Оставить комментарий

Интересные статьи партнеров

Ремонт стартера Range Rover Evoque (Рендж Ровер Эвок) своими руками

Несмотря на довольно высокий уровень надежности, при длительной интенсивной эксплуатации приходится делать ремонт стартера Evoque с привлечением автоэлектрика либо своими руками. В любом случае для качественного выполнения данной операции требуются определенные знания, навыки и опыт, а также специальное оборудование и инструменты. Учитывая сложность работ, необходимо их доверить профессионалам, чтобы не усугубить ситуацию и предотвратить дорогостоящий ремонт высокотехнологичной электрики премиального автомобиля.

Когда требуется ремонт стартера Evoque

Необходимость ремонта стартера «Эвок» в автосервисе либо своими руками может возникнуть в следующих случаях:

• при появлении проблем с запуском двигателя;
• устройство издает нехарактерные для нормальной работы звуки;
• в процессе запуска маховик вращается медленнее, чем обычно;
• после выхода основного мотора на обороты не происходит отключение электродвигателя.

Как свидетельствует практика, чаще всего причиной проблем с запуском силового агрегата, является отказ втягивающего реле. В таком случае, как правило, проводится ремонт стартера Evoque в автосервисе или своими руками путем замены неисправного узла новым или восстановленным аналогом.

[galer_vik_1]

Конструктивно стартер представляет собой мощный малогабаритный электромотор, объединенный с втягивающим реле. Он предназначен для запуска основного двигателя путем раскручивания маховика. Обгонная муфта (бендикс) изделия неподвижно фиксируется на корпусе двигателя в непосредственной близости к маховому венцу. Втягивающее реле, смонтированное на корпусе стартера, обеспечивает сцепление/расцепление бендикса с венцом маховика. При включении зажигания электрические импульсы поступают на контактную группу («пятаки»), смонтированную на корпусе реле. Она выполнена в виде двух силовых болтов, запрессованных в крышку из эбонита. В результате срабатывания реле сердечник выдвигает бендикс к маховику, после чего происходит вращение якоря.

Помимо неисправности втягивающего реле, причинами необходимости ремонта стартера «Эвок» в сервисном центре либо своими руками могут быть следующие неполадки:

• износ и/или повреждение щеток коллектора;
• обрыв и/или замыкание проводки;
• нарушение изоляции обмоток.

Особенности ремонта стартера Evoque своими руками

При обнаружении проблем в работе стартера, целесообразно выполнить диагностику как самого устройства, так и электропроводки. Также следует проверить своими руками состояние аккумулятора и надежность контактов.

Демонтаж неисправного устройства производится в следующем порядке:

• отсоедините клеммы аккумулятора;
• отключите три провода питания, один из них просто вытаскивается, а два других — отсоединяются после откручивания соответствующих винтов;
• выкрутите болты крепления стартера и втягивающего реле на корпусе двигателя;
• аккуратно снимите устройство, не допуская каких-либо его повреждений.

После этого можно приступать непосредственно к ремонту стартера Evoque, предварительно его очистив. Прежде всего, проверьте работу втягивающего реле. Для этого подключите 12В к выводу, к корпусу минус, а к болтам — клеммы омметра. Если при этом выдвигается обгонная муфта и по показаниям омметра болты замыкаются, значит, реле работает исправно. В противном случае, его придется заменить или отремонтировать.

Когда причина неполадок в самом стартере, сначала проверьте состояние щеток. При большом износе замените их новыми аналогами. На следующем этапе ремонта производится полная разборка и тестирование целостности обмоток и коллектора, а также дефектовка обгонной муфты, шестерни якоря и других деталей. При выявлении повреждений замените своими руками неисправные изделия новыми или восстановленными аналогами. Отсутствие коротких замыканий в обмотках проверьте с помощью омметра. Сборку и монтаж устройства на двигатель производите в обратной последовательности.

При необходимости оперативно и качественно выполнить ремонт стартера, воспользуйтесь услугами специализированного техцентра «Ровер Сити». Опытные автоэлектрики в сжатые сроки выполнят диагностику и ремонтные работы по низким тарифам в соответствии с требованиями технической документации.

Как проверить стартер своими руками

УСТРОЙСТВО СТАРТЕРА

Электростартер – так, в отличие от знакомых нам по мотоциклам кик-стартеров и прочих механических пусковых устройств правильно называть стартер автомобиля – практически не изменился с момента выпуска первых автомобилей. До сих пор он состоит из электродвигателя, приводящего в движение небольшую шестерню, крепящуюся на обгонной муфте (в сборе эту конструкцию называют «бендикс»).

Когда стартер начинает вращаться, реле при помощи вилки выдвигает бендикс вперед, он входит в зацепление с маховиком, чтобы посредством вращения маховика прокрутить коленчатый вал. После запуска ДВС втягивающий механизм возвращает шестеренку назад, чтобы вращающийся с большой скоростью и моментом маховик ее не разбил.

Конструкции другого типа – комбинированные стартер-генераторы, т.н. «динамо» и т.д. существуют, но на автомобилях не прижились по причине простоты, компактности и надежности электрических стартеров. Исключением являются лишь гибриды и концептуальные машины.

НЕИСПРАВНОСТИ И ИХ ПРИЗНАКИ

Чаще всего неисправности стартера случаются из-за износа узла, неправильной эксплуатации, попадания влаги или загрязнения. Разберем наиболее часто встречающиеся неполадки:

1. При повороте ключа в положение «старт» под капотом раздаются щелчки, но сам стартер не крутится. Такой симптом может говорить как о неисправности в стартере, так и о недостатке пускового тока или плохом контакте в цепи (окислении клемм и т.д.).

2. После поворота ключа вообще ничего не происходит. Причины, опять же, могут быть и в отсутствии контакта, и в слабом токе.

3. Стартер вращается, заводит двигатель, по после запуска из узла слышен треск. Такое случается, когда после запуска ДВС бендикс не выходит из зацепления с венцом маховика и может привести к разрушению шестерен.

4. Стартер вращается крайне медленно. Это бывает и в случае недозаряда АКБ, и в случае неисправности в самом стартере (износе втулок, замыкании обмоток).

Это не полный список неисправностей. Стартер может заводить ДВС только «на холодную», может разряжать аккумулятор во время стоянки («брать на себя») и т.д. В сложных случаях лучше обратиться на профессиональную станцию техобслуживания. Но если симптомы такие, как в пунктах 1 и 2, стартер можно как минимум проверить самому.

КАК ПРОВЕРИТЬ СТАРТЕР САМОСТОЯТЕЛЬНО

Перед проверкой необходимо убедиться в отсутствии иных причин, препятствующих запуску двигателя:

• померять при помощи вольтметра (мультиметра) заряд аккумулятора и, при необходимости, зарядить его;

  
  

• клеммы очистить от окислений и надежно затянуть как на аккумуляторе, так и на стартере и генераторе;

  
  

• проверить предохранители в цепи.

  
  

После этого провести пробный пуск двигателя, и уже в случае неудачи заняться поиском неисправности непосредственно в стартере.

При наличии соответствующей квалификации и инструментов, стартер можно демонтировать. В этом случае будет возможность разобрать его при необходимости. Однако проверить работоспособность стартера можно и без разборки. Для этого понадобится заряженный аккумулятор и два силовых провода. Минус необходимо закрепить на корпусе стартера (например, в монтажной проушине), а плюс подать на контакт втягивающего реле, стартер при этом нужно закрепить или надежно держать.

Щелчок реле и выдвижение бендикса будет говорить об исправности реле. После этого соедините плюсовые контакты реле и самого стартера (как правило, это левый крупный контакт на приборе), мощной отверткой с изоляцией, опять же, удерживая корпус. Пуск электромотора в совокупности с выездом бендикса означает исправность стартера.

Проверить таким образом стартер можно и не снимая его с двигателя, нужно лишь предпринять меры безопасности – снять машину с передачи и обездвижить.   Этот метод позволит даже запустить ДВС – важно лишь убедиться, что вы замыкаете правильные контакты между реле и стартером. Следует заметить, что сила тока в этом случае довольно высока, поэтому отвертка может прикипеть. Будьте готовы скинуть клемму с АКБ. В некоторых авто для того, чтобы ток пошел на втягивающее реле, необходимо повернуть ключ в положение «старт» – это может сделать помощник.

Проверить стартер довольно несложно. Но в случае, когда ему нужен ремонт, или же вы не уверены в своих силах, обратитесь к профессионалам – на любую из станций сети умных автосервисов Wilgood.

Как работают кулачковые муфты и какие есть другие варианты обгонной муфты?

Механические обгонные муфты, иногда называемые односторонними или обратными муфтами, в зависимости от контекста, передают крутящий момент в одном направлении движения, но позволяют выходной оси продолжать вращаться (свободно вращаться), когда ведущий двигатель замедляется или останавливается. Такая функция сцепления полезна в больших и малых конструкциях для погрузочно-разгрузочных работ, упаковки, транспортировки, медицины, вспомогательных приводов турбин и внедорожных приложений.

