ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

В последние годы наметилась тенденция расширенного применения механизмов и передач с качающей шайбой, в частности идет активный процесс создания и исследования новых изделий с одной или двумя качающимися шайбами. Преимущества этих изделий - бесступенчатое регулирование в широком диапазоне частоты вращения ведомого вала (или двух ведомых валов) при постоянстве оборотов приводного вала; компактность устройства; возможность остановки ведомого вала при вращающемся приводном вале; плавные разгон и торможение исполнительных устройств. Наряду с этим в ряде случаев возможна раздача вращающего момента по бортам - перпендикулярно приводному валу - и реверс ведомого вала. Однако методы расчёта и конструирования передач с качающейся шайбой не отработаны, их создание производится интуитивно с последующей доводкой и отработкой в составе изделия. Поэтому разработка и практическое использование соответствующих установок для испытания передач с качающейся шайбой на стадии конструирования относится к числу актуальных научно-технических задач.

Установка для испытания передач с качающейся шайбой включает электродвигатель 1 (см. рисунок), объект испытаний 2, тормозное устройство 3, совмещённое с маховиком, муфты 4 и 5, установленные до и после передачи, тахогенераторы 6 и 7 соответственно двигателя и ведомого вала, панель управления 8. Оборудование смонтировано на общей раме 9. Объект испытаний включает корпус 10, размещённый в корпусе на подшипниках приводной вал 11, устройство 12 для автоматического регулирования выходных показателей, шарнирно закреплённую на приводном валу качающуюся шайбу 13 с цапфами 14. Качающаяся шайба - это довольно сложный самостоятельный механизм, который включает внутреннее кольцо, шарнирно связанное с приводным валом, подшипник качения, промежуточное кольцо, шарнирно связанное с наружной обоймой (указанные детали на рис не показаны). Цапфы 14 являются принадлежностью наружной обоймы. На цапфах смонтированы механизмы свободного хода (МСХ) 15, на которые, в свою очередь, посажены приводные конические зубчатые шестерни 16. Последние находятся в зацеплении с коническим зубчатым колесом 17 с цилиндрической ступицей 18. Ступица посредством фланца жёстко соединена с ведомым валом 19. На валу электродвигателя и на ведомом валу наклеены тензодатчики 20 для определения крутящих моментов.

В процессе испытаний передачи с качающейся шайбой, с помощью тормозного устройства 3 задаётся вращающий (тормозной) момент на ведомом валу 19. Передаточное отношение устройства достигается за счёт отклонения от вертикали качающейся шайбы 13. Передаточное отношение - это переменная величина, зависящая от угла 9 наклона шайбы в диапазоне О-30°. Чем больше уголq, тем меньше передаточное отношение; приq=0 передача не работает - ведомый вал не вращается. Это означает, что передача несёт дополнительную функцию муфты сцепления.С другой стороны, при незначительном отклонении шайбы от вертикали достигаются очень большие передаточные числаi200, что обеспечивает «ползучие» технологические угловые скорости ведомого вала 19, плавный разгон и торможение передачи. При работе на установившемся режиме возможные перегрузки предотвращает автоматическое устройство 12, которое уменьшает уголq(повышает числоi), за счёт чего снижается вращающий момент на ведущем валу 11. Если ведомый вал будет недогружен, то устройство 12 в автоматическом режиме уменьшит числоiи повысит частоту вращения этого вала.

При любом указанном значении углаqнаклона шайбы 13 (кромеq=0) наружная обойма с цапфами 14 совершает качательное движение. При повороте шайбы в одну сторону один из МСХ 15 заклинивается, вследствие чего проворачивается (с передачей вращающего момента) сопрягаемая с этим МСХ коническая шестерня 16, вторая коническая шестерня проворачивается вхолостую. Благодаря этому ведомое коническое колесо 17 (со ступицей 18 и ведомым валом 19) вращается непрерывно и передаёт момент. Некоторая неравномерность вращения ведомого вала сглаживается в МСХ 15, а также за счёт маховика тормозного устройства 3, упругости муфт 4 и 5, инерционности системы и т.п. В процессе этих эволюций записывают известными способами частоту вращения ведущего 11 и ведомого 19 валов (с помощью тахогенераторов 4 и 5), вращающие моменты на этих валах (с помощью тензодатчиков 20), определяют величину и характер изменения частоты вращения ведомого вала, вычисляют значения и диапазон изменения передаточных чисел i, оценивают стабильность работы передачи при больших числах i, варьируют жёсткостью муфт 4 и 5, величиной тормозного момента в устройстве 3, при необходимости изменяют маховой момент в этом устройстве, оценивают работу и диапазон действия автоматического устройства 12, определяют к.п.д. передачи на различных режимах работы и т.п. В итоге «доводят» показатели передачи до оптимальных значений, устанавливают экономичные режимы работы, оценивают надёжность и стабильность функционирования системы.