Автомобильный дифференциал

Для определения экономической эффективности различных методов и средств технического контроля промежуточных операций и работ в ряде случаев целесообразно пользоваться не показателем всех затрат, т. е. полной себестоимости продукции, а только величиной затрат на выполнение отдельных операций или работ. Это касается, например, случаев, когда при одном и том же методе могут быть использованы разные средства с одними и теми же результатами, как, например, при решении задачи на выбор разных конструкций контрольных автоматов, различных излучателей при использовании метода гамма-дефектоскопии и др. Однако удешевление контроля не должно быть самоцелью. Основной задачей улучшения технического контроля является соблюдение заданного качества выпускаемой продукции и снижение потерь труда и материалов в результате брака в производстве. Больше того, внедрение новых методов и средств технического контроля может в ряде случаев привести к увеличению расходов на контрольные операции, однако по мере того, как это мероприятие начнет давать результаты, увеличение расходов будет постепенно компенсироваться снижением издержек производства.

При диагностировании муфт, особенно на участках их переключения, а также при оценке работы шпиндельных узлов и качества выполнения рабочих процессов дополнительно регистрировалась мощность, потребляемая электродвигателем, и угловая скорость РВ. Проведено исследование нескольких сотен токарных многошпиндельных автоматов и полуавтоматов отечественного производства и иностранных фирм на различных стадиях их создания и эксплуатации. Это позволило получить необходимые статистические данные для определения эталонных и допустимых значений диагностических параметров, характера их изменения при различных состояниях механизмов и разных моментах инерции, массах и скоростях перемещаемых узлов. В качестве моделей исправных и неисправных состояний выбирались соответственно эталонные осциллограммы, динамограммы дефектов и дефектные карты, которые получают заранее для каждой модели станков. Для измерения крутящих моментов на РВ использовались съемные датчики со встроенными микроусилителями, конструкция которых зависит от диаметра вала, наличия на нем свободных участков и других причин. Регистрация диагностических параметров обычно осуществлялась с помощью светолучевых осциллографов типа К-115 или самописцев типа Н327-3. При диагностировании станков-автоматов допускается погрешность измерений крутящих моментов до 5%, которая существенно зависит" от характеристик вторичной аппаратуры. При выбранном методе диагностирования проводилась оценка контролепригодности конструкции станков автоматов различных моделей, что является важным этапом разработки и внедрения динамических проверок. Это связано с необходимостью быстрого и надежного закрепления датчиков в опре-долонтгых местах проверяемых объектов и подключения измерительной аппаратуры. Как показывает практика, на проверку одного станка затрачивается 10—15 мин. В ошц^иом ото время идет на установку и закрепление па РВ датчика крутящего момента, подключение аппаратуры и зависит от длительности цикла станка.

На рис. 1 представлены результаты измерений максимальных ускорений а (в единицах g) рабочих органов автоматов различных типов. На этом же рисунке приведены зависимости (атах/#)опт и

ки, износа и других факторов. Например, величины крутящих моментов на РВ и ускорений суппортов автоматов различных моделей при прочих равных условиях определяются главным образом их быстроходностью. Влияние этих факторов на динамику суппортов можно определить путем квалиметрической оценки их качества. Для примера в табл. 7.1 приведены характеристики и комплексные показатели качества, полученные при подводе суппортов автоматов моделей 1В225-6 и 1А225-6, имеющих разные частоты вращения РВ (ир.в. = 24,3 и 16,3 об/мин). Предварительно записывались крутящий момент на РВ, мощность, потребляемая электродвигателем, линейные ускорения и скорость продольных и поперечных суппортов при их ускоренных перемещениях. Повышение частоты вращения РВ автоматов с 16,3 до 24,3 об/мин позволило уменьшить время холостых ходов суппортов Тп примерно в 1,4 раза, соответственно увеличив среднюю скорость их перемещения vcf. В данном случае ускорение атах суппортов изменилось незначительно. По сравнению с эталонными значениями крутящих моментов на РВ автоматов 1А225-6, нагрузки при ускоренных отводе М2 и подводе Мъ у Станков 1В225-6 возросли в 1,5 раза. Быстроходность суппортов, характеризуемая коэффициентом в„ при Ир.в. = 24,3 об/мин, в среднем также в 1,4 раза выше, чем при Ир.в. = 16,3 об/мин.

Таблица 7.7. Характеристики механизмов поворота шпиндельных блоков автоматов различных моделей

Комплексные показатели качества механизмов поворота шпинельных блоков автоматов различных моделей

Характеристики и комплексные показатели качества механизмов поворота шпиндельных блоков автоматов различных моделей приведены в табл. 7.7 и 7.8. Все эти станки находились в эксплуатации в течение 6—8 лет на одном из автомобильных-заводов. В то же время условия их эксплуатации были неодинаковы — использовались для обработки различных деталей при разных режимах работы. Часть из них эксплуатировалась в автоматном цехе, другие станки были встроены в автоматические линии или работали в замкнутом цикле. Наибольшие ускорения шпиндельного блока (smax = 120 с~2) возникают при его повороте у одного из самых быстроходных автоматов Викман 1"—6 (гер „ = 19 об/мин). На величину динамических нагрузок основное влияние оказывают средняя скорость поворота и диаметр шпиндельного блока D, определяющий его момент инерции /. Максимальная средняя скорость поворота <ОСР) блока у различных автоматов изменяется от 0,48 до 1,9 с-1 при гар.в = 9,3—20,7 об/мин, а моменты инерции — от 9,3 до 113 кг-м2 при D = 0,33—0,68 м. При этих условиях величины крутящих моментов на РВ при повороте шпин-

В книге обобщается опыт теоретического и экспериментального исследования механизмов автоматов различных типов, в том числе опыт производственных исследований и диагностирования, накопленный в Институте машиноведения. Основное внимание уделяется определению критериев качества механизмов и особенностям экспериментального исследования автоматов в различных условиях.