К распространенным механическим обгонным муфтам относятся те, которые используют храповой механизм, роликовые аппарели, пружину и кулачок для одностороннего зацепления оси.

Из этих конструкций кулачковые муфты (иногда называемые пружинными муфтами, особенно в транспортной отрасли) являются относительно новыми и энергоемкими.Множество стержней с асимметричной кулачковой геометрией окружают муфту по окружности. Клетки на каждом конце удерживают кулачки стержня на равном расстоянии. При входном вращении кулачки действуют как подъемные клинья, блокируя дорожки качения на внутренней и внешней половинах муфты.

Более конкретно, кулачки в некоторых вариациях кулачкового сцепления заполняют пространство между дорожками качения, чтобы быстро действовать как пружинные фиксаторы и удерживать половинки муфты вместе за счет трения блокировки. При реверсировании кулачки быстро освобождаются (и затем допускают высокие скорости выбега).В других конструкциях кулачкового сцепления центробежная сила заставляет кулачки стержня поворачиваться в отрыв, чтобы расцепить половинки муфты. Затем при замедлении или реверсировании пружина на каждом кулачке толкает их обратно в зацепление пружинного типа.

Независимо от изменения геометрия несущих кулачков кулачковых муфт плотно входит в корпус муфты. Это означает, что часто два других фактора ограничивают допустимый крутящий момент:

• Размер отверстия (и размер соединительного вала с ним)
• Воздействие тангенциальных сил там, где кулачки встречаются с дорожками.

Но некоторые кулачковые муфты демонстрируют сравнительно меньшее отклонение внутреннего и наружного диаметра дорожки качения и контактное напряжение, чем другие конструкции, благодаря распределенной нагрузке во время зацепления. Это, в свою очередь, продлевает жизнь и способствует более плавному взаимодействию. В некоторых кулачковых муфтах даже используются шлифованные дорожки из легированной стали, чтобы обеспечить максимальное равномерное распределение нагрузки. Поскольку заклинивание под нагрузкой может происходить там, где износ является чрезмерным, некоторые кулачковые муфты для требовательных применений имеют кулачки прецизионной формы, чтобы противостоять износу и предотвращать отказ от усталости.

Как уже упоминалось, к другим обгонным муфтам относятся муфты с храповым механизмом, роликовой рампой и оборачивающей пружиной.

Храповые муфты — это базовые двухэлементные муфты, в которых используется однозубый рычаг, который зацепляет зубчатое колесо в одном направлении, а колеса свободного хода — в другом. Они наиболее распространены в электрических потребительских товарах и инструментах легкой промышленности.

Роликовые муфты входят в зацепление через шлифованные стальные ролики, которые движутся и блокируются на прецизионно обработанном колесе с наклонными аппарелями. Обратите внимание, что в некоторой литературе по сцеплению с роликовой рампой описывается зацепление ролика с кулачком. Это не следует путать с массивами кулачков кулачковых муфт, поскольку здесь кулачок является единичным и относится к колесу в сборе, которое обработано с пандусами.

Работа основана на соосности между внутренним и внешним кольцами, поэтому большинство вариантов муфт роликовой рампы включают в себя пружины сжатия для поддержания контакта роликов с колесами. Пружины устанавливаются под углом, чтобы оптимизировать начальное срабатывание и удержание. Благодаря тому, что цилиндрические ролики фиксируются в плоских ступенях на внутреннем колесе, эти муфты передают высокий крутящий момент и выдерживают высокие скорости обгонной муфты.Кроме того, роликовые муфты с рампой недороги и просты в ремонте даже при высоких оборотах и ​​крутящих моментах.

Муфты с витой пружиной имеют пружины, которые наматываются вокруг цилиндрического выходного вала и сжимаются при повороте в направлении привода. Это создает трение для блокировки узла и передачи крутящего момента. Муфты с витой пружиной отлично подходят для работы с умеренной скоростью — обычно до 2000 об / мин или около того.

Обгонная муфта

Обгонные муфты

Что оно делает?

Хотите получить немного больше технических знаний? Без одного из этих сцеплений — когда вы не косите и нажимаете педаль сцепления, косилка будет продолжать вращаться из-за вращательного момента ножей. На самом деле в прядильной косилке хранится БОЛЬШОЙ импульс. Поскольку между ВОМ и трансмиссией нет разъединения, этот импульс продолжает вращать шестерни трансмиссии, и вы продолжаете двигаться вперед.Многие клиенты звонят, чтобы заказать эти сцепления после того, как они вломились в дверь гаража, в машину, за деревья и т. Д. Очень страшно (и ОПАСНО) нажимать сцепление, а трактор продолжает движение. Вы можете нажать на тормоз, но остановка все равно займет несколько секунд, а это очень тяжело сказывается на трансмиссии из-за низкой передачи. Вы будете двигаться вперед до тех пор, пока 1 — не переключите ВОМ или трансмиссию в нейтральное положение (это сложно сделать при панической остановке) или 2 — косилка не перестанет вращаться.

Обгонная муфта действует как храповик.Вы знаете, как можно сильно повернуть храповик в одну сторону, чтобы затянуть болт, а затем он легко вращается в другую? То же самое и с обгонной муфтой. Это позволяет трактору подавать мощность для вращения косилки, но косилка не может использовать свой импульс для вращения трансмиссии. После установки вы можете нажать на сцепление, и трактор немедленно остановится, но косилка будет плавно вращаться до безопасной остановки. Вы также можете нажать на сцепление, например, для переключения передач, и косилка продолжит свободное вращение.Это упрощает возобновление кошения, поскольку вам не нужно снова раскручивать газонокосилку после полной остановки.

О сцеплении

Муфта быстрого отсоединения устанавливается нажатием на подпружиненную кнопку и перемещением муфты по верхней части вала. Этот тип сцепления устанавливается примерно за 30 секунд.

У нас есть полная линейка запчастей для вашего трактора Yanmar.Просто позвоните нам по телефону (940) 592-0181 или отправьте нам электронное письмо, чтобы связаться с нами.

Обгонная муфта — Cartech Auto Parts

Обгонная муфта также широко известна как муфта свободного хода. Это компонент трансмиссии автомобиля, который в определенных ситуациях отвечает за отключение приводного вала. Приводной вал обычно отключается и перестает работать с ведомым валом, когда он достигает более высокой скорости вращения, чем скорость приводных валов.Это явление часто называют перегрузкой.

Если вы хотите лучше понять, что такое овердрайв, вам следует изучить функциональные возможности стандартного велосипеда. Обычно, если человек, едущий на велосипеде, прекращает вращать педали в случайном порядке, это вызывает перегрузку. Это связано с тем, что ведомый вал будет вращаться быстрее, чем ведущий вал. Если велосипед представляет собой блок с фиксированной передачей, в котором отсутствует обгонная муфта, то заднее колесо велосипеда заставит педали продолжать вращаться.

Значение обгонной муфты в транспортных средствах
Если у вас есть автомобиль с механической коробкой передач, обгонная муфта может оказаться чрезвычайно полезной в некоторых ситуациях. Например, когда вы едете с холма, вы, скорее всего, отпустите ногу с педали газа. Это приведет к закрытию дроссельной заслонки, и колеса попытаются взять на себя роль источника энергии для двигателя. Это также можно сделать с более высокими оборотами в минуту.

Если это произошло с двухтактным двигателем, ситуация может стать чрезвычайно серьезной, так как это может привести к заклиниванию поршней в двигателе.Дальнейшее повреждение двигателя может произойти в результате перегрузки, которая произошла, если автомобиль оснащен двухтактным двигателем.

Конструкция обгонной муфты
Обгонная муфта обычно представляет собой конструкцию с двумя дисками, которые нагружены пружинами. У дисков есть зубчатые стороны, которые будут сжиматься вместе естественным образом. Функциональный дизайн обгонной муфты можно немного сравнить с храповым механизмом. Обгонная муфта будет вращаться в одном направлении до тех пор, пока зубчатая сторона ведущего диска не зафиксируется зубчатой ​​стороной ведомого диска.

Когда муфта свободного хода работает нормально, ведущий и ведомый диски будут вращаться с одинаковой скоростью. Снижение скорости приводного диска может привести к тому, что ведомый диск будет обходить зубчатую часть приводного диска. Когда это произойдет, ведомый диск продолжит вращаться, и можно будет услышать щелчок. Также существует множество других типов конструкций обгонных муфт, которые могут использоваться в автомобилях и других транспортных средствах.

Преимущества обгонной муфты
Обгонная муфта в основном используется как автоматическая муфта, поскольку она позволяет автоматически переключать передачи.У вас также есть возможность переключать передачу вверх или вниз в автомобиле с механической коробкой передач. При этом отпустить педаль сцепления нет необходимости. Конечным результатом использования обгонной муфты является повышение функциональности системы сцепления в вашем автомобиле.

Наличие обгонной муфты в любом автомобиле с карбюраторным двигателем также увеличивает топливную экономичность. Это не очень заметная разница в экономии топлива, но о ней стоит упомянуть. Дополнительным преимуществом муфты свободного хода является то, что она сводит к минимуму износ ручного сцепления.Единственным серьезным недостатком использования обгонной муфты является то, что она вызывает чрезмерный износ тормозов, и вы больше не сможете использовать торможение двигателем.

