Демпфирующие звездочки предназначены для гашения различного рода вибраций, колебаний и снижения влияния перекосов на работоспособность передачи, имеет составную конструкцию. Такая конструкция звездочки обладает рядом преимуществ, к которым следует отнести многократное использование ступиц при износе унифицированных венцов, возможность (износа) изготовления интенсивно изнашиваемых зубчатых венцов из износостойких и прочих материалов, с малоизнашиваемых ступиц – из менее дефицитных, возможность организации производства унифицированных зубчатых венцов на специализированных предприятиях на базе прогрессивной технологии с поставкой их другим заводам, где изготавливаются лишь ступицы и осуществляется сборка венцов со ступицами, поставки запасных частей потребителям только в виде венцов без ступиц.

Однако соединение венцов со ступицами с помощью болтов, винтов, заклепок достаточно экономично ввиду излишнего расхода материалов на изготовление уширенных по радиусу венцов и ступиц, болтов, винтов, гаек, заклепок, шайб, а также ввиду увеличения трудовых затрат на обработку и сборку.

В связи с этим составными делают звездочки только больших диаметров. Разработан ряд конструкций, в которых соединение зубчатых венцов со ступицами осуществляет через энергопоглощающий упругий элемент.

Конструкция демпфирующей звездочки.

При больших передаваемых нагрузках и перекосах осей звездочки цепи в плане на значительный угол (до 2) на параллельности валов, которые наблюдаются в цепных передачах механизма хода экскаватора Э‑5015, происходит неравномерное распределение нагрузки по рабочей поверхности зубьев, возникают значительные боковые составляющие передаваемой нагрузки, направленные на ликвидацию таких перекосов. Для работы в этих условиях необходима звездочка пониженной жесткости зубьев для уменьшения влияния выше указанных перекосов и высокими демпфирующими свойствами для снижения динамических нагрузок (ударов), характерных для работы цепной передачи.

Конструкция такой звездочки представлены на рисунке 17.1

Рисунок 17.1 – Схема демпфирующей звездочки

Она содержит зубчатый венец 1 с выступающими 2 на внутренней поверхности, ступицу 3 и крышку 4 с впадинами на наружной и упругий элемент 5 в виде отдельных одинаковых частей. Рабочие поверхности выступов венца и соответствующие поверхности выступов венца, и соответствующие поверхности впадины ступиц и крышки имеют V-образный вид в плоскости, параллельной оси вращения, расположенной касательно к окружности, описываемой выступами зубчатого венца и направленный в сторону вращения. Плоскости рабочих плоскостей расположены так, что их проекции пересекают ось вращения звездочки и имеют трапециевидную форму.

При непараллельности и перекосах в цепях и цепных передачах ось поворота звездочки (в отличии от оси вращения) может располагаться под произвольным углом к оси передачи (межцентровой линии), однако всегда будет проходить через ось вращения звездочки. Таким образом, обеспечив подвижность венца звездочки относительно ступицы вокруг оси перекоса, будет значительно уменьшено влияние перекосов на работу передачи. В виду того, что рабочие поверхности выступов и впадин будет совпадать с осью поворота звездочки, заклинивание вершин и ножек наблюдаться не будет, и упругие элементы будут работать только на сжатие. Основные конструктивные параметры звездочки остаются такими же как и в ранее применяемой звездочке, то есть , . В качестве упругого элемента предлагается использовать энергоемкости резины повышенной твердости.

Прочностные расчеты демпфирующей звездочки.

При работе демпфирующей звездочки составляют конструкции, полезный крутящий момент от горизонтального вала к ведущему колесу гусеницы будет передаваться через выступы венца звездочки на впадины ступицы. При этом выход из строя выступов венца возможен из следующих причин: среда, сжатие, выступов и изгиба. Кроме того, возможно разрушение резьбовых соединений креплений ступицы и крышки.

Расчет на срез выступов.

Расчет на срез выступов ведем по рисунку 17.2. Возникающие касательные напряжения в сечении выступа определяется по формуле:

при этом должно выполняться условие:

– передаваемый крутящий момент, даНсм;

– диаметр ступицы, см;

– ширина выступа, см;

h – высота выступа, см;

– толщина, см.

Требуемое условие выполняется

Расчет на снятие выступов.

Нормальное напряжение, возникающее в сечении выступа и расчета снятия, определяется по формуле:

;

При соответствующем выполнении условия

Расчет на изгиб (рисунок 17,3).

Момент сопротивления выступа определяется по формуле:

Изгибающий момент: ;

Нормальное напряжение от изгиба:

Расчет болтовых соединений (рисунок 17,4).

Нормальное давление на рабочую поверхность впадин ступицы определяется по формуле:

Разрывное усилие по формуле:

Рисунок 17.2 – Схема выступа

Рисунок 17.3 Схема выступа

Таблица 17.4 – Схема крепежного соединения

где Р – передаваемое полезное усилие;

Р=14000 даН;

– угол наклона рабочих поверхностей упругих элементов к оси вращения звездочки, ;

N – нормальное давление на одну сторону упругого элемента, даН;

R – разрывное усилие, даН.

Выбор диаметра болта.

Площадь болта равна:

По статистическим нагрузкам минимальный диаметр болта должен составлять: d=26 мм.

Выбор марки резины.

Ля дальнейших расчетов необходимо выбрать марку резины способную работать при больших нагрузках и активно воздействий внешней среды. В качестве такой резины были выбраны две марки: МКТЩ‑6 и ЛЖ‑220.

Резина МКТЩ‑6 предназначена для работы при воздействии атмосферных осадков, тепло-морозо-кислото-щелочностойкие, толщина 6 мм, повышенной твердости, твердость по Шору равна 65–80 единиц.

Резина ЛЖ‑220: тепло-морозо-кислото-щелочностойкая, толщина 6 мм, твердость по Шору 67–92 единиц, предназначена для работы в качестве подкладок и прокладок в верхнем строении железнодорожного полотна при возведении значительных нагрузок и внешней среды.

Для конкретного выбора марки были проведены испытания резины на сжатие на разрывной машине. Для этого были изготовлены образцы упругих элементов с реальными размерами. Испытания проводились до достижения максимальной допустимой стенки сжатия равной 2,2 мм образец резины МКТЩ‑6 деформировался более интенсивно, чем образец из резины ЛЖ‑220, однако при дальнейшем возрастании нагрузки интенсивность деформации у первого образца стала снижаться и при нагрузке 1650 кг составила 1,96 мм, когда как ля второго образца интенсивность деформации не изменилась и осталась линейной, а при перегрузке 1650 кг составила 2,2 мм. Таким образом необходимо провести эксплуатационные испытания, которые позволяет более конкретно определить наиболее работоспособную марку резины.

1. Заключение

В результате проведенной модернизации одноковшового экскаватора ЕК‑12 было разработано рабочее оборудование – обратная лопата.

Проведенная модернизация позволила увеличить производительность экскаватора на 17,2%.

Разработанные мероприятия позволили так же снизить себестоимость работ и получить расчетный годовой экономический эффект 125876 тысяч рублей.

В проекте также освящены вопросы организации работ, охраны труда и экологии.