гамма гидрокопировальных автоматов и полуавтоматов [581, основные узлы агрегатных станков и автоматических линий [30, 39, 60, 69, 90], транспортные устройства автоматов различных типов [41, 58, 65]. Немалое значение при выборе этих объектов имело и то, что затраты на разработку методики существенно снижались благодаря изученности этих объектов.

На фиг. 123. 124 и 125 изображены примеры кинематических схем автоматов различных групп.

Широкое распространение машин-автоматов требует развития формальных методов их анализа и синтеза. На III совещании по 'основным проблемам теории машин и механизмов [2] для описания функционирования некоторых классов машин-автоматов было предложено использовать аппарат теории конечных автоматов [1], [5] и аппарат логических схем алгоритмов [8]. Следует заметить, что аппарат логических схем алгоритмов, разработанный вначале для целей программирования, может быть использован также и для описания алгоритмов функционирования машин-автоматов, различных технологических процессов и т. д. Его применение наиболее естественно в тех случаях, когда наблюдается очередность выполнения операций,, причем последовательность выполнения отдельных технологических операций может изменяться в зависимости от различных факторов, определяемых внешними условиями или самим характером технологического процесса. К таким машинам-автоматам могут быть отнесены, например, автоматы с цифровым управлением, имеющие обратную связь [4].

Кинематика зубчатого дифференциала. Планетарный зубчатый механизм с двумя степенями свободы называют зубчатым дифференциальным механизмом (сокращенно — зубчатым дифференциалом). В этом механизме могут быть два входа и один выход (например, счетно-решающий суммирующий механизм) или один вход и два выхода (например, автомобильный дифференциал). В первом случае зубчатый дифференциал предназначен для сложения движе-

дифференциальной передачи рассмотрим автомобильный дифференциал с коническими колесами (рис. 10.12), где а — главный вид и б — вид сверху.

На сателлит 2 в плоскости его вращения действуют два окружных усилия F1Z и FSZ, а также реакция водила FW2. передающаяся через его подшипники. Из рисунка ясно, что условия равновесия сателлита требуют, чтобы F12 = F32, но так как диаметры обоих центральных конических колес / и 3 одинаковы, то из этого равенства следует также равенство вращающих моментов на обеих автомобильных полуосях. В результате окружные силы на обоих колесах будут всегда одинаковыми, хотя на поворотах колеса должны иметь разную угловую скорость, так как проходят разные пути. Таким образом, автомобильный дифференциал служит для деления момента водила поровну между полуосями, каждая из которых может иметь свою угловую скорость.

Кинематика зубчатого дифференциала. Планетарный зубчатый механизм с двумя степенями свободы называют зубчатым дифференциальным механизмом (сокращенно — зубчатым дифференциалом). В этом механизме могут быть два входа и один выход (например, счетно-решающий суммирующий механизм) или один вход и два выхода (например, автомобильный дифференциал). В первом случае зубчатый дифференциал предназначен для сложения движения входных звеньев, во втором случае — для разделения (дифференциации) движения входного звена (отсюда происходит название механизма).

В частном случае при z2 = 24 (автомобильный дифференциал) формулы для определения квазиупругих и инерционных параметров динамических графов конического дифференциала приобретают вид:

Рис. 3.175. Автомобильный дифференциал из конических колес, допускающих развал осей. _^

Рис. 3.180. Шаровой автомобильный дифференциал. Дифференциал состоит из двух корпусов 1 и 4, по которым в профилированных желобках перекатываются шарики 2, заключенные в пазах водила 3. Шарики допускают компенсационное

Замкнутые дифференциальные передачи. Рассмотренные дифференциальные передачи сами по себе являются передачами с двумя степенями свободы. Однако очень часто их обращают в передачи с одной степенью свободы путем соединения любых двух или трех имеющихся в них валов каким-либо механизмом или передачей с одной степенью свободы. Такие дифференциальные передачи получили название замкнутых, или передач с обратной связью. Примером замкнутой дифференциальной передачи является рассмотренный выше автомобильный дифференциал (рис. 524). Колеса автомобиля вместе с дорожным полотном и являются здесь этим замыкающим механизмом или обратной связью. Перейдем к разбору кинематических свойств таких замкнутых дифференциальных редукторов.

В частном случае, при z% = z\ (автомобильный дифференциал) формулы для определения квазиупругих и инерционных параметров динамических графов конического дифференциала приобрета-

Реверсивные механизмы. Механизмы этого типа представляют собой механизмы одностороннего действия с реверсивным устройством, с ручным или автоматическим управлением. В зависимости от настройки движение от ведущего звена к ведомому может передаваться как в одном, так и в другом направлении. Типичным представителем таких механизмов является самоблокирующийся автомобильный дифференциал. В обычном автомобильном дифференциале при нормальных условиях работы крутящий момент, подведенный к дифференциальной коробке, распределяется поровну между ведущими полуосями. Поэтому, если одно из ведущих колес автомобиля окажется на скользящем участке дороги, то второе не в состоянии развить достаточную тяговую силу и автомобиль будет буксовать.

Отсюда следует, что передача имеет две степени свободы и работает как автомобильный дифференциал. Характер движения машины зависит от внешних сопротивлений, приложенных к гусеницам. При равных сопротивлениях машина будет двигаться прямолинейно, при разных — самопроизвольно поворачиваться.

Пример. Самоблокирующийся дифференциал автомобиля (фиг. 136, а). Как известно, обычный автомобильный дифференциал обладает следующим свойством: если М0 — вращающий момент, подведенный к дифференциальной коробке, то каждая из ведущих полуосей автомобиля получит вращающий момент