Научные основы проектирования и разработка плунжерных передач

2. Предложенная классификация плунжерных передач, определяющая их место среди аналогов, содержит признаки (способ кинематического замыкания в паре плунжер-волнообразователь, расположение плунжеров по отношению к оси ведущего звена, тип волно

3. образователя), использование которых позволяет решить задачу синтеза новых разновидностей плунжерных передач, в том числе с новыми не только структурными, но и функциональными свойствами. Две из синтезированных на основе указанных признаков плунжерных передач защищены патентами на изобретение РФ.

4. Получены математические модели зацеплений плунжерных передач с различной геометрией контактирующих поверхностей, позволяющие проводить геометрический синтез как точного, так и приближенного плунжерного зацепления. На базе указанных моделей разработана методика геометрического расчета плунжерного зацепления, которая включает в себя определение основных геометрических параметров передачи, основных геометро-кинематических и силовых характеристик контакта зубьев.

5. Выполнены исследования геометрии и кинематики плунжерного зацепления, на основании которых установлено влияние геометрических параметров передачи на характер контакта, на кинематические и качественные характеристики зацепления, на опасность возникновения и величину интерференции.

6. Разработаны методы кинетостатического анализа плунжерных передач с механическим и газомеханическим волнообразователями, позволяющие определить характер силового взаимодействия элементов передачи и влияние на него геометрических параметров зацепления.

7. Получены расчетные зависимости, позволяющие оценить нагруженность плунжерного зацепления в условиях однопарного и многопарного контакта. Разработаны алгоритмы анализа нагруженного зацепления с применением метода конечных элементов, позволяющие найти пути снижения нагруженности контакта. Предложены методы количественной оценки опасности заедания и методы её уменьшения путем модернизации геометрии передачи. В частности, увеличение диаметра вершин зубьев колеса с внутренним зацеплением на 12-15% позволяет в 5,7 раза уменьшить величину коэффициента удельного скольжения при входе плунжера в зацепление и соответственно в 1,3 раза снизить вероятность появления заедания.

8. В результате проведенного комплекса экспериментальных исследований установлено: (а) КПД плунжерной передачи с газомеханическим волнообразователем увеличивается с увеличением давления в магистрали и достигает расчетного значения при его номинальной величине; (б) коэффициент перекрытия уменьшается с ростом частоты вращения вала золотника-распределителя, что позволяет выделить область наиболее эффективного использования механизмов этого вида.

9. В ходе проведения численных и экспериментальных исследований установлено: (а) основным критерием, регламентирующим нагрузочную способность передачи является заедание; (б) в связи с неблагоприятной (с точки зрения скольжения) характеристикой контакта исследуемые передачи рекомендуется применять в тихоходных приводах; (в) КПД передачи, оснащенной механическим волнообразователем в значительной мере зависит от коэффициента трения в паре плунжер-волнообразователь; (г) установлено, что абсолютная кинематическая погрешность плунжерной передачи сопоставима с регламентированной кинематической точностью зубчатых цилиндрических колес по накопленной кинематической погрешности шага с аналогичным делительным диаметром и по ГОСТ 1643-81 соответствует уровню 10 степени по нормам кинематической точности.

10. Создан комплекс прикладных программ, объединенных в систему автоматизированного проектирования и исследования плунжерных передач. Применение системы позволяет значительно сократить трудоемкость проектирования исследуемых передач на фоне улучшения их качественных характеристик за счет увеличения количества вариантов исполнения привода, которые подвергаются анализу.

11. На основе плунжерных передач разработаны и внедрены рациональные конструкции приводов различного назначения и технологическая оснастка для их изготовления, защищенные патентами РФ на изобретение. Результатами внедрения являются: опытно-промышленный образец ПГД-1, примененный в качестве исполнительного механизма стенда испытания газонефтепроводной арматуры ФГУП ”Воткинский завод” (г. Воткинск); плунжерный редуктор ПВР-2, нашедший применение в модернизированном стенде испытания двигателей внутреннего сгорания ООО “Уралреммаш” (г. Ижевск); технические предложения и рекомендации по эксплуатации плунжерных передач в составе приводов общемашиностроительного применения, использующиеся в проектно-конструкторской деятельности ООО ”Завод нефтегазового оборудования “Техновек”” (г. Воткинск);.

Содержание диссертации изложено в следующих основных работах издания, рекомендованные ВАК РФ

1. Каракулов М.Н. Особенности конструкции и области эффективного использования плунжерных передач // Вестник машиностроения. 2008.№10. - С.13-16.

2. Каракулов М.Н. Исследование зацепления плунжерной передачи // Вестник машиностроения, 2008.№11. - С.12-14.

3. Каракулов М.Н. Синтез точного плунжерного зацепления // Проблемы машиностроения и надежности машин. Машиноведение, РАН. 2009. №2. - С. 10-12.

