Расчет критической частоты вращения эталон-вала

4.1.4 Расчет критической частоты вращения эталон-вала

При вращении вала с диском, центр тяжести которого смещен на величину эксцентриситета, прогиб вала растет с увеличением угловой скорости, которая достигает критического значения при равенстве с собственной круговой частотой колебаний при изгибе [22]. Критическая частота вращения не зависит от эксцентриситета и не может быть изменена даже самой тщательной балансировкой.

Для расчета критической частоты вращения эталон-вала представим его, как и ранее, состоящим из двух независимых частей (L₁ и L₂), являющихся двухопорными.

Для двухопорного вала с k массами m минимальная критическая скорость определяется по формуле Релея [22]:

, (43)

где y – статический прогиб каждой массы, мм.

Статический прогиб двухопорного вала для данного вида нагружения:

, (44)

где a, b – координаты приложения нагрузки, мм.

 (мм),

 (мм).

Используя формулу (43), имеем:

=45 (1/с).

Таким образом, можем рассчитать критическую частоту вращения:

, (45)

 (об/мин).

Рабочую частоту вращения необходимо выбирать в пределах:

0,3n_кр < n_р < 0,7n_кр (46)

127 об/мин < 0,7430 об/мин или 127 об/мин < 300 об/мин,

n_р=127 об/мин.

Рабочая частота вращения эталон-вала меньше критической, резонанса его угловой скорости с собственной круговой частотой колебания при изгибе не происходит.

4.1.5 Выбор муфты, соединяющей тяговый вал с эталон-валом

Неуравновешенность вращающегося эталон-вала (дисбаланс рычагов шатунных шеек относительно общей оси вращения) создает в связанных с ним деталях дополнительные радиальные нагрузки. Эти силы вращаются вместе с эталон-валом, т.е. изменяют свое направление, создавая в опорах периодически изменяющуюся нагрузку, вызывая колебания [22]. Таким образом, появляется необходимость применения муфты, гасящей динамические нагрузки, передающиеся эталон-валом. Такой является муфта с резиновыми упругими элементами. Муфты упругие втулочно-пальцевые получили широкое распространение благодаря относительной простоте конструкции и удобству замены упругих элементов. Однако они имеют небольшую компенсирующую способность и при соединении несоосных валов оказывают достаточно большое силовое воздействие на валы и опоры, при этом резиновые втулки быстро выходят из строя [27].

Другим типом упругой муфты, гасящей колебания, является муфта с торообразной оболочкой. Она обладает большой крутильной, радиальной и угловой податливостью [27]. В качестве упругого элемента применяется резиновая оболочка. Муфта упругая с торообразной оболочкой применяется для соединения соосных валов с целью передачи крутящего момента, уменьшения динамических нагрузок и компенсации смещения валов. Допустимое осевое смещение составляет не более 2,5 мм, радиальное – не более 2 мм, угловое – не более 1 мм [1]. При предельно допустимых для муфты смещениях радиальная сила и изгибающий момент, возникающие из-за несоосности валов, невелики [27], поэтому при расчете валов этими нагрузками можно пренебречь.

Принимаем в качестве средства соединения тягового вала и эталон-вала муфту упругую с торообразной оболочкой 200-40-1.1 ГОСТ 20884.82.

Для уменьшения потерь мощности на трение и снижение интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, задиров, коррозии лучшего отвода теплоты трущихся поверхностей детали должны иметь надежную смазку. В настоящее время для смазки широко применяют пластические смазочные материалы ЦИАТИМ-201 и ЛИТОЛ-24, которые допускают температуру нагрева до 130˚. Поэтому в качестве смазочного материала принимаем пластическую смазку ЛКС-2 ТУ 38.4.01.71-80. Для подачи смазочного материала применяем пресс-масленку, масло через которую подают под давлением специальным шприцем.

В качестве уплотнительного устройства, применяемого для предохранения от вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, а также для защиты их от попадания влаги и пыли применяем манжеты резиновые армированные по ГОСТ 8752-79. Манжета состоит из корпуса, изготовленного из бензомаслостойкой резины, каркаса и браслетной пружины. Каркас придает манжете стойкость, а браслетная пружина стягивает уплотняющую часть, образуя рабочую кромку, плотно охватывающую поверхность вала, вследствие чего она(поверхность вала) должна иметь малую (точнее – оптимальную для данного случая) шероховатость R_а=0,2 мкм [27], причем оптимальный профиль микронеровностей имеет решающее значение.

Если при контакте со шлифовальной поверхностью резина “цепляет” за острые выступы и при самой высокой эластичности не может “затечь” в узкие, близко расположенные друг от друга впадины, то в случае контакта с обкатанной поверхностью она затекает во впадины и обтекает пологие выступы, отличающиеся большим радиусом и большим расстоянием друг от друга. Цепляющее, режущее действие микровыступов поверхности в таком случае минимально. Такой характер контактирования определяет уменьшение сил трения, снижение износа и потребляемой мощности. Поэтому в качестве способов обработки поверхностей под манжетные уплотнения рекомендуются методы ППД. Один из них – обкатывание является целью настоящего дипломного проекта.