Последние мысли
Обгонные муфты не должны использоваться в грузовиках или транспортных средствах, которые едут в горах. Если вы попытаетесь использовать обгонную муфту в таких ситуациях, это может привести к перегреву тормозной системы. Обгонная муфта используется только в легковых и аналогичных автомобилях. Обычно он встречается в велосипедах, снегоходах и аналогичных транспортных средствах.

Обгонная муфта обеспечивает множество преимуществ в плане безопасности и должна быть важным компонентом большинства транспортных средств. Важно знать, как это работает и как устранить проблему с перегрузкой. Чтобы получить хорошее представление о функциях обгонной муфты, вам нужно просто взглянуть на то, как работает обгонная муфта в велосипеде. В конечном счете, обгонная муфта необходима для того, чтобы ваш автомобиль работал с максимальной эффективностью.Кроме того, обгонная муфта является чрезвычайно полезным элементом безопасности, который следует использовать в большинстве автомобилей.

Как это работает: Обгонная муфта

Если вам когда-либо доводилось кататься на велосипеде под гору, вы уже пользовались преимуществами обгонной муфты.

Но обгонная муфта не просто сглаживает езду на велосипеде. Они заставляют тяжелую технику работать эффективно и безопасно. Продолжайте читать, чтобы узнать, как работает обгонная муфта.

Обгонная муфта также известна как муфта свободного хода.Это механизм, который позволяет ведомому валу свободно вращаться в определенных условиях.

Обгонная муфта можно найти в тяжелых условиях эксплуатации, а также на велосипедах. Обгонная муфта полезна в сельском хозяйстве, авиакосмической, горнодобывающей и промышленной металлообрабатывающей промышленности.

Когда управляемый вал, ведомый вал, вращается быстрее ведущего вала, муфта свободного хода механически разъединяет два вала.Таким образом, ведомый вал может двигаться быстрее, не влияя на ведомый вал.

Обгонная муфта обгоняет процесс, позволяя ведомому валу свободно вращаться без управления приводным валом.

Вот почему велосипедист может продолжать спуск с горы, не двигая педалями, что делает возможными такие изобретения, как электронный велосипед.

Технически муфта свободного хода передает крутящий момент только в одном направлении. Обгонная муфта позволяет ведомому валу продолжать вращаться, даже когда вы останавливаете водителя.

Однако обгонную муфту можно встретить не только на велосипеде. Вы можете найти его практически в любом механическом устройстве.

Обгонная муфта соединяется с коаксиальными валами. Иногда он соединяет вал со свободно движущейся частью, покоящейся на валу.

Не все обгонные муфты выглядят одинаково. Вы можете найти эти три конфигурации:

• Конфигурация с храповым механизмом и кулачками
• Круглый цилиндр и эксцентриковые ролики
• Самонатяжные винтовые пружины

Каждая из этих конфигураций помогает создать обгонную муфту.Вы можете найти их в переменной трансмиссии, где они преобразуют качательное движение во вращательное движение.

Вы также найдете их в таких станках, как металлорежущие станки с высокоскоростным переключением передач. Этим машинам нужен медленно вращающийся вал, чтобы быстрее вращаться в том же направлении. В стопорных устройствах и намоточных механизмах, которым необходима муфта для предотвращения обратного вращения вала, также используются муфты блокировки.

Когда вы пытаетесь запустить тяжелую технику, вам нужно, чтобы двигатель запускался и вращался свободно, когда ваш двигатель пытается работать.Обгонная муфта в приводе стартера делает это. Таким образом, обгонная муфта передает крутящий момент в одном направлении, но затем свободно вращается в другом направлении.

Стартер может передавать крутящий момент на коронную шестерню. Таким образом, коронная шестерня не может передавать крутящий момент на стартер.

Вы можете спросить, от 0 до 10, что делает обгонная муфта ВОМ?

Точно так же муфта свободного хода позволяет валу вращаться свободно; Обгонная муфта позволяет валу отбора мощности двигаться в одном направлении.Таким образом, обгонная муфта контролирует скорость орудия, которое буксирует трактор. Это предотвращает движение сельскохозяйственного орудия быстрее, чем скорость трактора, когда трактор замедляется.

Итак, что из следующего выполняет обгонная муфта?

• Автомобиль может заводиться.
• Буксируемое орудие не может двигаться быстрее тянущего его трактора.
• Вы можете спуститься с холма на велосипеде.

Если вы ответили на все три вопроса, вы правы.

Поскольку переключающая муфта важна, вам следует регулярно проверять тяжелую технику. Мостовые краны и аналогичные изделия требуют регулярного обслуживания.

Свяжитесь с нами для всех ваших деталей и механических проверок.

Нерегулируемые встроенные ограничители момента трения обгонной муфты

EN

FR

ES

PT-BR

DE

IT

NL

DA

SV

NO

FI

EL CS 9000 LV3

PL

LT

MT

SK

SL

HU

RU

BG

RM

TR

HR

Autorotation 9

Непосвященному кажется, что вращающаяся в трансмиссии вертолета маленькая обрывная муфта несколько несущественна. Среди множества компонентов, из которых состоит вертолет, это относительно неизвестно.

Но когда двигатель или трансмиссия винтокрылого летательного аппарата выходит из строя, небольшое сцепление, спрятанное внутри, позволяет осуществлять авторотацию, которая может удерживать вертолет в воздухе и позволяет пилоту направлять винтокрылый аппарат на безопасную посадку без необходимости делать что-либо для отключения двигателя. ротор.

Майк Хайнс, бывший военный летный врач, а ныне инспектор по качеству в Formsprag Clutch в Уоррене, штат Мичиган, знает критическую важность обжимной муфты из своего опыта полетов винтокрылых самолетов над джунглями Центральной Америки.

Объявление

«Мы летели с миссией NOE (Nap of the Earth) на Bell Huey, летя как можно ближе к земле, когда мы наткнулись на большой овраг», — сказал Хайнс. Самолет опустил нос, и Хайнс почувствовал, что у них будут проблемы, когда он быстро снизится. «Было ощущение, что у нас отключилось электричество, но пилот смог сохранить контроль, и я благодарен ему за это!»

Только после этого Хайнс узнал больше о конструкции муфты обгонной муфты, которая заставляет кулисы сцепляться и удерживаться во время движения, а обгон при авторотации. «Конечно, я не знал, что такое растяжка, и никогда не слышал о муфте растяжной муфты. Я считаю, что они должны быть в каждом вертолете ».

Вездесущий, но невидимый

История авторотации — это история о том, как что-то настолько маленькое — обгонная муфта или обгонная муфта — может сыграть такую ​​большую роль в вертолетной индустрии. Фактически, из дюжины или около того крупных производителей вертолетов в мире почти все, кроме горстки, используют обгонные муфты Formsprag для обеспечения авторотации в своих винтокрылых машинах, и последний крупный производитель без них в настоящее время включает их в свою новейшую программу.

Хотя они редко бывают больше нескольких дюймов в диаметре и пары дюймов в длину, обгонные муфты выполняют некоторые из наиболее важных функций в самолете. В дополнение к разрешению привода во время нормальной работы и авторотации во время аварийных ситуаций, муфты обгонной муфты являются неотъемлемой частью трансмиссионных коробок передач многодвигательных вертолетов, что позволяет сдвоить двигатели для эффективного разделения мощности и синхронизации или отключения одного двигателя. Поскольку они являются чисто механическими устройствами, они не требуют участия пилота или управления полетом.

В промышленных реактивных двигателях узлы фиксаторов обоймы используются в приводе стартера реактивного газотурбинного двигателя, чтобы обеспечить автоматическое отключение от газотурбинного двигателя при включении зажигания. Они также находятся в приводе стартера вспомогательных силовых установок (ВСУ), чтобы автоматически отключать стартер после включения.

Спросите пилота вертолета, говорит Хайнс, и он может ничего не знать о сцеплении с растяжкой, даже если он пережил аварийное снижение с авторотацией. Однако спросите инженера, занимающегося проектированием коробок передач для вертолетов, и он не только узнает о них, но, скорее всего, узнает о ведущем в мире конструкторе запорных частей, Теде Злотеке из Formsprag (см. Врезку на странице 56).

Как это работает

Проще говоря, обгонная муфта свободного хода состоит из цилиндрического внутреннего кольца с окружающим цилиндрическим внешним кольцом, которое образует кольцевое пространство между двумя кольцами. В вертолетах кольцевое пространство обычно заполнено от одного до четырех дюжин пружинных зажимов, удерживаемых в фиксаторе с помощью пружин.Каждая обойма представляет собой стойку, расположенную между дорожками качения таким образом, что она передает крутящий момент от одной дорожки к другой посредством заклинивания, когда каждая дорожка вращается в направлении движения. Вращение в обратном направлении приводит к расцеплению кулачков и муфт свободного хода или «выбегам». Вы можете представить его как подшипник качения, но он свободно и плавно катится только в одном направлении. В другом направлении вращения он заблокирован, как сплошной вал.

