Учредители
• Институт машиноведения им. А.А. Благонравова
Российской академии наук
• Московский государственный индустриальный университет
Издатель
Московский государственный индустриальный университет
Журнал зарегистрирован 30 декабря 2004 г. Федеральной службой
по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых
коммуникаций и охране культурного наследия
Свидетельство о регистрации ПИ ¹ ФС 77-19294
РЕДКОЛЛЕГИЯ ЖУРНАЛА
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Ганиев Р.Ф., академик РАН, директор Института машиноведения
им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ) РАН
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР
Скопинский Â.Í., ä.ò.í., профессор (ÌÃÈÓ)
ЗАМЕСТИТЕЛИ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА
Баранов Þ.Â., ä.ò.í., ïðîô. (ÈÌÀØ ÐÀÍ)
Овчинников Â.Â., ä.ò.í., ïðîô. (ÔÃÓÏ «ÐÑÊ ÌÈû)
ЧЛЕНЫ РЕДКОЛЛЕГИИ
Алешин Í.Ï., академик ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Асташев Â.Ê., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Беляков Ã.Ï., ä.ý.í., ïðîô. (Êðàñíîÿðñê)
Бобровницкий Þ.È., ä.ô.-ì.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Вайсберг Ë.À., ä.ò.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Горкунов Ý.Ñ., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Åêàòåðèíáóðã)
Григорян Â.À., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Дроздов Þ.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Индейцев Ä.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ô.-ì.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Колесников À.Ã., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Кошелев Î.Ñ., ä.ò.í., ïðîô. (Í. Íîâãîðîä)
Лунев À.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Êàçàíü)
Махутов Í.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Пановко Ã.ß., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Перминов Ì.Ä., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Петров À.Ï., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Полилов À.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Поникаров Ñ.È., ä.ò.í., ïðîô. (Êàçàíü)
Приходько Â.Ì., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Резчиков À.Ô., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ñàðàòîâ)
Рототаев Ä.À., ä.ò.í., ïðîô., àêàä. РАРАН (Ìîñêâà)
Теряев Å.Ä., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Федоров Ì.Ï., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Чаплыгин Þ.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Шляпин À.Ä., ä.ò.í, ïðîô. (Ìîñêâà)
Штриков Á.Ë., ä.ò.í., ïðîô. (Ñàìàðà)
ВНИМАНИЮ ПОДПИСЧИКОВ!
Подписка на журнал
«Машиностроение и инженерное образование»
проводится в издательстве МГИУ
Òåë.: (495) 674-62-50.
Å-mail: mio@msiu.ru
Подписной индекс Роспечати 36942
© ГОУ ÌÃÈÓ, 2010
МАШИНОСТРОЕНИЕ
И ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
¹ 2`2010
Выходит 4 раза в год
В номере
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ МАШИН
Í. Â. Ãóëèà, Å. À. Петракова
О влиянии скорости качения дисков на основные параметры
фрикционного планетарного вариатора .....................................2
ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Í. À. Макаренко, Â. Í. Ластовиря, À. À. Áîãóöêèé,
Н. А. Грановский
Восстановление штоков гидропрессов с помощью плазма-MIG
наплавки .................................................................................9
КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
À. Ì. Локощенко, Ä. Î. Платонов
Длительная прочность никелевого сплава ЭИ437БУ-ВД
при сложном напряжeнном состоянии .....................................15
È. Á. Руденко
Электроимпульсное легирование железа тяжелыми
легкоплавкими элементами .................................................... 25
В. В. Столяров
Структура и свойства ультрамелкозернистого титанового сплава
ВТ6, полученного равноканальным угловым прессованием ....... 30
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ МАШИН И СИСТЕМ
Ê. Á. Àëåêñååâ, À. À. Ìàëÿâèí, Ð. Â. Яфутов
Нечеткая система управления дистанцией между
движущимися автомобилями .................................................. 37
Ë. Í. Êðàéíîâà, À. È. Муницын
Пространственные нелинейные колебания трубопровода
при гармоническом возбуждении ............................................ 46
Î. À. Русанов
Итерационное решение систем линейных алгебраических
уравнений в расчетах методом конечных элементов ................. 52
ПРОБЛЕМЫ ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Í. Ï. Калашников, Ñ. Ã. Ðóáèí, Ä. À. Самарченко
Тестовые технологии в учебном процессе НИЯУ «ÌÈÔÈ» ......... 61
Уважаемые читатели!
Журнал «Машиностроение и инженерное
образование» входит в Перечень ведущих
рецензируемых научных журналов и изданий,
в которых должны быть опубликованы
основные научные результаты диссертаций
на соискание ученых степеней доктора
или кандидата наук.
1
ISSN 1815-1051
Стр.1
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ МАШИН
Í. Â. Ãóëèà, Å. À. Петракова
УДК 62-233.3/.9
О ВЛИЯНИИ СКОРОСТИ КАЧЕНИЯ
ДИСКОВ НА ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
ФРИКЦИОННОГО ПЛАНЕТАРНОГО
ВАРИАТОРА
Í. Â. Ãóëèà, Å. À. Петракова
В статье представлен исследовательский материал по рациональному выбору
частоты вращения ведущего вала планетарного дискового фрикционного вариатора
с целью получения высокой износостойкости дисков и обеспечения высокого
КПД вариатора. Данные в статье рекомендации и методики расчетов будут
полезны инженеру-проектировщику при конструировании планетарного дискового
фрикционного вариатора.