4. Каракулов М.Н., Е.В. Каракулова Анализ кинематики плунжерного зацепления // Вестник ИжГТУ. 2009. №1. - С.27-30.

5. Каракулов М.Н. Геометро-кинематическое исследование плунжерной передачи с круговым профилем плунжера // Вестник ИжГТУ. 2009. №1. - С.15-17.

6. Каракулов М.Н. Синтез точного зацепления плунжерной передачи // Вестник машиностроения. 2009. №4. - С.28-29.

7. Каракулов М.Н., Е.В. Каракулова Модификация геометрии плунжерного зацепления по условию снижения интенсивности заедания // Вестник машиностроения. 2009. №11. - С. 7-9.

8. Каракулов М.Н., Мельников А.С. Результаты предварительных испытаний редуктора с плунжерной передачей // Вестник ИжГТУ. 2010. №1(45). - С.17-19.

9. Поносова К.С., Каракулов М.Н. Расчет геометрии волнового зубчатого зацепления, работоспособного при высоких температурах // Вестник машиностроения. 2010. №3. - С. 3-5.

-патенты на изобретение РФ:

10. Попков Е.Ф., Попков И.Ф., Каракулов М.Н., Туранин Ю.В. Плунжерный газогидравлический двигатель. - RU2278979 от 22.11.2004.

11. Каракулов М.Н., Попков И.Ф., Каракулова Е.В., Попков Е.Ф. Плунжерный планетарный газогидродвигатель. - RU2330161 от 9.03.2007.

12. Каракулов М.Н., Попков И.Ф., Каракулова Е.В., Попков Е.Ф. Плунжерный газогидродвигатель. - RU2330196 от 9.03.2007.

13. Каракулов М.Н., Попков И.Ф., Каракулова Е.В., Поносова К.С. Способ профилирования элементов плунжерного эвольвентного зацепления. - RU2334601 от 9.03.2007.

14. Каракулов М.Н., Попков И.Ф., Каракулова Е.В., Поносова К.С. Волновой газогидродвигатель. - RU2340813 от 16.04.2007.

15. Каракулов М.Н., Каракулова Е.В. Плунжерный редуктор. - RU2370692 от 30.05.2008.

- опубликованные в других изданиях:

16. Попков Е.Ф., Каракулов М.Н., Ефимова М.М. Проектирование волновых плунжерных передач: монография. - Екатеринбург-Ижевск: Издательство ИЭ УрО РАН, 2007. - 140 с.

17. Karakulov M. N. Features of design of plunger transmission // Annals of 2008 & Proceedings of the 19th International DAAAM symposium: "Intelligent Manufacturing & Automation”. - Vol. 19, No.1. - Wien:DAAAM International Vienna, Trnava, Slovak Republic, 2008. - pp. 697-699.

18. Каракулов М.Н. Синтез и формулировка критериев оптимизации плунжерного зацепления // в сб. докладов НТК с международным участием “Теория и практика зубчатых передач и редукторостроения” /под. ред. д.т.н., проф. В.И. Гольдфарба. - Ижевск: ИжГТУ, 2008. - С. 144-147.

19. Каракулов М.Н., Каракулова Е.В. Геометрический синтез плунжерного зацепления // Наука Удмуртии. 2008. №7 (26). - С.67-71

20. Каракулов М.Н. Классификация зубчато-кулачковых механизмов и место среди них плунжерных передач // в сб. докладов НТК с международным участием “Теория и практика зубчатых передач и редукторостроения” /под. ред. д.т.н., проф. В.И. Гольдфарба. - Ижевск: ИжГТУ, 2008. - С. 174-177.

21. Каракулов М.Н., Каракулова Е.В. Пути увеличения эффективности применения зубчато-кулачковых передач // Мат-лы IХ Окр. конф. молодых ученых “Наука и инновации XXI века” (г. Сургут). - Т.2. - 27-28 ноября 2008 г. - С. 52-53.

22. Каракулов М.Н. Пути уменьшения скольжения в зацеплении плунжерной передачи // в сб. докладов IV Международной НТК: “Проблемы исследования и проектирования машин”. - Пенза: Приволжский дом знаний, 2008. - С. 63-65.

23. Karakulov M.N. Geometrical synthesis of a plunger engagement // Proceedings of Japan Society of Mechanical Engineers (JSME) International Conference on Motion and Power Transmissions (MPT2009-Sendai). - No. 09-203, Matsushima, Japan, 2009. - pp. 98-103.

24. Каракулов М.Н., Е.В. Каракулова Опыт использования плунжерных передач с газомеханическим волнообразователем в приводах трубопроводной арматуры // Химическая техника. Межотраслевой журнал для главных специалистов предприятий. №10. 2009. - С. 27-29.

25. Каракулов М.Н. Приводы трубопроводной арматуры на базе плунжерной передачи с газомеханическим волнообразователем // Арматуростроение. 2009. №6(63). - С. 46-48.

Размещено на Allbest.ru