Семен Я.В., к.т.н., Ріпка І.І., к.т.н., Рогульський О.В., магістрант

Львівський національний аграрний університет

вибір типу з’єдувальної муфти вала приводу віброзбурювача коливань тросового струшувача

Тросовий віброударний струшувач плодів [1] містить ексцентриковий віброзбуджувач з ударним механізмом, з’єднані за допомогою троса з петлею-захватом; агрегатується – з тракторами класу 1.4, насоси роздільно-агрегатної системи яких за продуктивністю і частотою обертання узгоджені з гідродвигуном. У структурній схемі тросового струшувача [2, 3] привід від вала гідродвигуна до вала ексцентрикового механізму віброзбурювача коливань передається через проміжний елемент – ланцюгову муфту (рис.). Вибір такого типу муфти у даному приводі зумовлений конструктивними особливостями вказаного вузла, а саме незначними його габаритами і масою, зручностями монтажу та демонтажу.

Проте, застосування у вказаному приводі гідродвигуна шестеренного типу ГМШ-32 зумовлює необхідність вибору типу з’єднувальної муфти, бо виведення з рівноваги та розгін системи “віброзбурювач коливань – дерево”, які супроводжуються миттєвим зростанням моменту опору струшуванню, вимагає певної крутильної податливості (жорсткості) та демпфірування привідних елементів. Особливо таке явище простежується при взаємодії віброзбурювача коливань тросового струшувача з плодовими деревами, діаметр штамбів яких змінюється в діапазоні 80-200 мм, а висота прикладання збурювального зусилля –0,3-0,5 м, оскільки плодові дерева вказаної розмірної групи характеризуються підвищеним коефіцієнтом жорсткості штамбів, який змінюється в інтервалі 114,59-473,31 Н/мм.

Ефективність знімання плодів тросовим віброударним струшувачем знижується внаслідок зменшення прискорень плодоносних гілок під час гідроударів в системі приводу, які виникають під час роботи гідросистеми в умовах виникнення пікових навантажень, що супроводжується перевантаженням її елементів. Цей недолік можна виправити, якщо замінити ланцюгову муфту на демпферну з пружним елементом, завдяки деформуванню якого забезпечується взаємне переміщення деталей муфти і компенсування зміщення осей ведучого і веденого валів.

Серед основних переваг пружних (демпферних) муфт [4] необхідно відмітити:

- ефективний захист від резонансних крутильних коливань, які виникають внаслідок нерівномірності обертання, що є характерним для циклічної роботи гідроприводу тросового струшувача;

- пом’якшення поштовхів та ударів, завдяки чому кінетична енергія удару частково поглинається й переходить в теплову, частково акумулюється пружними елементами, перетворюючись в потенціальну енергію деформації;

- забезпечення порівняно великого зміщення осей з’єднувальних валів та навантаження їх та їхніх опор меншими силами й моментами завдяки деформації пружного елемента муфти.

Пружні муфти можуть мати постійну (лінійну) та змінну (нелінійну) жорсткість. Жорсткість нелінійної муфти зростає із збільшенням деформації. Саме тому за незначних навантажень м’які нелінійні муфти працюють в одному режимі, а із зростанням навантажень мають більш жорстку характеристику. Так, у тросового струшувача з демпферною муфтою у приводі віброзбурювача, пропорційно до навантажень змінюється і власна частота системи – критична частота обертання вала гідродвигуна віброзбурювача коливань також зростає, що є вагомим чинником для забезпечення агротехнічно-встановленої частоти коливань плодових дерев.

Демпферна муфта має переваги під час виведення системи «струшувач – дерево» з положення рівноваги (вмикання гідроприводу) та її зупинки (вимикання гідроприводу). Перший із вказаних періодів роботи системи характеризується великим моментом опору струшування М_стр, подолати який повинен крутний момент на валу гідродвигуна М_гд, створюваний силовим потоком робочої рідни. Після зупинки гідроприводу (переведення важеля керування золотником у нейтральне положення) вал гідродвигуна зупиняється. В цей момент на нього діють всі махові обертові та поступальні маси елементів віброзбурювача коливань і дерева. Саме наявність демпферної муфти пом’якшує можливий гідроудар та згладжує пікові навантаження елементів гідроприводу.