Когда мощность двигателя приводит в движение трансмиссию вертолета (редукторы, валы, муфты, ротор и т. Д.)) муфта обжимной муфты включена и вращается или движется вместе с другими компонентами трансмиссии. Однако, когда мощность двигателя снижается, муфта перебегает, расцепляя ротор и позволяя ему вращаться свободно или «автоматически вращаться» из-за его накопленной инерции и приложенных аэродинамических сил.

Это упрощенное объяснение основной конструкции. Но, конечно же, каждое новое применение вертолета требует некоторой доработки, новых испытаний, модернизации, инженерного анализа, дополнительных испытаний … затем есть термообработка, хромирование металла, изменение центра тяжести кулачков, изменение тангенса угла захвата, уменьшение ПВ (скоростей давления) и напряжений Герца.

Искусство конструирования пробок

Применения муфты с обжимной муфтой сильно различаются в зависимости от самолета. Скорость вращения может быть очень высокой (15 000 оборотов в минуту и ​​более). Функциональная температура может опускаться до 40 градусов ниже нуля и достигать 120 градусов по Цельсию (200 по Фаренгейту). Смазка в этих условиях будет в значительной степени зависеть от доступных путей потока масла, ориентации самолета или коробки передач и задействованных перегрузок. Контактное напряжение между сопряженными компонентами, инерция вращающихся масс, угловые ускорения, собственные частоты трансмиссии и центростремительные силы на компонентах сцепления — все это необходимо понимать, контролировать и выдерживать в рамках проектных рекомендаций в самых сложных условиях движения и полета.В конце концов, сцепление должно просто работать во всех возможных условиях. Конструкция муфты сцепления — это эмпирическая наука, знание которой приходит только из опыта. Тем не менее, чтобы добиться успеха, дизайн должен начинаться с хорошей идеи или нескольких хороших идей, исходящих из понимания того, что потребует приложение, в сочетании с вспомогательными расчетами.

Уолт Райли, руководитель отдела анализа приводных систем Bell Helicopter Drive Systems Group в Форт-Уэрте, штат Техас, работал с Formsprag более 20 лет и описывает процесс проектирования в несколько неопределенных терминах, особенно для инженера.

«Конструкция обжимной муфты — своего рода эзотерика», — говорит Райли. «Раньше я называл это« интуитивным дизайном », но с физикой можно разобраться. Вам просто нужно начать с интуитивного ощущения, что это сработает ». Райли говорит, что узнал об этом от Теда Злотека.

Чак ​​Дуэлло, менеджер Sikorsky’s Transmission Engineering Group в Форт-Уэрте, 25 лет работал над конструкцией муфт для Bell Helicopter вместе с Riley и Zlotek, и он говорит на одном языке.

«Знания Теда основаны на опыте и простом желании попробовать.Работа, которой он занимается — черт возьми, нет книги. Он написал книгу. Интуиция, рассудительность и чутье помогают вам начать свой путь. Конечно, все это должно быть подтверждено расчетами, анализом и тестированием », — говорит Дуэлло.

«Но кажется, что лучше всего это работает, когда вы начинаете с интуитивного ощущения, а затем следуете эмпирической демонстрации. Сначала вы должны увидеть, как это работает, а затем вы вернетесь с анализом и теорией и объясните, почему. Это больше похоже на работу в гараже, чем на ученого-ракетчика, но это поможет вам достичь цели.И, возможно, он приведет вас туда раньше или лучше, чем это сможет сделать ученый-ракетчик. Я не знаю. Я действительно не могу это объяснить. Но это восходит к интуиции, инстинкту и опыту ».

С его точки зрения, Злотек говорит, что вы должны уметь визуализировать дизайн. Интуиция? Одна из лучших запатентованных идей пришла ему в голову, когда он ехал по дороге.

«Вы смотрите на что-то, и оно вам что-то говорит», — говорит он. «Зависит от того, как ты вырос. Я всегда был любознательным ». Раннее образование и годы карьеры Злотека были связаны с практическим промышленным искусством, но его степень в Государственном университете Уэйна была в области изящных искусств.Его степень магистра была в области промышленного дизайна.

И, конечно же, последние 58 лет он занимается дизайном шпрэгов. С 1951 года. Очевидно, что 91-летний Злотек находится в уникальном положении, когда он может визуализировать спрэг.

Кто эти парни?

Никто не подсчитывал, но можно предположить, что в мире меньше дюжины человек, которые проектируют муфты с растяжкой для вертолетов.

«Здесь действительно некуда научиться этому», — сказал главный инженер Джим Шимон, работающий в Formsprag с 1976 года.«Это действительно вопрос общего опыта применения продукта и опыта работы в области вертолетов».

Shimon работает бок о бок с Zlotek и несколькими другими инженерами Formsprag, которые проектируют и разрабатывают пружинные муфты для новых вертолетов и других сложных приложений, таких как реактивные двигатели или высокопроизводительные автомобили.

«Есть много других промышленных и коммерческих приложений, поэтому мы делимся своими знаниями — своего рода обмен идеями между различными производственными линиями», — говорит Шимон.«Часто Тед начинает с идеи, и мы будем вычислять цифры, как только он ее набросает. Затем мы соберем испытательный стенд для проверки обгонной способности дифференциала и крутящего момента.

«Мы проверим сцепление при максимальном крутящем моменте и скорости (PV), на поток масла и повышение температуры. Мы будем циклировать его четыре-пять миллионов раз и разбирать каждый миллион циклов, чтобы убедиться, что все работает нормально и нет усталости. Многое происходит за кулисами, чтобы запустить сцепление в коробке передач клиента.”

Twinning: V-22

также разработаны для применений, где требуется разделение мощности между несколькими газотурбинными двигателями. Злотеку было 68 лет, когда его и команду Formsprag попросили спроектировать сцепление для двойного соединения в Bell Boeing V-22 Osprey. Это была одна из самых сложных задач, которые когда-либо возникали при разработке обгонных муфт для вертолетов. Там, где сцепление находится в трансмиссии V-22, высокоскоростной двигатель создает невероятно высокие поверхностные скорости.В дополнение к скорости, высоким центробежным силам и давлениям, муфте требуется передавать тысячи лошадиных сил, что означает большой крутящий момент на этих скоростях.

Вдобавок к этому проблема ориентации. Муфта трансмиссии вертолета часто вращается на горизонтальном валу, погруженном в масло в заторможенном масляном кольцевом пространстве. Но поскольку гондолу V-22 можно наклонять вертикально, муфта должна работать как в горизонтальной, так и в вертикальной ориентации, полностью смазанная без потери работоспособности.

Начиная с 1987 года, работа над дизайном сцепления закончилась три года спустя, когда Чак Дуэлло, затем в Белл, вылетел домой из Мичигана со сцеплением в багаже, готовый начать наземные испытания Osprey.

«Я провел некоторое время и несколько часов допоздна там, в Уоррене, штат Мичиган, работая с оборудованием и испытательными стендами», — говорит Дуэлло. «В то время это было одно из самых сложных приложений на сегодняшний день с точки зрения PV (скорости давления) — контактного давления пружинной муфты и скорости ее скольжения — из-за требований к высокому крутящему моменту и частоте вращения двигателя.

«Я знаю, что это продвигало передовые достижения Bell и, возможно, всей винтокрылой промышленности. Мы работали рука об руку с Тедом, Джимом и другими, и в конечном итоге мы разработали успешный дизайн, который сейчас летает ».

Патенты, Зажимы PCE и Formchrome

За годы проектирования и разработки сцепления V-22 Злотек зарегистрировал два из 19 патентов, связанных с его долгой карьерой, в том числе новый процесс для зажимных приспособлений для поверхностного упрочнения под названием Formchrome.

Запатентованный процесс хромирования, при котором поверхность закаленных кулачков из высокоуглеродистой легированной стали пропитывается хромом с образованием сплава карбида хрома, обеспечивает сверхдлительный срок службы, максимальную износостойкость и низкие затраты на техническое обслуживание.

Zlotek Formchrome и его патент на новую конструкцию муфты под названием PCE или Positive Continuous Engagement, по словам Джека Педерсона, бизнес-менеджера Formsprag по аэрокосмической и оборонной промышленности, были двумя наиболее важными изменениями в этой муфте.

Педерсон присоединился к команде инженеров Formsprag во многом благодаря множеству патентов, которые Злотек зарегистрировал за свою карьеру.

«В предыдущей компании я занимался разработкой продуктов обгонных муфт для автомобильного рынка и часто встречал названия Zlotek и Formsprag при поиске в базе данных Патентного ведомства США. В патенте, на который мы в конечном итоге подали заявку, была ссылка на его работу », — сказал Педерсон. «Позже я услышал, что должность инженера открыла мне возможность работать с Тедом на промышленном и аэрокосмическом рынке.Это была очень веская причина для подачи заявки. Нечасто приходится работать с кем-то, кто проделал большую часть фундаментальной работы в определенной области инженерии ».

