Расчетно-экспериментальная оценка работоспособности роликовых механизмов свободного хода

Роликовые механизмы свободного хода функционируют в приводах машин при большой частоте включения и значительных динамических нагрузках. Определение их работоспособности обычно ограничено расчетом по максимальным нормальным или касательным напряжениям, возникающим в местах контакта роликов и внутренней звездочки, а оценку других важных параметров, например долговечности, как правило, не выполняют. Проведено исследование влияния усталостной прочности внешней обоймы на надежность роликовых механизмов свободного хода с применением расчетно-экспериментального подхода. В качестве исследуемого фактора принят доверительный интервал наработки на отказ, а в качестве независимого фактора — коэффициент запаса усталостной прочности. Установлено, что влияние коэффициента запаса усталостной прочности на нижнюю границу наработки на отказ характеризуется зависимостью, близкой к экспоненциальной. Показано, что необходимая работоспособность роликовых механизмов свободного хода обеспечивается при значении коэффициента запаса усталостной прочности внешней обоймы в пределах 1,5…2,0. Дальнейшее увеличение запаса усталостной прочности приводит к дополнительному повышению расхода материала и массы механизма без существенного увеличения его надежности. Результаты исследований можно использовать при прогнозировании ресурса работы роликовых механизмов свободного хода.

Литература

[1] Orthwein W.C. Clutches and brakes: design and selection. New York, Basel, Marcel Dekker, 2004. 330 p.

[2] Childs Peter R. N. Mechanical design. Oxford, Butterworth-Heinemann, 2004. 358 p.

[3] Архангельский Г.В., Архангельский А.Г. Роликовые механизмы свободного хода. Одесса, Наука и техника, 2009. 92 с.

[4] Ряховский О.А., Иванов С.С. Справочник по муфтам. Ленинград, Политехника, 1991. 384 с.

[5] Scirè Mammano G., Dragoni E. Modelling and validation of a continuous rotary motor combining shape memory wires and overrunning clutches. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 2016, vol. 27, is. 14, pp. 1976–1988.

[6] Imran M.N., Baharom M.B. Simplified modelling method to predict output speed of an overrunning clutch using ADAMS/Solver subroutine. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2016, vol. 11, is. 22, pp. 13038–13041.

[7] Aliukov S., Keller A., Alyukov A. Design and calculating of relay-type overrunning clutch. SAE Technical Paper, 2016, 2016-01-1134, doi: 10.4271/2016-01-1134.

[8] Ding H. Periodic responses of a pulley-belt system with one-way clutch under inertia excitation. Journal of Sound and Vibration, 2015, vol. 353, pp. 308–326.

[9] Wei W., Zhou Q., Liu S.-C., Yan Q.-D. Transient dynamic analysis and comparison on wedging processes of overrunning clutches with different contact surfaces. Journal of Beijing Institute of Technology (English Edition), 2015, vol. 24, is. 2, pp. 207–212.

[10] Liu Z., Yan H., Cao Y. Design and analysis of logarithmic spiral type sprag one-way clutch. Journal of Central South University, 2015, vol. 22, no. 12, pp. 4597–4607.

[11] Иванов А.С., Ермолаев М.М., Куралина Н.Н., Седова Л.А. Конструирование муфт свободного хода редукторов. Вестник машиностроения, 2014, № 10, с. 3–7.

[12] Хабрат Н.И. Силовое взаимодействие деталей в роликовой обгонной муфте. Вестник машиностроения, 2011, № 7, с. 33–37.

[13] Kang S.K., In H.K., Cho K.-J. Design of a passive brake mechanism for tendon driven devices. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 2012, vol. 13, is. 8, pp. 1487–1490.

[14] Xue T. Application research of a new overrunning clutch in belt conveyor. Advanced Materials Research, 2012, vol. 479–481, pp. 890–893.

[15] Liu K., Bamba E. Analytical model of sliding friction in an overrunning clutch. Tribology International, 2005, vol. 38, is. 2, pp. 187–194.

[16] Решетов Д.Н., Иванов А.С., Фадеев В.З. Надежность машин. Москва, Высшая школа, 1988. 238 с.

[17] Когаев В.П., Дроздов Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин. Москва, Высшая школа, 1991. 319 с.

[18] Золотов И.А., Шарков О.В. Расчет напряжений и деформаций внешней обоймы роликовых механизмов свободного хода. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017, № 1, с. 37–49. Available: http://technomag.edu.ru/jour/article/view/925/913, doi:10.7463/0117.0000925.