Обґрунтування параметрів запобіжних муфт гвинтових конвеєрів

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вирішенню наукової задачі підвищення ефективності функціонування гвинтових конвеєрів в екстремальних умовах експлуатації шляхом розроблення та обґрунтування раціональних параметрів запобіжної муфти шнекового робочого органу. Для вирішення поставлених задач проведено кінетостатичний аналіз роботи запобіжної муфти гвинтового конвеєра, на основі якого виведено аналітичні залежності зміни крутного моменту спрацювання в залежності від провертання півмуфт механізму на всіх етапах його роботи. Проведено розрахунок за контактними напруженнями, і встановлено взаємозв’язок між величиною контактних напружень та конструктивними параметрами елементів зачеплення запобіжної муфти гвинтового конвеєра. На основі дослідження динамічної моделі приводу із запобіжною муфтою встановлено вплив основних параметрів на динаміку спрацювання захисних механізмів. Із проведених експериментальних досліджень встановлено основні конструктивні параметри та характер величини максимального крутного моменту на всіх етапах спрацювання розробленої запобіжної муфти. Проведено виробничі випробування розробленої запобіжної муфти гвинтового конвеєра, а також встановлені його техніко-економічні показники. Диссертационная работа посвящена решению научной задачи повышения эффективности функционирования винтовых конвейеров в экстремальных условиях эксплуатации путем разработки и обоснования рациональных параметров предохранительной муфты винтового рабочего органа. Для решения поставленных задач проведено кинетостатический анализ работы предохранительной муфты винтового конвейера, на основе которого выведены аналитические зависимости изменения значений крутящего момента срабатывания в зависимости от проворачивания полумуфт механизма на всех этапах его работы. Установлены границы рациональных конструктивно-технологических параметров предохранительной муфты винтового конвейера. На основании проведенного расчета по контактным напряжениям выведено условия прочности на разных этапах работы предохранительной муфты конвейера, которые дают возможность подобрать материал полумуфт относительно допустимых максимальных напряжений на плоскостные контакта. Установлена взаимосвязь между их величиной и конструктивными параметрами элементов зацепления предохранительной муфты винтового конвейера. На основе исследования динамической модели привода с предохранительной муфтой установлено влияние основных параметров на динамику срабатывания защитных механизмов. Разработаны и изготовлены конструкции предохранительной муфты винтового конвейера и стендового оборудования с использованием программы Power Suite 2.5.0 и преобразователя частоты Altivar 71 для проведения экспериментальных исследований. Предложены методики проведения статических и динамических экспериментальных исследований по определению зависимости силовых показателей процесса срабатывания предохранительной муфты. Проведен сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований относительно значения крутящего момента при срабатывании предохранительной муфты винтового конвейера и отвод в осевом направлении рабочего органа для автоматического восстановления рабочего состояния. По результатам сравнения установлено, что теоретические исследования адекватно отражают реальные процессы срабатывания предохранительной муфты в экстремальных условиях эксплуатации. На основании проведенного многофакторного эксперимента получено регрессионную зависимость крутящего момента по определению влияния единичных факторов (угла наклона рабочего органа к горизонту , частоты вращения рабочего органа n, и времени роста момента сопротивления ). Установлено, что наибольшее влияние на величину крутящего момента имеет частота вращения вала рабочего органа n. Далее по интенсивности воздействия на значение момента является угол наклона рабочего органа к горизонту. И наименьшее влияние на величину крутящего момента имеет время роста момента сопротивления. На основе проведенных экспериментальных исследований выведены упрощенные аналитические зависимости для определения крутящего момента срабатывания предупредительной муфты относительно конструктивных параметров. Также представлены взаимосвязаны табличные данные рекомендованных конструктивных, кинематических и силовых параметров разработанной предохранительной муфты. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований определены пути дальнейшего совершенствования предохранительных муфт винтовых конвейеров. Проведены производственные испытания разработанной предохранительной муфты винтового конвейера, а также установлены его технико-экономические показатели. На основании проведенного комплекса теоретических и экспериментальных исследований предложена методика проектирования предохранительных муфт. The thesis deals with the solution of such a scientific problems as improving the efficiency of the functioning of screw conveyers in the extreme conditions of their operation by means of the development and the substantiation of the rational parameters of the safety clutch of a screw conveyer working body. In order to solve this problem, kinetostatic analysis of the operation of the safety clutch of a screw conveyor was conducted, and on the basis of this analysis analytical dependences of the changes in the torque of the actuation depending on the rotation of the half-clutches of the mechanism at every stage of its operation were deduced. The calculation based on the contact stress was conducted and the interdependence between the value of contact stress and the mechanical parameters of the elements of the safety clutch of a screw conveyer was ascertained. Based on the investigation of the dynamic model of a drive with a safety clutch, the influence of the main parameters on the actuation of safety devices was determined. On the basis of experimental studies, basic mechanical parameters and the nature of the value of maximum torque at every stage of the actuation of a designed safety clutch were determined. Industrial testing of the designed safety clutch of a screw conveyer was conducted and its technical and economical indices were determined.