PCE — это инновационная разработка Ted Zlotek и Formsprag, обеспечивающая встроенную защиту от разрушительных перегрузок и способность преодолевать воздействие сильных крутильных и линейных вибраций, а также перегрузок с высоким переходным крутящим моментом.

«PCE — это то, что сейчас используют все вертолеты», — говорит Злотек.«Это в основном форма муфты с некоторым материалом здесь и носик здесь, чтобы придать ей поперечное сечение, которое предотвращает перекатывание и заклинивание кулачков в фиксаторе свободного хода.

«Вы можете перемещать материал или добавлять в профиль выемку, которая перемещает центр тяжести. Так что теперь мы можем поиграть в игры, чтобы дать этой обойме центробежный отрыв при определенных условиях, тогда как этот будет иметь центробежное зацепление ».

Как говорит этот человек, все дело в визуализации.Вы смотрите на что-то, и это вам что-то говорит. Теду Злотеку обрыв трансмиссии вертолета может сказать очень много.

Теду Злотеку 91 год, он по-прежнему работает пять дней в неделю и уделяет больше времени, чем многие, составляющие треть его возраста.
Уже одно это впечатляет, и его коллеги не упускают из виду. Однако долголетие Zlotek лишь поверхностно выглядит впечатляющим, когда вы говорите о человеке, которого повсеместно уважают в небольшом, но глобальном сообществе инженеров по трансмиссиям для вертолетов.
Злотек начал свою карьеру в Formsprag Clutch в 1951 году, когда вертолеты впервые доказали свою ценность в качестве транспортных и медицинских вертолетов во время Корейской войны. Вертолеты были в зачаточном состоянии, и Zlotek быстро отреагировал на это, изменив конструкцию автомобильного сцепления для улучшения функциональности трансмиссии вертолета.
Он зарегистрировал свой первый патент в июне 1959 года на фиксатор обоймы в «односторонней муфте», который обеспечивал одновременное и одинаковое вращение всех пружинных муфт для передачи крутящего момента нагрузки.В 1994 году он зарегистрировал свой 19-й патент, в возрасте 75 лет, на фиксатор зажимной муфты с ограничением вращения.
«Я не могу себе представить, что мы были бы аэрокосмической компанией, которой мы являемся сегодня, если бы Тед не следил за этим и не работал так тесно с нашими клиентами в аэрокосмической отрасли», — говорит Джон Данстон, стратегический менеджер по рынку аэрокосмической и оборонной промышленности Altra Industrial Motion, материнской компании Сцепление Formsprag. «Именно Тед посеял семена и наладил отношения и построил такую ​​сильную культуру удовлетворения потребностей клиентов.
Вот классическая реакция на Теда Злотека, рассказанная Джеком Педерсоном, бизнес-менеджером Formsprag, Aerospace & Defense: «Прошлой осенью у нас была группа из армии США для проверки качества, и один из парней просто остановился и воскликнул: «Тед Злотек! Я так рада познакомиться с вами! »Думаю, мы могли бы пройти аудит прямо здесь и сейчас. Этот парень работал над V-22 более десяти лет назад и был знаком с конструкцией сцепления, но не встречал Теда. В мире дизайна обгонных муфт Тед известен во всем мире.«
Данстон может насчитать десятки людей в вертолетной индустрии, которых Злотек обучал и наставлял, включая себя самого». «Он помнит невероятное количество приложений, над которыми работал, каковы были конструктивные соображения и имена всех участников… Я только знал Теда 21 год из 91 его жизни — ему было 70, когда я познакомился с ним, когда он учился в колледже. И, честно говоря, я был напуган, потому что он был рядом всегда. Но каждый раз, когда у меня возникал вопрос, он более чем находил время для меня — всего лишь студента колледжа, который, оглядываясь назад, вероятно, был довольно глупым вопросом.
Том Лонг «вырос» вместе с Zlotek в Formsprag, начав с должности инженера-механика в 1957 году, а затем в качестве менеджера по маркетингу подразделения Industrial Power Transmission Division компании Dana Corp., когда она владела Formsprag. Лонг вспоминает, как Formsprag впервые продала обгонные муфты Bell Helicopter для Hueys, которые они поставляли в армию во время войны во Вьетнаме, «это действительно помогло нам добиться успеха. Тед был там с самого начала — и он все еще здесь! В свои 91 год он действительно является международной фигурой в отрасли.Немцы, итальянцы, французы, японцы — все они знают и уважают Теда. Дизайн Теда — лучший в мире. Он заслуживает похвалы за все, что он сделал для вертолетной индустрии ».
Джузеппе Гаспарини (Италия), менеджер по трансмиссиям AgustaWestland, также имеет долгую историю с Zlotek. «Муфты Formsprag используются в вертолетах AgustaWestland не менее 40 лет, потому что нам нравится их простота и надежность», — говорит Гаспарини. «Я знаю Теда около 25 лет, и я всегда ценил его изобретательность, его непредвзятость, его готовность пересматривать и изучать детали дизайна, как если бы это был его первый раз.
Во Франции Жерар Пати, руководитель программы исследований и технологий Turbomeca / Safran Group, вспоминает свои первые «ночные» разговоры по факсу с ним. «Мы искали новое сцепление 20 лет назад, поэтому я отправлял факс Теду, и всю ночь, пока я спал (из-за разницы во времени между Мичиганом и Францией), он отправлял ответы на наши вопросы, и мы получи их на следующее утро, — сказала Пэти. «Он предоставил много информации, и мы смогли быстро продвинуться в нашем проекте, что было очень полезно, потому что у нас была очень острая потребность.
Фрэнк Робинсон, владелец / основатель компании Robinson Helicopters, устанавливает сцепление Formsprag на каждый свой винтокрылый аппарат. «Мы всегда полагались на техническую оценку Теда. Он знает, что делает. Я очень уважаю Теда как человека и инженера.
В молодости Чак Дуэлло, ранее работавший в Bell Helicopter, а теперь управляющий транспортной группой Sikorsky Helicopters, узнал о философии работы Zlotek. «Тед просто хороший парень. Несмотря на то, что у нас были некоторые спорные вопросы, которые нужно было решить, когда я работал в Bell, он всегда был открытым и восприимчивым ко всем точкам зрения.Он был заинтересован в инновациях, пробовать новое и поддерживать диалог. С Тедом вы вместе работаете над решением проблем ».
Уолт Райли, руководитель отдела анализа приводных систем группы приводных систем Bell Helicopter, является одним из сотрудников Zlotek, которые все еще учатся у него. «Невозможно разговаривать, не научившись чему-то у него. Я всегда с нетерпением жду возможности поговорить с Тедом. Вы действительно можете сказать, что он любит свою работу. Вы не можете поверить в его энергию, его драйв и его знания ».
Курт Оркин, бывший специалист по дизайну в Kaman Helicopters, был среди сотрудников Zlotek, которые ухватились за возможность воздать должное.«Тед — воплощение инженера-инженера. Очень практично, очень аналитично. Он прислушивается к вашим идеям, затем формулирует свои собственные идеи и знает, как пройти через «сорняки». Я работал с Тедом 20 лет и никогда не находил проблемы, которая была бы для него слишком большой. Тед всегда отлично понимал, как вести группу вперед. Он всегда очень спокоен, очень стойкий — кажется, его ничего не расстраивает. Его долголетие действительно впечатляет. Его дух всегда оставался молодым ».

Моделирование и экспериментальные исследования динамических характеристик обгонной муфты

1.Введение

Обгонная муфта — это своего рода базовый механический компонент, передающий мощность односторонним образом. Муфта в настоящее время применяется во многих типах механических систем, поскольку она может переключать свое состояние самостоятельно с изменением скорости и направления вращения между ведущим и ведомым компонентами. Например, его можно использовать на транспортных средствах для реализации отдельных функций двигателя и стартера [1], преобразователей крутящего момента для ограничения одностороннего вращения направляющей [2] и систем привода для передних аксессуаров двигателя для реализации амортизирующая функция [3, 4].Исследования обгонных муфт в основном сосредоточены на конструкции механизма и анализе надежности в соответствии с условиями эксплуатации [5-7], анализе контактного напряжения, усталостной долговечности и перегрузочной способности [8-10], а также динамических характеристиках муфты свободного хода [11]. -14] и его трансмиссионная система.

В зависимости от метода моделирования динамические модели обгонной муфты подразделяются на физические модели и математические модели на основе программного обеспечения конечных элементов или программного обеспечения динамики нескольких тел.Физические модели используются для исследования собственных характеристик обгонной муфты, а математические модели используются для изучения динамических характеристик системы трансмиссии [15]. Большинство существующих математических моделей представляют собой модели демпфирования пружины без инерции вращения, которые рассматривают разницу скорости вращения [16] и разницу углов [12, 13] как определение состояния сцепления. Включение обгонной муфты — это совместное действие ведущей стороны и самоблокирующихся компонентов, ведомой стороны и отдельных компонентов.Из-за инерции самоблокирующейся части, факторов деформации и промежутков между ведущей и ведомой сторонами во время зацепления возникает угол холостого хода [17]. Характеристики синхронизации муфты могут удовлетворить потребности в случае, когда угол холостого хода строго не ограничен. Но угол холостого хода может влиять на динамические характеристики, когда частое переключение между обгонами и зацеплением происходит при нестационарном возбуждении.

