320*80 потребовалось изготовить фланец генератора и доработать фланец приводного редуктора, а также различный крепеж.
Получены следующие результаты испытаний. Среднее значение осевой жесткости — 12... 13 кгс/мм. Этот показатель оказывает влияние на осевые силы при вращении. Крутильная жесткость в диапазоне нагрузок от 30 до 90 кгс*м находится в пределах 1450...1690 кгс-м/рад и используется для определения образующихся на муфте усилий от крутильных колебаний во всем диапазоне частоты вращения.
Зависимость деформаций бортов оболочки от нагрузки имеет ярко выраженный нелинейный характер. Данную зависимость учитывают при расчете узла крепления оболочки во фланцах. Радиальная жесткость составляет 32 — 37 кгс/мм. Этот показатель используют при назначении точности монтажа механизмов, соединяемых муфтой. Осевые силы при вращении зависят от установочного осевого размера муфты и числа ее оборотов. Минимальный ее осевой размер — 80... 82 мм. В этом случае осевые силы при n = 3260 об/мин будут равны 120... 138 кгс.
|
Рис. 8. Запись процесса затухания колебаний, возбужденных ударной нагрузкой |
Момент потери устойчивости My позволяет по одному из известных методов определить для муфты с РКО номинальный момент Мн = 0,5Му. В частности, для муфты с РКО 320x80 его величина составляет: Мн =0 ,5 (223... 225) = 112,5... 127,5 кгс. Массу (т = 14,95 кг) и момент инерции (0 = 1,636 кг*см*с2) муфты использовали также при расчетах и конструкторской разработке. Относительное демпфирование (у = 1,35... 1,45) установили, пользуясь записью процесса затухания колебаний (рис. 8), возбужденных парной нагрузкой, по формуле ψ = 2ln[φn/(φп+1)]. Параметр учитывали при расчетах по определению динамических нагрузок на муфте по системе двух масс. Стендовые испытания показали устойчивую работу муфт в диапазоне частоты вращения от 0 до 3260 об/мин. Предполагаемый дефект — отслоение протектора от каркаса для муфты с РКО 320x80 исполнением I не обнаружили. В статическом и в режимах вращения подтвердились расчетные показатели. Получены дополнительные технические характеристики, необходимые для конструкторской разработки муф1 РКО. Эксплуатационные испытания муфт в приводах компрессора на ТГМ4Б и генератора отопления на автомотрисе 42 подтвердили их расчетную надежность в работе.
Рис. 9. Тяговая единица дизель-поезда ДЛ2 (а — схема, б — вид сверху):
1— дизель М787; 2 — муфта с резинокордной оболочкой 520x150; 2 — муфта с резинокордной оболочкой 520x150; 3 — гидродинамический привод вентилятора охлаждения; 4 — муфта втулочно-пальцевая; 5 — генератор отопления ГСО-120-4 (N = 120 кВт, nmax = 3220 б/мин); 6 — гидропередача ГП1050/211; 7 — муфта с резинокордной оболочкой 360x100 привода стартер-генератора; 8 — редуктор; 9 — электродвигатель 2Л2КУХ2 (N = 37 кВт, n = 1450 об/мин); 10 —упругая муфта с резинокордной оболочкой 360x100; 11 —компрессор ВУ-3,5; 2 — стартер-генератор 5ПСГУХЛ (N = 15 кВт, п = 2875 об/мин); 13 — втулочно-пальцевая муфта; 14 — маслоохладитель; 15 — вспомогательный генератор Кг-19 (N = 15 кВт). Примечание: муфты 2 — главный привод, 4, 7, 10 и 13 — вспомогательный
Муфта с резинокордной оболочкой ЭМ320х80 охватывает весь скоростной диапазон по частоте вращения во вспомогательных приводах тепловозов, дизель-поездов, автомотрис и других транспортных машин. В связи с ее преимуществом перед существующими муфтами она может быть единой для вспомогательных приводов, в частности, на дизель-поезда ДЛ2, где из-за отсутствия высокооборотной муфты с РКО установлены муфты различной конструкции (рис. 9), что усложняет их обслуживание в эксплуатации.
По результатам опытного монтажа трех муфт выявлена простота замены штатных муфт, а также их экономичность. Отработана конструкторско-техническая и эксплуатационная документация, которой можно пользоваться как в случае замены штатных муфт на тяговых единицах, так и при новых разработках.[3]
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