Серед муфт з металічними пружними елементами доцільно виділити муфти з пакетами пластинчастих пружин. Вони мають лінійну або нелінійну характеристику, служать для передачі значних крутних моментів і, відзначаючись досить хорошою компенсувальною здатністю, можуть працювати в широкому температурному інтервалі. Поряд з цим, вказані муфти досить складні за конструкцією й вимагають постійного контролю в процесі експлуатації.

Доволі широкого поширення, особливо у важкому машинобудуванні, набули муфти зі змієподібними пружинами. Вони відрізняються високою надійністю роботи і малими габаритами, але їх також потрібно постійно контролювати.

Особливе місце в сучасному машинобудуванні займають демпферні муфти з неметалічними, переважно гумовими, пружними елементами. Вони прості за конструкцією і дешеві у виготовленні, не вимагають постійного догляду та мають хороші електроізоляційні та компенсувально-демпфувальні властивості. Використовуються муфти вказаного типу переважно для передачі малих або середніх крутних моментів, через порівняно низьку пружність їх гумових елементів.

Найпростішими за конструкцією є муфти з гумовою зірочкою, виступи якої розміщені між кулачками металевих (чавунних або стальних) півмуфт і працюють на стиск під дією крутного моменту. Застосовують муфти вказаного типу у вузлах, режим роботи яких характеризується незначними навантаженнями.

Високою крутильною податливістю відзначаються муфти пальцеві з пружним диском «Страфлекс» та «Юбофлекс» (Франція), «Мегіфлекс», «Доппельфлекс» (Німеччина). Кожна з конструкцій має свої особливості [3], але спільним для них є те, що в процесі експлуатації вони не вимагають особливого догляду й передбачають просту заміну пружного елемента. Підвищення довговічності вказаних муфт досягається армуванням отворів під пальці, а навантажувальна здатність дисків – вулканізацією армованих деталей.

Натомість, у муфти «Кардафлекс» (Франція) півмуфти з’єднані гумово-металічним пружним елементом – зовнішній фасонний металевий корпус та внутрішня трикутна металева частина з привулканізованою в трьох частинах гумою. Під дією крутного моменту гума працює на зсув і стиск, що дозволяє за малої крутильної жорсткості передавати значні навантаження, а наявність провулканізованої гуми усуває тертя окремих її деталей.

Муфти з тороподібним пружним елементом мають гумово-кордову оболонку, термін експлуатації якої в кілька разів більший за гумову. Муфти цього типу відрізняється високими компенсувальними властивостями, здатністю зменшувати динамічні навантаження завдяки малій крутильній жорсткості. Поряд з цим, вони відрізняються підвищеними розмірами по діаметру і виникненням осьових навантажень на опори валів внаслідок дії на пружний елемент відценрових сил.

Таким чином, проведений огляд існуючих конструкцій демпферних муфт дозволяє зробити висновок, що для приводу вала ексцентрикового механізму віброзбурювача коливань доцільно використати муфту з двома металевими півмуфтами, стягненими болтами та з пружним елементом між ними.

Бібліографічний список

1. Шевчук Р.С., Крупич О.М., Гошко З.О. Тросовий віброударний струшувач плодів //Інформаційний листок Львівського МТЦНТІ, №053-93НТД. –4 с.

2. Семен Я.В., Рибарук В.Я., Крупич О.М. Обґрунтування структурнoї схеми плодознімального засобу струшувального типу //Вісн. Львів. держ. агр. у-тету. Сер. Агроінженерні дослідження –2001 –№5. с. 110-116.

3. Патент МПК 7А01Д 46/26 Плодознімальна машина (Україна) / Миронюк О.С., Шевчук Р.С., Паславський Р.І, Семен Я.В. –№2002053745; Заявл. 07.05.2002. Опубл. 15.01.2003. Бюл. №3.

4. Поляков В.С., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. Справочник по муфтам /Под ред. В.С. Полякова, 2-е изд., испр. и доп. –Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1979. –344 с., ил.