С развитием многомодельной технологии и технологии управляемости были проведены соответствующие исследования по применению обгонной муфты на автоматических трансмиссиях [18-20].Более правильное описание динамических характеристик и повышение точности математических моделей может лучше поддержать исследования динамических характеристик обгонной муфты и ее трансмиссионной цепи. На основе традиционной динамической математической модели в данной статье предлагается модифицированный метод, учитывающий влияние динамических характеристик самоблокирующейся детали через угловую компенсацию. Из четырех типов моделей обгонной муфты на платформе MATLAB / Simulink была создана динамическая модель системы обгонной муфты с одной зубчатой ​​передачей как при стабильном, так и при изменяющемся крутящем моменте.По сравнению с экспериментом была проанализирована точность четырех моделей.

2. Динамическая модель

2.1. Обгонная муфта модель

Исследование динамических характеристик трансмиссионной системы основано на математических моделях каждого компонента. Управляемая обгонная муфта, применяемая в автомобильных трансмиссиях, всегда устанавливается посередине валов и шестерен для управления трансмиссией. Все компоненты в традиционной модели муфты свободного хода всегда были упрощены как инерционные компоненты без упругих демпфирующих элементов и упругие демпфирующие компоненты без инерционных элементов.Когда муфта свободного хода находится в зацеплении, она рассматривается как упругий демпфирующий компонент без инерционного элемента, поскольку ведущие шестерни и ведомые стороны жестко связаны с валами и шестернями, и их инерция также содержится в инерции валов. и шестерни. Это учитывается в математических моделях муфты свободного хода для оценки состояния муфты. В настоящее время разность скоростей вращения и разность углов между ведущими шестернями и ведомыми шестернями обычно используются в качестве основы для оценки состояния соединения.Модели, основанные на этих детерминантах, называются «моделью несоответствия скорости вращения» и «моделью несоответствия углов вращения». Вращающие моменты, передаваемые обгонной муфтой в этих моделях, выражаются уравнениями. (1) и (2). θmt, θst — углы поворота ведущей стороны и ведомой стороны обгонной муфты, соответственно, в рад. Kc — жесткость муфты на кручение, Н · м / рад. Cc — коэффициент демпфирования. Mct — крутящий момент, передаваемый муфтой, в Н · м:

(1)

(2)

Включение обгонной муфты состоит из комбинированного действия ведущей стороны и самоблокирующихся компонентов, ведомой стороны и самостоятельных компонентов. Из-за инерции самоблокирующейся части, факторов деформации и промежутка между ведущей и ведомой сторонами во время зацепления возникает угол холостого хода. Это означает, что ведущие компоненты или ведомые компоненты все еще должны повернуться на относительный угол, чтобы по существу войти в состояние зацепления, что означает, что крутящий момент может передаваться после компонентов привода и ведомых компонентов, чтобы соответствовать состоянию зацепления.Таким образом, уравнения. (1) и (2) не учитывают влияние динамических характеристик самоблокирующихся компонентов.

Система трансмиссии всегда работает при нестационарном возбуждении от источника питания и нагрузки, например, при циклическом возбуждении от автомобильного двигателя и колебательном возбуждении от дорожного покрытия. Когда обгонная муфта установлена ​​в главной цепи трансмиссии, ее рабочее состояние часто переключается с включения на обгон и на включение при нестационарном возбуждении.Угол холостого хода также увеличивается с увеличением времени переключения сцепления в процессе трансмиссии. Очевидно, что накопление угла холостого хода приведет к большим ошибкам в упругой силе, рассчитанной по формулам. (1) и (2).

Принимая во внимание влияние динамических характеристик самоблокирующихся компонентов, можно сделать допущение об устранении ошибок, вызванных накоплением угла холостого хода посредством компенсации угла, как показано в формуле. (3). Δθαvt — это угловая компенсация в модели несоответствия скорости вращения, а модель несоответствия скорости вращения с компенсацией угла выражается как Ур.(4). Δθɑt — угловая компенсация в модели несоответствия угла поворота, а модель несоответствия угла поворота с угловой компенсацией выражается как Ур. (6):

(3)

(4)

(5)

(6)

2.2. Динамическая модель обгонной муфты — одинарная зубчатая пара

Динамическая модель системы обгонной муфты-одиночной зубчатой ​​пары создана, как показано на рис. 1. Система состоит из инерции входного конца, обгонной муфты, входных шестерен, выходных шестерен и инерции выходного конца. Выходные шестерни жестко соединяются с выходным концом, и его инерция также содержится в инерции выходного конца. Чтобы объяснить это, эта комбинация называется «выходной комбинацией».

Рис. 1. Динамическая модель системы обгонной муфты с одной зубчатой ​​парой

Как показано на рис. 1, Ii, I1, I2 и Io — это инерция вращения входного конца, входной шестерни, выходной шестерни и выходного конца, соответственно, в кг · м ² . Таким образом, инерция вращения выходной комбинации равна I2 плюс Io. θit, θ1t и θ2t — углы поворота входного конца, входной шестерни и выходной комбинации, соответственно, в рад.r1 и r2 — базовые радиусы окружностей входной и выходной шестерни, соответственно, в метрах. Ti — крутящий момент, действующий на входной конец, в Н · м. To — момент нагрузки, действующий на выходную комбинацию, в Н · м. C — коэффициент демпфирования в процессе зацепления зубчатой ​​пары. Cc — коэффициент демпфирования муфты свободного хода. Kt — изменяющаяся во времени жесткость зацепления зубчатых пар, Н / м. Kc — жесткость обгонной муфты на кручение, Н · м / рад.

За счет упрощения входной стороны, включая ведущую сторону обгонной муфты; входная шестерня, включая ведомую сторону сцепления; и выходную комбинацию к инерционным компонентам, и упрощая включение муфты и шестерен к упругим демпфирующим элементам без инерции, дифференциальное уравнение движения выводится как уравнение.(7). βt — нелинейная функция бокового зазора шестерни при включении. Kt — изменяющаяся во времени жесткость зацепления, основанная на многоуровневой модели жесткости фитинга, предложенной в литературе [7]. Определения коэффициента демпфирования и нелинейной функции бокового зазора шестерни также описаны в литературе [7]:

(7)

3. Сравнение и имитационный анализ

3.1. Создание имитационной модели

Из четырех моделей обгонной муфты, показанных в Ур. (1), (2), (4) и (6), а также динамическая модель системы пара муфты свободного хода-одиночная шестерня, показанная на (7). Имитационные модели модели несоответствия скорости вращения с компенсацией угла и модели несоответствия угла поворота с компенсацией угла были созданы в Simulink, как показано на Рис. 2 и Рис. 3. Основные параметры моделей показаны в Таблице 1.

На рис.2 и 3, дифференциальные уравнения, показанные в формуле. (7) реализуются подсистемой входного конца, подсистемой входного зубчатого колеса и подсистемой выходного зубчатого колеса. Расчет демпфирующей силы и жесткости в процессе зацепления в формуле. (7) переносятся на модели демпфирования и модели жесткости. Кроме того, уравнения. (3) и (4) реализуются подсистемой компенсации угла и подсистемой передаваемого крутящего момента модели несоответствия скорости вращения с компенсацией угла на рис. 2, в то время как уравнения. (5) и (6) реализуются одними и теми же подсистемами в модели несоответствия углов поворота с компенсацией угла на рис.3. В этих подсистемах Mc, To и Ti представляют передаваемый крутящий момент, крутящий момент нагрузки и крутящий момент привода. Qi, Q1 и Q2 представляют углы вращения входного конца, входной шестерни и выходной шестерни, в то время как dQi, dQ1 и dQ2 представляют соответствующие скорости вращения.

Таблица 1. Параметры моделирования системы обгонной муфты — одинарной зубчатой ​​пары

Фиг.2. Имитационная модель на основе Simulink для модели несоответствия скорости вращения с угловой компенсацией

Рис. 3. Имитационная модель на основе Simulink для модели несоответствия угла поворота с компенсацией угла

Чтобы выполнить полный анализ и сравнение четырех моделей, моделирование было проведено в двух типичных условиях стабильного и переменного крутящего момента.Условие стабильного вращающего момента означает, что вращающий момент входного конца и момент нагрузки выходного конца равны по величине при определенной скорости. Условие изменения крутящего момента означает, что на определенной скорости крутящий момент входного конца периодически колеблется, в то время как крутящий момент выходного конца остается постоянным.

