В.О. Проценко

Херсонський національний технічний університет

Канатні муфти з керованими характеристиками: перспективи та проблеми

В теперішній час, у зв’язку зі збільшенням робочих швидкостей, виникла потреба в застосуванні в муфтах приводів пружних елементів, які б характеризувалися високою енергоємністю та здатністю до дисипації енергії при нелінійній характеристиці. Таким характеристиками володіють сталеві канати, що привело до їх розповсюдження в якості пружно-демпфуючих елементів у багатьох сферах машинобудування [1]. Авторами [2] підкреслена перспективність застосування канатів у муфтах та виконане прогнозування розвитку канатних муфт. Основними характеристиками пружно-демпфуючої муфти є жорсткість, енергоємність та демпфуюча здатність.

Автором за рахунок виконання теоретичних та експериментальних досліджень [3, 4] розроблених і виготовлених дослідних зразків канатних муфт було встановлене наступне:

1. Муфти мають нелінійну характеристику, яка залежить від зміщень при яких вони працюють;

2. Муфти характеризуються значною енергоємністю, яка також залежить від зміщень;

3. Демпфуюча здатність муфт залежить від довжини, кількості та конструкції канатів застосованих в якості пружних елементів.

Так, дисипація енергії у муфті з осьовою паралельною установкою прямих канатів за умови рівномірного розподілу навантаження між канатами складе:

,

(1)

де ρ₀ – радіус кривизни каната;

l – відстань між напівмуфтами;

z – кількість канатів у муфті;

b – трибожорсткість кожного каната.

Трибожорсткість кожного каната, за даними досліджень
проф. В.А. Малиновського [5], складає:

,

(2)

де а₁ і а₂ – дослідні коефіцієнти для застосованого в муфті каната, віднесені до одиничного діаметру;

σ_р – середнє напруження розтягнення в дротах каната;

d_к – діаметр каната.

Дослідженнями авторів [6] встановлено, що дисипативні показники сталевих канатів зростають зі зниженням температури. Так, для каната ТК конструкції 6×19 (1+6+12) + о.с. дослідні коефіцієнти при температурі +20 ˚С складають а₁ = 0,367 і а₂ = 5,07 МПа, при температурі -15 ˚С, а₁ = 0,838 і а₂ = 17,90 МПа, при температурі -30 ˚С, а₁ = 0,523 і а₂ = 33,50 МПа, що створює умови до синтезу кріомуфт керованої демпфуючої здатності.

З роботи [7] очевидно, що розсіяння енергії в механічній системі з канатами залежить від кількості їх згинів, що формує додаткові умови для створення механічних демпфуючих муфт на базі канатних систем.

Експериментальними дослідженнями автора встановлено що жорсткість та енергоємність залежать від зміщень напівмуфт із канатами. Ця властивість може стати джерелом для створення муфт зі зміною вказаних параметрів за рахунок надання напівмуфтам керованих зміщень.

Дослідження виконані проф. Б.В. Малигіним підтверджують позитивний вплив магнітно-імпульсної обробки на міцність та довговічність ріжучого інструменту та деталей машин. Можливість керування параметрами пружних муфт за рахунок магнітного поля є перспективним напрямком через свою порівняну простоту, але потребує досліджень і підтвердження.

Література:

1. Мулов Д.В. Экспериментальные исследования упруго-демпфирующих свойств кольцевых канатных демпферов // Наукові праці Донецького національного технічного університету. – 2008. – Вып. 16. – С. 198-203.

2. Проценко В.О. Прогнозування розвитку рухомих пружно-компенсуючих муфт з металевими пружними елементами / В.О. Проценко,
В.О. Настасенко, М.Е. Тернюк // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Тем вип.: Проблеми механічного приводу. – Харків: НТУ «ХПІ». – 2010. – Вип. 26 – С. 112-124.

3. Проценко В.О. Технологічні конструкції муфт обладнання підприємств будівельних матеріалів / В.О. Проценко, К.В. Луняка, В.О. Настасенко,
А.Ю. Веремєєнко // Вісник Херсонського національного технічного університету. – Херсон: ХНТУ. – 2010. - № 1(37) – С. 138-144.

4. Проценко В.О. Експериментальні дослідження статичної жорсткості з’єднувальних муфт з осьовою установкою прямих канатів / В.О. Проценко // Вісник Хмельницького національного університету. – Хмельницький: ХНУ. – 2010. - № 4 (160) – С. 38-44.

5. Малиновский В.А. Жесткостные потери на блоках / В.А. Малиновский // Строительные и дорожные машины. – 1984. – №. 10. – С. 24-26.

6. Кузьмин Г.В. Влияние низких температур на диссипативные свойства пары стальной канат-блок / Г.В. Кузьмин, В.А. Малиновский, М.Н. Левченко // Строительные и дорожные машины. – 1985. – №. 8. – С. 28-29.

7. Малиновский В.А. О диссипативных характеристиках стальных канатов в задачах динамики машин / В.А. Малиновский // Теория механизмов и машин. – 1989. – Вып. 46. – С. 98-102.

8. Малыгин Б.В., Бень А.П. Магнитное упрочение изделий (теория и практика).- Херсон: Издательство Херсонского государственного морского института, 2009.- 352 с.