 |
Проектирование карданных телескопических валов
|
|
|
|
В приводах горных машин для передачи крутящего момента к исполнительным органам и активным движителям широко используются карданные телескопические валы (КТВ). Они представляют собой разновидность соединительных муфт, обеспечивающих кинематическое соединение валов, расположенных на значительном расстоянии друг относительно друга, а также перемещающихся вместе с шарнирно закрепленными составными частями машины или агрегата. КТВ состоит из трех основных частей, т. е. двух одинаковых карданных шарниров, соединенных телескопическим валом. Карданный шарнир, включающий две однотипные вилки, соединенные крестовиной с игольчатыми подшипниками, обладает существенным недостатком – при перекосе осей наблюдается не синхронное вращение ведомых частей относительно ведущих в пределах одного оборота.
Для обеспечения нормальной эксплуатации КТВ в составе машины необходимо на стадии проектирования и сборки соблюдать три условия:
- оси вращения ведущего и ведомого вала должны быть параллельны;
- однотипные вилки двух карданных шарниров должны быть расположены в одной плоскости;
- во время соединения частей телескопического вала необходимо совмещать метки, которые нанесены во время балансировки.
КТВ с компактными вилками (автомобильного типа) допускают перекос оси телескопического вала относительно ведущего и ведомого хвостовиков в рабочем режиме до 70, а кратковременный максимальный угол - до (15…17)0. При использовании удлиненных вилок (тракторного типа) - максимальный угол - до 400.
Допустимая нагрузка на игольчатый подшипник карданного шарнира -
, кН
где zp - число роликов в игольчатом подшипнике; lp dp - длина и диаметр ролика, м; n – частота вращения вала, с-1.
|
|
|
Допустимый крутящий момент для карданного шарнира –
, кН·м
где h – расстояние между цапфами крестовины, м.
Во время работы КТВ происходит осевое перемещение сопряженных частей в телескопическом соединении, которое вызывает дополнительные осевые и радиальные нагрузки на подвижные опоры (подшипники):
- осевая 
; - радиальная 
,
где dср – средний диаметр шлицевого соединения, м; f - коэффициент трения в телескопическом соединении по боковым поверхностям.
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ГОРНЫХ МАШИНАХ
Колебания машин
Колебания – это движения с определенной степенью повторяемости во времени. Они характеризуются периодом, частотой и амплитудой.
Период (t) колебания – время, в течение которого каждая точка колеблющегося тела совершает одно полное колебание, с. Частота (n) – число полных колебаний, совершаемых телом за одну секунду, Гц=1 колебание в секунду. Амплитуда (А) – расстояние от крайнего положения колеблющегося тела до среднего положения (положение равновесия), м.
Колебания подразделяются на низкочастотные (n<20Гц) и высокочастотные (n³20Гц – вибрации).
Подвижная система, выведенная из равновесия и предоставленная сама себе (в отсутствии вынуждающей силы), совершает затухающие колебания с собственной частотой n0. При наличии внешней периодической силы система колеблется с частотой n вынуждающей силы, оказывая ей тем меньшее сопротивление, чем ближе отношение n0/n к единице, при этом амплитуда А интенсивно увеличивается и процесс может перейти в резонанс.
Периоды собственных колебаний некоторых систем:
а) математический маятник (груз, подвешенный на нерастяжимой нити) –
;
б) вертикальные колебания груза на пружине – 
;
в) консольная балка с грузом на конце - 
;
г) двухопорная балка с грузом на середине пролета - 
,
где l – длина подвеса; g – ускорение свободного падения; m – масса груза;
|
|
|
с – жесткость пружины; f и f1 – прогиб балки на свободном конце и по середине.
В деталях машин происходят крутильные колебания, вызывающие деформации и напряжения кручения. Данная крутильная колебательная система включает в себя упругий вал определенной длины с закрепленными на его концах сосредоточенными массами. Если вал с закрепленными массами закрутить на некоторый угол и предоставить системе свободу, то концевые массы вала станут совершать относительно некоторого неподвижного сечения вала затухающие крутильные колебания навстречу друг другу. Период крутильных колебаний –
,
где l – расстояние между центрами масс; Iв –полярный момент инерции площади сечения вала; sв – модуль сдвига материала вала; I1 и I2 – моменты инерции масс, находящихся на концах вала.
|
|
|