3.2. Стабильный крутящий момент

Начальная скорость обгонной муфты принята равной 35 рад / с. Приводной момент входного конца Ti составляет 15 Н • м.Момент нагрузки выходного конца То составляет –17 Н · м. Результаты моделирования модели несоответствия скорости вращения показаны на рис. 4. Результаты моделирования модели несоответствия скорости вращения с угловой компенсацией показаны на рис. 5. Результаты моделирования несовпадения углов вращения. Модель показана на рис. 6. Результаты моделирования модели несоответствия угла поворота с компенсацией угла показаны на рис. 7. На каждом рисунке панель (а) показывает состояние зацепления муфты свободного хода, панель (b ) показывает крутящий момент, передаваемый муфтой, панель (c) показывает скорость вращения входного и выходного валов, а панель (d) показывает угол между входным валом и выходным валом.И числовые результаты показаны в Таблице 2.

Рис. 4. Результаты моделирования модели несоответствия скорости вращения при постоянном крутящем моменте

а)

б)

в)

г)

Как показано на рис. 4 (a), ось y отображает состояние муфты свободного хода; значение 1 означает зацепление, а 0 означает выход за пределы допустимого диапазона.Обгонная муфта находится в зацеплении от 0 до 0,01 с. В течение времени от 0,01 до 0,3 с состояние обгонной муфты постоянно переключается. Как показано на рис. 4 (b), от 0 до 0,01 с крутящий момент, передаваемый муфтой, увеличивается линейно, а за время от 0,01 до 0,3 с крутящий момент проявляется как быстрое скачкообразное изменение между положительным значением и 0 с изменения состояния обгонной муфты; положительное значение также увеличивается со временем. Как показано на рис. 4 (c), от 0 до 0,01 с скорость вращения входного конца постоянно увеличивается из-за крутящего момента привода.Напротив, частота вращения выходного конца постоянно уменьшается из-за крутящего момента нагрузки. Обгонная муфта входит в зацепление на 0,01 с, в то время как скорость вращения входного конца уменьшается, а скорость вращения выходного конца увеличивается. После этого частота вращения входного и выходного концов стремится к относительно стабильному состоянию, которое колеблется в пределах ± 0,5 рад / с. Как показано на рис. 4 (d), угол поворота входного и выходного концов увеличивается линейно в течение всего процесса.

Рис. 5. Результаты моделирования модели несоответствия частоты вращения с компенсацией угла при постоянном крутящем моменте

а)

б)

в)

г)

Рис. 6. Результаты моделирования модели несоответствия углов поворота при постоянном крутящем моменте

а)

б)

в)

г)

Как показано на рис.5 (а), явление обгона происходит через определенные промежутки времени в течение короткого времени при включении. Как показано на рис. 5 (b), крутящий момент, передаваемый обгонной муфтой, постоянно увеличивается при включении и падает до 0 за короткое время, пока муфта переключается из состояния зацепления в состояние обгонной муфты. Как показано на фиг. 5 (c), скорость вращения входного и выходного конца претерпевает большие колебания. Как показано на фиг. 5 (d), угол поворота входного и выходного конца увеличивается линейно.

Фиг.7. Результаты моделирования модели несоответствия углов поворота с компенсацией угла при постоянном крутящем моменте

а)

б)

в)

г)

Как показано на Рис. 6 (a), муфта свободного хода продолжает работать постоянно. Как показано на рис. 6 (b), с начала моделирования крутящий момент, передаваемый муфтой, колеблется и увеличивается от 0 до 15 Н · м при 0.025 с, и колеблется в пределах ± 2 Н · м. Как показано на Фиг.6 (c), скорость вращения входного конца претерпевает большие колебания, когда муфта впервые включается. После этого скорость становится стабильной и слегка колеблется около 37 рад / с. Скорость вращения выходного конца имеет тот же процесс и, наконец, колеблется в пределах ± 0,5 рад / с около 32,5 рад / с. Как показано на рис. 6 (d), угол поворота входного и выходного концов увеличивается линейно. Результаты моделирования, представленные на рис.7 по существу соответствуют показанным на рис. 6.

Путем сравнения состояния обгонной муфты на рис. 4 (a) — 7 (a), было обнаружено явление, что муфта свободного хода, модель которой рассматривает разницу в скорости вращения как фактор, определяющий состояние соединения, независимо от учета угловой компенсации или без нее, переключается между включением и обгоном. заявляет много раз на протяжении всего процесса. Однако муфта свободного хода, модель которой рассматривает разницу углов поворота как определяющую, независимо от того, учитывается ли компенсация угла или нет, стабилизирует состояние зацепления.

Путем сравнения крутящего момента, передаваемого муфтой на рис. 4 (b) — 7 (b) и в таблице 2 было обнаружено явление, что передаваемые крутящие моменты двух моделей несоответствия углов поворота колеблются на 15 Нм в пределах максимума при 16 Нм, минимума на 14 Нм после времени стабилизации в течение примерно 0,025 с. Это означает, что крутящие моменты в двух моделях несоответствия углов поворота остаются такими же постоянными, как крутящий момент привода, и стремятся к истинному значению, которое аналогично реальной ситуации. И передаваемые крутящие моменты двух моделей несоответствия частоты вращения сохраняют колебания, поскольку частые изменения между состояниями зацепления и обгона, упомянутыми ранее, в пределах максимума при 37 Нм и 42 Нм соответственно, минимума при 0 Нм, что противоречит динамической характеристике обгонного режима. схватить.

Путем сравнения скорости вращения и угла входа и выхода на рис. 4 (c) — 7 (c) и 4 (d) — 7 (d), было обнаружено явление, согласно которому, по сравнению с моделью несоответствия скорости вращения, скорость на входе и выходе заканчивается в модели несоответствия скорости вращения с углом компенсация претерпевает более сильные колебания, и ее угол входного конца также увеличивается, но в трех других моделях нет очевидной разницы углов.

Таблица 2. Результаты моделирования четырех моделей при стабильном крутящем моменте.

3.3. Различный крутящий момент

Начальная скорость обгонной муфты принималась равной 35 рад / с. Приводной момент входного конца выражается как Ti = 15 + 30sin (20πt) Н · м. Момент нагрузки на выходном конце -17 Н · м. Результаты моделирования четырех типов моделей показаны на рис. 6–9. Численные результаты показаны в таблице 3.

Как показано на рис. 8 (а), муфта свободного хода находится в зацеплении от 0 до 0,01 с. В период времени от 0,01 до 0,065 с состояние обгонной муфты постоянно переключается.Муфта держит обгон от 0,065 до 0,1 с. Муфта повторяет предыдущее действие в следующие 0,2 с. Как показано на рис. 8 (b), в период времени от 0 до 0,065 с, от 0,1 до 0,165 с и от 0,2 до 0,265 с крутящий момент, передаваемый муфтой, претерпевает быстрое скачкообразное изменение от положительного значения до 0 с переключением состояния. муфты свободного хода, и положительное значение может достигать 500 Н · м или более за время от 0,1 до 0,165 с и от 0,2 до 0,265 с, а отрицательное значение появляется около 0,1 с и 0,2 с.Как показано на рис. 8 (c), скорость вращения входного конца колеблется в зависимости от изменения крутящего момента, и в течение времени от 0,065 до 0,1 с, от 0,165 до 0,2 с и от 0,265 до 0,3 с скорость вращения входного конец ниже, чем у выходного конца; это означает, что на этот раз сцепление находится в режиме обгонной муфты. В момент 0,1 с и 0,2 с появляется большой положительный скачок скорости вращения входного конца, в то время как большой отрицательный скачок появляется на скорости вращения выходного конца. Инжир.8 (d) показывает, что угол поворота входного и выходного конца увеличивается линейно.

Как видно из рис. 9 (а), несмотря на несколько кратковременных случаев обгонной муфты, муфта свободного хода находится в зацеплении большую часть времени от 0 до 0,065 с. В период времени от 0,065 до 0,1 с муфта находится в обгонном состоянии. После этого сцепление повторяет предыдущее действие. Как показано на рис. 9 (b), крутящий момент, передаваемый муфтой, увеличивается, когда состояние переключается с обгонного режима на зацепление, и падает до 0, когда состояние переключается с зацепления на обгон.В период времени от 0,065 до 1 с крутящий момент равен 0, потому что муфта находится в состоянии свободного хода. Как показано на фиг. 9 (c), появляются зубчатые колебания скорости вращения входного и выходного конца от 0 до 0,065 с, а скорость вращения входного конца ниже, чем скорость вращения выходного конца. Как показано на рис. 9 (d), угол поворота входного и выходного концов увеличивается линейно.

