УДК 621.85 : 53.082

Экспериментальное определение нагрузок, действующих в роликовых цепных передачах

 

Experimental determination of loads operating in roller chain drives

 

Мевша Н.В., Пунтус А.В. (Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар, РФ)

Mevsha N.V., Puntus A.V. (Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia)

 

Рассмотрены средства и методы определения нагрузок в роликовых цепных передачах

Considered the facilities and methods to determine the loads in roller chain drives

 

Ключевые слова: передачи цепные, нагрузки, эксперимент, система измерительная

Key words: chain drives, load, experiment, instrumental system

 

При проведении исследований механических передач необходима экспериментальная проверка теоретических положений. Исследуемые процессы могут быть как плавноменяющиеся, так и быстротекущие. Исследование последних затруднено их скоротечностью. Для регистрации таких процессов используется ЭВМ с АЦП, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой код для записи на жесткий диск ЭВМ информационного сигнала [1].

На кафедре технической механики и гидравлики КубГТУ для регистрации динамических нагрузок, действующих в цепной передаче, создана измерительная система [2], блок-схема которой приведена на рисунке 1.

Система состоит из датчика усилий, электронного усилителя, токосъемника – устройства обеспечивающего передачу электрического сигнала от подвижного усилителя к неподвижной части – плате АЦП, установленной в ЭВМ. Кроме того, в состав системы входят оптико-электронные блоки датчика поворота звездочки на угловой шаг и датчика выхода тензозвена с ведомой звездочки на ведущую ветвь, которые осуществляют разметку регистрируемого процесса по углу поворота ведущей звездочки на угловой шаг и метку положения тензометрического звена в цепном контуре. Включение измерительной системы на регистрацию исследуемого процесса осуществляется командной кнопкой "Запись". Для записи динамических нагрузок в память ЭВМ разработана программа для ЭВМ под плату АЦП L-264 для регистрации динамических процессов (свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ №2012610914, зарегистрирована 20.01.2012). Таким образом, осуществлены две задачи эксперимента: регистрация и хранение данных.

 

 

Рисунок 1 – Блок-схема измерительной системы для регистрации динамических нагрузок, действующих в цепной передаче

 

Исследование нагрузок, действующих в звене цепи, производили на испытательном стенде ЭЦС-68 в лаборатории кафедры технической механики и гидравлики Кубанского государственного технологического университета. Кинематическая схема стенда приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Кинематическая схема испытательного стенда для исследования цепных передач

Первая задача обработки – это задача визуализации, отображения осциллограммы процесса. Для этого на кафедре разработана соответствующая программа, позволяющая просмотреть данные как по одному, так и по нескольким каналам одновременно.

Типовая осциллограмма записи динамических нагрузок в звене цепи приведена на рисунке 3, на котором показана также схема цепного контура передачи.

 

Рисунок 3 – Типовая осциллограмма записи нагрузок в цепной передаче: n1=240 мин-1, F1 = 360 даН, W=124, z1=z2=18, at=53

 

Данные осциллограммы позволяют определять усилия в холостой и ведущей ветви, для этого применяют формулу

,

где   Kd – коды АЦП.

На приведенной осциллограмме (рисунок 3) имеются отметки поворота звездочки на угловой шаг. По данным отметкам можно определить фактическую частоту вращения ведущего вала. Для более точного расчета отсчитаем десять периодов этих отметок и находим номера отсчетов начала К1 и конца К2 десяти периодов. Формула для определения фактической частоты вращения n1, мин-1, имеет вид:

 

,

 

где   h – период квантования, мкс;

z1 – число зубьев ведущей звездочки.

Фактическую частоту вращения можно определить и по отметкам выхода тензозвена на рабочую ветвь. Найдем номера отсчетов фронтов первой К1 и второй К2 отметки. В этом случае формула для определения частоты вращения n1, мин-1, будет иметь вид:

 

,

где   W – число звеньев в замкнутом контуре.

Среднее усилие в звене на рабочей ветви цепи определяли с использованием ЭВМ как среднее арифметическое усилий при пробеге звена по рабочей ветви от момента выхода тензозвена из зацепления с ведомой звездочкой (точка 2, рисунок 3) до момента входа в зацепление с ведущей звездочкой (точка 3). Момент выхода тензозвена на рабочую ветвь определяли по соответствующей отметке на осциллограмме, момент входа на ведущую звездочку – отсчетом от отметки выхода тензозвена на рабочую ветвь такого количества отметок поворота звездочки на угловой шаг, которое соответствует числу звеньев в рабочей ветви.

Частоту, вызванную граненностью звездочек, определяли, как:

 рад/с;

Гц.

Разработанная измерительная система для регистрации динамических нагрузок, действующих в цепной передаче, и ее программная поддержка, обеспечивают оперативную запись исследуемого процесса на жесткий диск ЭВМ в реальном времени, отображение его на экране монитора и оперативную обработку массива данных.

 

Список использованных источников

1. Олссон Г. Цифровые системы автоматизации и управления/ Г. Олссон, Д. Пиани. – СПб.: Невский Диалект, 2001. – 557с.

2. Мевша Н.В. Методы исследования и оценки технического состояния цепных передач. Дисс. … канд. техн. наук. – Краснодар, 2005. – 213 с.