Ключевые слова: планетарный дисковый вариатор; фрикционный дисковый
вариатор; КПД; скорость качения дисков; коэффициент трения; контактные
напряжения
Введение
В настоящее время актуальность использования
вариаторов для систем приводов, требующих
автоматического регулирования скорости,
не вызывает сомнений. Наиболее перспективны
смазываемые фрикционные дисковые вариаторы,
тела качения которых контактируют через
масляную пленку, а также те, в которых имеет
место точечный исходный контакт, обеспечивающий
наилучшие эксплуатационные показатели.
В
качестве достоинств дисковых вариаторов
можно отметить: возможность реализации
планетарной схемы, что увеличивает КПД
передачи; наличие разделительной масляной
пленки между фрикционными дисками, препятствующей
их непосредственному контакту
(«металл о металл») и обеспечивающей бесшумность
работы и высокую долговечность
(при правильном подборе материалов, смазки
и рациональном выборе допускаемых контактных
напряжений); большие радиусы закруглений
центральных дисков и многочисленность
фрикционных упругогидродинамических зон
контактов, что позволяет передавать значитель2
ные
крутящие моменты при достаточно низких
контактных напряжениях; отсутствие силовых
зубчатых передач; возможность автоматического
регулирования передаточного отношения.
Дисковый вариатор, выполненный по наиболее
перспективной схеме – планетарной,
позволяет иметь минимальное передаточное
отношение, примерно 1,2–1,3. Максимальное
передаточное отношение может быть различным,
его ограничивают такие параметры, как
габаритные размеры и масса вариатора.
С участием авторов ранее была опубликована
подробная методика расчета основных параметров
вариатора [1]. Согласно этой методике
был спроектирован, изготовлен и испытан на
АМО ЗИЛ опытный образец такого вариатора
[2], а ïîçæå, в 2008 ã., их выпуск начат российской
компанией Ñombarco.
Цель настоящей работы – исследовать основные
параметры вариатора: нажимные усилия,
контактные напряжения, коэффициенты упругогидродинамического
(УГД) трения в обоих
контактах, общий КПД в зависимости от скорости
вращения ведущего вала вариатора.
© Í. Â. Ãóëèà, Å. À. Петракова, 2010
Стр.2
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ МАШИН
О влиянии скорости качения дисков на основные
параметры фрикционного планетарного вариатора
Расчет основных параметров
фрикционного дискового вариатора
Основными силовыми элементами, передающими
крутящий момент, в дисковом вариаторе
являются фрикционные диски (рис. 1):
центральные внутренние и внешние; промежуточные
– сателлиты. Изменение передаточного
отношения осуществляется за счет радиального
перемещения сателлитов относительно центральных
дисков.
В конкретной конструкции вариатора
(ìîäåëü 245 компании Combarco) использованы
упругоподатливые фрикционные диски и рациональная
система их поджима. Размеры фрикционных
дисков (cì. ðèñ. 1): диаметр сателлитов
D2
= 69 мм; диаметр центрального внутреннего
фрикционных дисков); диаметр оси сателлитов
D3
= 226,5 мм (наружный контакт фрикционных
дисков); диаметр центрального внешнего
диска D4
диска D1
= 300 мм (внутренний контакт
= 10,5 ìì; количество сателлитов z = 16
(2 ряда по 8 дисков в каждом ряду); половинный
угол конусности сателлитов γ = 2º (ðèñ. 2).
С учетом того, чтобы максимальные контактные
напряжения не превышали допускаемых,
были выбраны рациональные радиусы закруглений
центральных дисков: для внутреннего –
матическое передаточное отношение ik
= 7,07.
максимальное – ik
91 ìì, для наружного – 43,3 ìì. Входной крутящий
момент Тв
= 72 Í·ì. Минимальное êèíå=
1,25,
и 4000 об/мин, наиболее часто используемых на
практике (в системах приводов и автомобильных
двигателях).
равнодействующих сил трения lмн
точки от центра пятна в наружном mн и внутреннем
mâ
, R2
, R3
, R4
Исследование проводилось для трех частот
вращения ведущего вала вариатора (или центрального
диска вариатора) n1
– 1500, 3000
Кинематическая схема и необходимые для
расчетов геометрические параметры (размеры
дисков R1
; смещения нескользящей
ном и внутреннем контактах, соответственно)
представлены на рис. 2.
контактах; координаты приложения
и lìâ
в наружРасчетное
исследование выполнялось с учетом
предшествующих экспериментов, проведенных
авторами [3, 4].
Кинематические параметры, линейная скорость
качения в наружном и внутреннем контактах,
рассчитывались, соответственно, по
формулам:
,
(1)
, (2)
Рис. 1. Фрикционная часть планетарного
дискового вариатора
Рис. 2. Кинематическая схема дискового
вариатора
3
Стр.3