非稳态下牵引传动试验机的特性研究

    引言

    牵引传动由于其优越的传动性能,在工程实际中得到广泛的应用,现在对它的研究越来越多。比如:在不同的流动速度、接触应力和温度下,对摩擦系数随滑动速度变化情况的研究;用典型流变模型解释油膜的牵引传动理论的研究等。在我国,对牵引传动特性的研究方法主要有双圆盘法[1]、四球机法和滚盘式法等。

    但是,这些研究都是在稳态条件下进行的,对非稳态条件下的牵引传动特性研究的很少。然而工程实际中牵引传动的工作条件并非都是稳态的,随着牵引传动的发展,迫切需要对油品剪切特性[2-3]进行评价。这时,对非稳态条件下的牵引传动特性研究就显得非常有意义。

    基于此,本文通过对非稳态下牵引传动试验机的动态分析,研究了平衡摆动力后的机构对接触区摆动力矩的影响,并预测了机构实际的动态特性,这些工作对以后进行非稳态下牵引特性的研究有一定的理论意义和应用价值。

    1　试验装置

    图1为试验装置的结构简图。原动件滚子转速由电动机通过曲柄摇杆机构间接控制,通过滚子转速的往复变化,使接触区的油膜在试验过程中处于非稳态的环境中。用加载盘测试出试验中的载荷W;用加速度传感器测出从动滑盘及工作台的加速度α2,加速度α2对时间积分求出从动滑盘及工作台的速度U2;用位移传感器测出皮带轮的线速度从而测出主动滚子的转速U1。此时由F=m2×α2求出牵引力,其中m2是滑盘和工作台的总质量。

    2　机构的动态静力分析

    2.1　试验装置的简化模型

    在对试验机进行动态静力分析时,要先把整个试验机的主体结构进行简化,也就是把使整个系统产生振动的运动构件简化出来。其中S1、S2、S3为质心;Js1、Js2、Js3分别为曲柄、连杆、摇杆对过各自质心且垂直于平面ABCD的轴线的转动惯量;ω1为曲柄的角速度;θ1、θ2、θ3分别是曲柄、连杆、摇杆的方位角。简化模型如图2。

    基本参数,m1=1.7819×10-4T,m2=8.6187×10-4T,m3=4.0488×10-4T,AS1=16.75mm,BS2=136.92mm,DS3=61.91mm,Js1=4.5191,Js2=6.9639,Js3=0.6377,ω1=200rad。

    2.2　机构的动态静力分析

    在低速机械中,把机构作为一个静力系统,只进行静力分析即可满足要求。随着机械速度的提高,构件的惯性力不能再被忽略,故需将惯性力计入静力平衡方程来求出为平衡静载荷和动载荷而需在驱动构件上施加的输入力或力矩,以及各运动副中的反作用力[4]。

    根据机构中各构件的力和力矩平衡方程可得到简化模型的动态静力分析方程