книги из ГПНТБ / Антонов А.А. Пневматические фрикционные муфты в нефтяной промышленности

Ниже приведены исходные данные, на основании которых опре­ делена эта зависимость. На рис. 2 1 , а сплошной линией показано положение окружности шкива муфты, смещенного на величину эксцентриситета е относительно положения, соответствующего соосному (пунктирная окружность). При боковой деформации баллона смещение е на окружности шкива может быть разложено на две соста­ вляющих — окружное смещение ет и радиальное eR.

Окружное смещение точек приводит к появлению в баллоне крутильных деформаций такого же характера, как и при скручи­ вании. При этой деформации возникают тангенциальные силы, дей­ ствующие на шкив.

Рис. 21. Схема действия сил на шкив при эксцентриситете валов муфты:

с — схема для определения деформаций баллона; б — эпюра тангенциальных сил, образу­ ющих силу Q,; « — эпюра радиальных сил, образующих силу Q2 .

Проекция тангенциальных сил на ось у — у, проходящую в пло­ скости эксцентриситета, образует радиальную силу, величина кото­ рой взаимосвязана с боковой податливостью баллона. В уравнении (11.25) учтено влияние на боковую податливость только тангенциаль­ ных сил, возникающих при эксцентриситете, а влияние давления воздуха в камере баллона на ее податливость не учитывается. По экспериментальным данным [3], фактическая величина радиальных сил при эксцентриситете валов на 30—55% больше, чем при опре­ делении по формуле (11.25). При этом наибольшее расхождение при увеличенном давлении воздуха в баллоне.

Радиальную силу QR, возникающую при деформации баллона и действующую на шкив при эксцентриситете соединенных валове, определяем для установления боковой податливости щиннопневматической муфты 6 z l по уравнению (11.22). Радиальная сила QR со­ стоит из:

проекции тангенциальных сил на плоскость эксцентриситета, образующих радиальную силу Q1 (см. рис. 21, 6);

о

Эксцентриситет валов, соединенных муфтой, практически невелик и находится в пределах 0,05—0,20 см, поэтому радиальная деформа­ ция баллона от смещения шкива также незначительна. Учитывая относительно небольшую величину изменения конфигурации баллона от деформации при эксцентриситете, при определении (?2 исходим из допущений, что длина нитей корда и периметр его осевой линии в радиальном сечении баллона остаются неизменными; профиль сечения боковых стенок баллона в виде полуокружности сохраня­ ется, а изменяется только величина радиуса этой окружности.

Чтобы найти величину радиальной силы Q2, принимаем расчет­ ную схему сечения баллона, изображенную на рис. 22, а. При сме­ щении шкива вверх на величину эксцентриситета ширина верхней части баллона увеличивается, а нижней — уменьшается. В связи с этим возрастает сила от давления воздуха на верхнюю половину шкива и уменьшается противоположно направленная сила. Разница между силами от давления воздуха на верхнюю и нижнюю половины шкива образует силу Q2.

Для определения этой силы по расчетной схеме находим ширину наружной цилиндрической поверхности каркаса баллона В1 и внут­ ренней В2, через которые давление воздуха передается на шкив. При расчете исходим из принятого ранее допущения, что при появле­ нии эксцентриситета осей муфты величина периметра сечения каркаса остается неизменной. В этом случае

А ти С (см. рис. 22, а) будет проходить по прямой, то площадки, на которых возникают силы dQ2, действующие на верхнюю половину шкива, в плане будут представлять собой два эллипса (см. рис. 22, в).

На рис. 22 показана элементарная площадка на внутренней цилиндрической поверхности каркаса dF, на которой образуются

где DB — диаметр внутренней цилиндрической поверхности кар­ каса; ра — активное давление на внутреннюю цилиндрическую поверхность каркаса {рл = рп

Ж 2 _

« 2

х = —— sinq>.

с*

Откуда у = Ъ cos ср.

Рис. 22. Расчетная схема муфты для определения радиальной силы Q2:

Интегрируя уравнение (11.32) с учетом величины суммарной пло­ щади, состоящей из двух секторов, находим силу (?2

1С

тической муфты, характеризующий способность баллона компенси­ ровать эксцентриситет соединенных ею валов, — определяем сопо­

деформации баллона и появлению дополнительных нагрузок в виде изгибающих моментов.

На рис. 23 показана расчетная схема для определения величины смещения точек, расположенных на поверхности шкива при пере­

боковое (радиальное) смещение е и осевое (горизонтальное) £ . Найдем

Анализируя уравнение (11.37), можно сделать вывод о том, что при заданном угле перекоса валов у величина е зависит только от

лона 8„. Расчетная схема сечения баллона для определения уси­

смещения цилиндрических поверхностей наружного протектора на расстояние £3 .

Рассмотрим взаимодействие сил при осевой деформации каркаса баллона. От давления воздуха на цилиндрические обечайки каркаса действуют радиальные силы, величина которых равна произведению давления на площадь каждой обечайки. Эти силы прижимают на­ ружный протектор к стальной кольцевой обойме, а внутренний протектор и фрикционные колодки — к шкиву.

Усилие dP от давления воздуха на элементарную площадку

В результате деформации кордного каркаса баллона радиальные

Момент от действия сил dP уравновешивается моментом осевых сил, сдвигающих обечайки

(dQ0 — осевая сила, приложенная к элементарной площадке обе­ чайки).

Оба момента, определяемые уравнениями (11.40) и (11.41), урав­ новешивают друг друга, поэтому

Величина элементарной осевой силы из уравнения (П.42) со­ ставляет

Интегрируя уравнение (11.43), находим осевую силу Q0, противо­ действующую осевой деформации кордного каркаса баллона. Для упрощения расчетов площади обеих обечаек принимаем равными по величине и определяем по среднему радиусу каркаса. В этом случае

нн

Из уравнения (11.44) находим осевое смещение внутренней обе­ чайки баллона относительно наружной

тикальном смещении этой площадки от боковой деформации баллона возникает сила dQR, противодействующая смещению. Эта сила об­ разует момент dMR, действующий вокруг оси z—z (рис. 25)

в плоскости, параллельной его оси, при перекосе валов на угол у перемещаются в горизонтальном направлении на одно и то же рас­ стояние £ (см. рис. 23). При этом части шкива, расположенные сверху и снизу оси х—х, перемещаются в разных направлениях.

Рис. 25. Схема для опре­ деления момента, изгиба­ ющего валы при перекосе их осей.

Если на цилиндрической поверхности шкива выделить элемен­ тарную продольную площадку, расположенную на расстоянии у от оси х—х, то при осевом смещении этой площадки возникает сила dQ0, образующая момент dM0, действующий вокруг оси z—z.

Суммарный момент сил, действующих вокруг оси z—z при пере­ косе и изгибающих валы, состоит из моментов MR и М0, возника­ ющих от действия радиальных и осевых сил

Ниже приведено решение задачи по определению момента Му. Усилие на кольцевую площадку шкива от действия радиальной де­ формации баллона при перекосе находим с помощью уравнений (11.22) и (11.37) с расчетом действия этого усилия на единицу ширины шкива. При этом учитываем, что величина смещения пропорциональна расстоянию площадки, на которую действует dQQ, от оси z—z (см. рис. 25)