Точность срабатывания адаптивной фрикционной муфты с раздельным силовым замыканием

Введение. Ранее было установлено, что повышение точности срабатывания адаптивной фрикционной муфты (АФМ) второго поколения принципиально возможно только за счёт увеличения коэффициента усиления (КУ) обратной связи. В базовом варианте АФМ второго поколения увеличение КУ, по условиям работы, невозможно сверх некоторой предельной величины [1], что ограничивает точность её срабатывания. Разработка теоретических предпосылок использования в АФМ второго поколения раздельного силового замыкания пар трения основной фрикционной группы (ОФГ) и дополнительной фрикционной группы (ДФГ) выявили возможность увеличения КУ.

В работе была поставлена задача изучения влияния конструктивных параметров на точность срабатывания АФМ второго поколения с раздельным силовым замыканием при реализации нагрузочной характеристики в форме кривой, монотонно возрастающей в интервале изменения коэффициента трения.

Решение задачи. Исследуем влияние параметров АФМ на точность её срабатывания. Объект исследования — АФМ второго поколения с раздельным силовым замыканием показана на рис. 1 в виде принципиальной схемы.

* Работа выполнена при финансовой поддержке «АСП-Композит».

Две соосные одна другой полумуфты 1 и 2 кинематически связаны между собой фрикци- онными группами:

– ОФГ, состоящей из дисков 3 и 4, а также нажимного диска 5;

– ДФГ, включающей нажимной диск 5 и диск 6.

Тело качения 7, входящее в состав управляющего устройства (УУ) обратной связи, расположено в скошенном гнезде, выполненном на торцах нажимного диска 5 и упорного диска 8, закрепленного на полумуфте 1 (сечение А‒А).

Общее силовое замыкание пар трения ОФГ и ДФГ осуществляется пружиной 9, передающей усилие через упорный подшипник 10, а силовое замыкание пар трения ОФГ — дополнительно пружиной 11, опирающейся справа на жёсткий упор 12. Слева, между нажимным диском и пружиной 11, поставлен упорный подшипник 13.

Таким образом, пары трения 3‒4 ОФГ замыкаются усилиями пружин 9 и 11, а пары трения

ДФГ — только усилием пружины 9.

Используя известную из работы [1] формулу вычисления величины вращающего момента АФМ, запишем выражение для определения коэффициента точности исследуемого варианта муфты [2]:

K т

f max [ Z ( 1 + П ) + z ( 1 - Cf max ) ] [ 1 + Cf ™ ( Z — 1 ) f mn [z ( 1 + П ) + Z 1 ( 1 — C mn ) ] [ 1 + Cf max ( Z — 1 )

где f _min , f _max — соответственно минимальное и максимальное значения коэффициента трения; z — общее число пар трения ОФГ; z ₁ — число пар трения ДФГ; n — коэффициент: n = F _n11 IF_n ; F_n1 — сила натяжения пружины, осуществляющей замыкание пар трения ОФГ; F_п — сила натяжения пружины, осуществляющей общее замыкание пар трения ОФГ и ДФГ; С — КУ муфты.

Точность срабатывания адаптивных фрикционных муфт второго поколения в основном оценивается коэффициентом точности, представляющим отношение наибольшего и наименьшего крутящих моментов, при которых возможно срабатывание (2):

К т = Tm^ .                                       (2)

T min

Чаще всего, коэффициент точности больше единицы. Желательно, чтобы он был ближе к единице, так как в этом случае адаптивно-фрикционная муфта работает более надёжно и качество защиты выше.

Анализ соотношения (1) показывает, что величина K_т зависит от параметров z , z ₁ , n и С .

Приняв в качестве аргумента параметр C , исследуем влияние на точность срабатывания АФМ остальных указанных параметров.

График функции К т ( С ) при переменной величине z приведён на рис. 2.

Рис. 2. Зависимость коэффициента точности срабатывания от КУ C при n = var

Он построен на основе формулы (1) по следующим данным: f_min = 0,1, f max = 0,8, n = 10, z 1 = 1. Кривые 1-3 построены соответственно при z = 2; 4; 6.

Анализ графиков показывает, что:

– для всех кривых величина K_т уменьшается, приближаясь к единице, при увеличении C ;

– для одинаковых значений C величина K_т уменьшается при увеличении параметра z .

График функции К т ( С ) при переменной величине параметра z 1 показан на рис. 3. Кривые 1-3 построены по следующим исходным данным: f _min = 0,1; f max = 0,8; n = 16; z = 6 .

Рис. 3. Зависимость коэффициента точности срабатывания от C при z 1 = var

Кривые 1-3 построены соответственно при z 1 = 2; 3; 4.

Анализ графиков показывает следующее:

– для всех кривых величина K_т уменьшается, приближаясь к единице, при увеличении C ;

– параметр z ₁ слабо влияет на величину коэффициента K_т (кривые 1‒3 практически сливаются в одну общую кривую на поле графика).

График функции К т ( С ) при изменении величины параметра n показан на рис. 4.

Рис. 4. Зависимость коэффициента точности от C при z 1 = var

Кривые 1-3 построены по следующим данным: f _min = 0,1; f _max = 0,8; z = 6; z 1 = 2. Кривые 1-3 построены соответственно при n = 16; 17; 18.

Анализ графиков показывает, что:

• –    для всех кривых величина K_т уменьшается, приближаясь к единице, при увеличении C ;

• –    величина n слабо влияет на величину K_т (кривые 1‒3 практически сливаются в одну общую кривую на поле графика).

Сопоставление графиков на рис. 2 и рис. 4 показывает, что для получения наибольшей точности срабатывания АФМ с раздельным силовым замыканием необходимо: – принимать максимально возможное число пар трения ОФГ и величину C ;

• –    назначать величины параметров z ₁ и n в зависимости от требований конструктивно– компоновочного исполнения принципиальной схемы АФМ и достижения её оптимальной нагрузочной способности.

Результаты исследования могут быть использованы при расчетах и проектировании АФМ второго поколения с раздельным силовым замыканием для повышения её эксплуатационных характеристик.

Заключение.

• 1.    Наибольшее влияние на повышение точности срабатывания АФМ второго поколения с раздельным силовым замыканием оказывает число пар трения ОФГ и величина коэффициент усиления C .

• 2.    Параметры z (рис. 2) и n (рис. 4) не оказывают существенного влияния на точность срабатывания АФМ.