Рис. 8. Результаты моделирования модели несоответствия скорости вращения при изменении крутящего момента

а)

б)

в)

г)

Фиг.9. Результаты моделирования модели несоответствия частоты вращения с компенсацией угла при изменении крутящего момента

а)

б)

в)

Рис. 10. Результаты моделирования модели несовпадения углов поворота при переменном крутящем моменте

а)

б)

в)

г)

Фиг.11. Результаты моделирования модели несоответствия углов поворота с компенсацией угла при изменении крутящего момента

а)

б)

в)

г)

На рис. 10 (а) показано, что муфта свободного хода находится в зацеплении от 0 до 0,065 с и переключается в состояние обгонной муфты от 0,065 до 0,12 с. Чередование между включением и обгоном отображается с 0.От 12 до 0,16 с. Затем муфта находится в обгонном состоянии от 0,16 до 0,22 с. После этого муфта повторяет шаги от 0,12 до 0,22 с. Как показано на фиг. 10 (b), крутящий момент, передаваемый муфтой, составляет приблизительно 50 Н · м, когда муфта впервые включается в период времени от 0 до 0,065 с. Большой положительный крутящий момент возникает с переключателями от обгонного к включению в период времени от 0,12 до 0,16 с и от 0,22 до 0,26 с, и крутящий момент увеличивается с увеличением времени включения. Отрицательный крутящий момент возникает с переключателями из зацепления на обгон.Как показано на фиг. 10 (c), скорость вращения входного конца колеблется с изменением крутящего момента, а скорость вращения выходного конца также нормальна от 0 до 0,12 с. Сильное колебание скорости вращения входа и выхода заканчивается, когда состояние муфты переключается с свободного хода на включение в период времени от 0,12 до 0,16 с и от 0,22 до 0,26 с. Как показано на рис. 10 (d), угол поворота входного и выходного концов увеличивается линейно.

Как показано на рис.11 (а) муфта продолжает включаться от 0 до 0,065 с, а переходное переключение между включением и обгонным ходом происходит около 0,065 с. Затем муфта находится в обгонном состоянии от 0,065 до 0,1 с. После этого муфта повторяет шаги от 0 до 0,1 с. Как показано на фиг. 11 (b), крутящий момент, передаваемый муфтой, сначала увеличивается, затем уменьшается в период времени от 0 до 0,065 с, и становится равным 0 в период времени от 0,065 до 0,1 с. Как показано на Рис. 11 (c), скорость вращения входного и выходного концов изменяется с увеличением крутящего момента.Скорость вращения входного конца быстро уменьшается, и его скорость уменьшается даже быстрее, чем скорость выходного конца из-за отрицательного значения крутящего момента в период времени от 0,065 до 0,1 с. Из-за характеристики демпфирования жесткости муфты незначительные колебания скорости вращения происходят при переключении с обгонной муфты на зацепление примерно за 0,1 с. Как показано на рис. 11 (d), угол поворота входного и выходного концов увеличивается линейно.

Путем сравнения состояния обгонной муфты на рис.8 (а) — 11 (а), было обнаружено, что при изменении передаваемого крутящего момента существует множество случаев переключения между режимами обгонного и зацепления в четырех моделях. Для положительных значений передаваемого крутящего момента в модели несоответствия скорости вращения, модели несоответствия скорости вращения с компенсацией угла и модели несоответствия угла поворота возникает явление переключения. В модели несоответствия угла поворота с компенсацией угла, когда значение передаваемого крутящего момента положительно, муфта остается в состоянии зацепления и переключается в состояние свободного хода, когда значение становится отрицательным.

Путем сравнения крутящего момента, передаваемого муфтой на рис. 8 (b) — 11 (b) и в таблице 3 было обнаружено, что максимальные значения передаваемого крутящего момента двух моделей без угловой компенсации составляют 953 Нм и 297 Нм соответственно, что намного больше, чем у двух моделей с угловая компенсация, в то время как крутящий момент колеблется в меньшем диапазоне, где максимальное значение составляет 45 Нм, а минимальное — –15 Нм.

Таблица 3. Результаты моделирования четырех моделей при переменном крутящем моменте

И минимальные значения передаваемого крутящего момента двух моделей без угловой компенсации отрицательны, что противоречит характеристике сцепления.Высокочастотная флуктуация с большой амплитудой появляется в модели несоответствия скорости вращения с угловой компенсацией, в то время как модель несоответствия скорости вращения с компенсацией угла передает крутящий момент в период колебаний 0,1 с более плавным образом, что больше похоже на реальное ситуация.

Путем сравнения скорости вращения и угла входа и выхода на рис. С 8 (c) по 11 (c) и с 8 (d) по 11 (d), было обнаружено явление, заключающееся в том, что внезапное изменение скорости вращения появляется в моделях без рассматриваемой угловой компенсации, и появляется зубчатое колебание с высокой скоростью вращения. частотные и широкоамплитудные колебания передаваемого крутящего момента в модели несоответствия скорости вращения с угловой компенсацией.Однако модель несоответствия угла поворота с компенсацией угла работает лучше.

4. Сравнение и анализ эксперимента

Сравнивая результаты моделирования при стабильных и переменных крутящих моментах, мы сделали предварительное заключение о том, что модель несоответствия угла поворота с компенсацией угла может более точно описывать динамические характеристики муфты свободного хода. Чтобы проверить это суждение, была построена экспериментальная платформа трансмиссии системы обгонной муфты и одиночной зубчатой ​​пары.Платформа состоит из приводного двигателя, системы обгонной муфты и одинарной шестерни, инерционной составляющей, нагрузки, соответствующего контроллера и измерительного оборудования. Экспериментальная установка показана на рис. 12, а параметры компонентов — в таблице 4.

Рис. 12. Экспериментальная трансмиссия системы обгонной муфты — одинарной зубчатой ​​пары

Таблица 4. Компонентные параметры экспериментальной платформы

На платформе эксперимент проводился при стабильных и переменных крутящих моментах; данные были собраны после того, как платформа проработала некоторое время в стабильном состоянии.В соответствии со стабильным состоянием в эксперименте мы сравнили скорость вращения через 0,05 с в четырех моделях с данными, полученными с платформы. Поскольку передаточное число в системе обгонной муфты и одной зубчатой ​​пары составляло 17/15, для облегчения сравнения и анализа мы умножили скорость вращения выходного вала из эксперимента и моделирования на это передаточное число. Результаты экспериментов после обработки показаны на рис. 11 и 12. Результаты моделирования представлены на рис.13 и 14.

Как показано на рис. 13, при стабильном вращающем моменте скорости вращения на входе и выходе стабильны на уровне 750 об / мин и колеблются в диапазоне ± 50 об / мин из-за вибрации платформы. Как показано на рис. 15, при одном и том же крутящем моменте кривые скорости, смоделированные на основе модели несоответствия скорости вращения, модели несоответствия угла поворота и модели несоответствия угла поворота с угловой компенсацией, ближе к экспериментальным результатам. В модели несоответствия скорости вращения с компенсацией угла колебания скорости больше, и существует очевидная разница в скорости вращения между входным концом и выходным концом, что означает, что результаты моделирования отличаются от эксперимента.

Рис.13. Результаты экспериментов по измерению частоты вращения входного и выходного валов при постоянном крутящем моменте.

Рис.14. Результаты экспериментов по измерению частоты вращения входного и выходного валов при изменении крутящего момента.

Рис.15. Результаты моделирования скорости вращения четырех моделей при постоянном крутящем моменте

а)

б)

в)

г)

Как показано на рис.14, при изменяющемся крутящем моменте скорость входного конца очевидно ниже, чем скорость выходного конца в период времени от 1 до 3 с и от 5 до 7 с; это означает, что муфта находится в режиме обгонной муфты. На фиг. 16 в модели несоответствия скорости вращения, показанной на панели (а), большие колебания скорости происходят на входе и выходе, когда состояние муфты переключается с обгонной муфты на зацепление в период времени от 0,1 до 0,2 с; это означает, что результат моделирования отличается от эксперимента.В модели несоответствия угла поворота, показанной на панели (b), большое колебание скорости также происходит на входном конце с одновременным переключением с обгонного режима на зацепление. Это означает, что и в этом случае результат моделирования отличается от эксперимента. В модели несоответствия скорости вращения с компенсацией угла, показанной на панели (c), высокочастотная флуктуация с большой амплитудой появляется на входе и выходе, когда скорость вращения увеличивается; это означает, что и в этом случае результат моделирования отличается от эксперимента.Тенденция изменения модели невязки углов поворота с компенсацией углов хорошо согласуется с экспериментом. Результат эксперимента подтверждает ранее упомянутое предварительное суждение.

Рис.16. Результаты моделирования скорости вращения четырех моделей при переменном крутящем моменте

а)

б)

в)

г)

5.Выводы

Путем сравнения результатов моделирования и эксперимента, упомянутого выше, был сделан следующий вывод: модель несоответствия частоты вращения не может точно описать фактическое рабочее состояние муфты свободного хода, потому что в результате моделирования появилось явление частого переключения, которое приводило к высокочастотным колебаниям большой амплитуды в результате передаваемого крутящего момента, что не соответствовало результатам эксперимента. Кроме того, модель несоответствия углов поворота может точно описывать только фактическое рабочее состояние при постоянном крутящем моменте, потому что амплитуда передаваемого крутящего момента велика, а очевидное отрицательное значение, по-видимому, противоречит характеристикам сцепления.

Исследование показало, что модель несоответствия угла поворота с компенсацией угла, которая учитывала влияние динамических характеристик компонентов автоблокировки, может точно описывать фактическое рабочее состояние как при переменном, так и при постоянном крутящем моменте, а также динамические характеристики трансмиссии с обгонной муфтой.