Анализ условий бесконтактного движения эксцентриковых механизмов свободного хода

Механизмы свободного хода находят применение в кинематических цепях технических систем различного функционального назначения. При свободном ходе таких механизмов необходимо гарантировать отсутствие контакта их рабочих элементов для уменьшения потерь на трение и износа. Одновременно надо обеспечить минимальное значение угла холостого поворота, влияющее на точность и время срабатывания кинематической цепи, в которой установлен механизм. Рассмотрена задача анализа и определения геометрических условий, позволяющих обеспечить радиальный зазор между рабочими элементами эксцентриковых механизмов свободного хода зацеплением при свободном ходе. Для решения поставленной задачи предложена расчетная схема и получена математическая модель, описывающая взаимосвязь между геометрическими параметрами механизма. Установлен характер влияния основных геометрических параметров (эксцентриситета, радиального зазора, модуля и др.) на значение угла холостого поворота. Показано, что при проектировании значения модуля и зазора следует выбирать минимально допустимыми с учетом обеспечения нагрузочной способности и условия сборки. Эксцентриситет можно назначать исходя из требований технологии изготовления.

Литература

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

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

[3] Гончаров А.А. Самотормозящиеся клиновые механизмы свободного хода. Волгоград, Изд-во ВолгГТУ, 2015. 200 c.

[4] Yuming C., Hongzhi Y., Zhihui L., et al. Dynamic analysis of a wrap-spring one-way clutch in spur gear system and its parameters effect. Int. J. Acoust. Vib., 2017, vol. 22, no. 3, pp. 395–402, doi: https://doi.org/10.20855/ijav.2017.22.3485

[5] Liu Z-H., Yan H-Z., Cao Y-M., et al. The effect analysis of geometry and load parameters on contact stiffness of sprag one-way clutch. AER, 2017, vol. 105, pp. 84–93.

[6] Aliukov S., Keller A., Alyukov A. Design and calculating of relay-type overrunning clutch. SAE Tech. Paper, 2016, no. 2016-01-1134, doi: https://doi.org/10.4271/2016-01-1134

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

[8] Попов А.В. Анализ распределения напряжений в механизме свободного хода клинового типа повышенной нагрузочной способности. Известия ВолГТУ, 2015, № 8, с. 110–112.

[9] Бондалетов В.П., Медведев В.И., Петров А.В. Оценка надежности механизмов свободного хода в составе импульсной механической бесступенчатой передачи. Вестник машиностроения, 2010, № 10, c. 35–37, doi: https://doi.org/10.3103/S1068798X10100059

[10] Zhou G-Q., Yuan R-W., Jiang X-M. Study on design of ratchet-pawl clutch in winder. Appl. Mech. Mater., 2012, vol. 215-216, pp. 263–269, doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.215-216.263

[11] Roach G.M., Howell L.L. Evaluation and comparison of alternative compliant overrunning clutch designs. J. Mech. Des., 2002, vol. 124, no. 3, pp. 485–491, doi: https://doi.org/10.1115/1.1480414

[12] Mackin T.J., Anderson N., Aguilar S., et al. D. Fatigue failure of a star–ratchet gear. Eng. Fail. Anal., 2013, vol. 32, pp. 334–347, doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2013.03.009

[13] Леонов С.А. Оптимизация параметров храпового механизма свободного хода с упругими рабочими телами. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2011, № 2, с. 12–15, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2011-2-12-15

[14] Шарков О.В., Корягин С.И., Калинин А.В. Экспериментальное исследование крутильной жесткости механизмов свободного хода приводов машин. Вестник машиностроения, 2017, № 8, с. 43–45, doi: https://doi.org/10.3103/S1068798X17110144

[15] Бондалетов В.П. Микрохраповый механизм свободного хода для высокоскоростных передач. Горное оборудование и электромеханика, 2006, № 1, с. 14–16.

[16] Пылаев Б.В., Шамин А.А. Зубчатая обгонная муфта для нефрикционного высокомоментного вариатора. Вестник машиностроения, 2008, № 6, с. 3–6.

[17] Воркуев Д.С. Предельные режимы работы механизмов свободного хода храпового типа с учетом ударов. Сборка в машиностроении, приборостроении, 2008, № 12, с. 24–27.

[18] Gerez L., Liarokapis M.A. Compact ratchet clutch mechanism for fine tendon termination and adjustment. Proc. 2018 IEEE/ASME Int. Conf. AIM, 2018, pp. 1390–1395, doi: https://doi.org/10.1109/AIM.2018.8452246

[19] Голубев Ю.А. Самоблокирующаяся реверсивная храповая муфта и ее расчет. Вестник машиностроения, 2008, № 12, с. 79–80, doi: https://doi.org/10.3103/S1068798X08120137

[20] Корн Г.А., Корн Т.М. Справочник по математике для научных работников и инженеров: Определения. Теоремы. Формулы. Санкт-Петербург, Лань, 2003. 831 с.