На правах рукописи

Сергеев Сергей Александрович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЦЕПНЫХ МУФТ НА ОСНОВЕ СОЗДАНИЯ ИХ

МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

Специальность 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими

процессами и производствами (технические системы)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Курск 2007 2

Работа выполнена на кафедре «Машиностроительные технологии и оборудование» ГОУ ВПО Курский государственный технический университет

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор П.Н. Учаев

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор Л.М. Червяков Доктор технических наук, профессор А.В. Олейник

Ведущая организация: ФГОУ ВПО Курская государственная сельскохозяйственная академия, г. Курск

Защита состоится «6» ноября 2007 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета К212.142.01. при ГОУ ВПО Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН» по адресу: 127994, Москва, Вадковский пер., 3а.

Отзыв о работе, заверенный печатью, в 2-х экземплярах, просьба направлять по указанному адресу в диссертационный совет К212.142.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»

Автореферат разослан «2» октября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук И.М. Тарарин

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Перед машиностроением стоят задачи значительного повышения качества промышленной продукции при непрерывном росте ее объема, а также создания новых конкурентоспособных образцов. Наиболее эффективным направлением в решении этих задач является улучшение эксплуатационных показателей механизмов и машин. Уже на стадии проектирования новых машин должна быть обеспечена их надежность, исключено отрицательное влияние работы передаточных механизмов (в том числе муфт) на технологический процесс.

Муфты, используемые во многих машинах и механизмах, – ответственные узлы, часто определяющие надежность всего машинного агрегата. Стоимость муфты невелика по сравнению со стоимостью основного оборудования, однако выход из строя муфты увеличивает время простоя оборудования, что приводит к значительным материальным потерям.

Цепные муфты являются муфтами общего назначения и широко распространены в различных отраслях машиностроения. Например, число цепных муфт, выпускаемых ежегодно только сельхозмашиностроением, составляет около 1,5 млн. шт. Однако срок их службы в большинстве случаев составляет 30-50% ресурса машин.

Основная цель исследования цепных муфт – создание инженерного метода выбора типоразмера муфты в соответствии с условиями монтажа и работы, а также заданным сроком службы. При проектировании муфт рекомендуется использовать численные методы, такие как метод конечных элементов или методов оптимизации, реализация которых возможна лишь с помощью ЭВМ. Кроме того, необходимо прогнозировать пути и направления совершенствования конструкции муфт.

Анализ методов обеспечения надежности технических систем позволил сделать вывод, что для обеспечения надежности муфт на стадии проектирования необходимы аналитические и экспериментальные методы оценки их надежности на основе системно-структурного подхода с использованием соответствующих математических средств.

Интенсификация процессов проектирования привела к широкому применению вычислительной техники, что открывает новые возможности для повышения эффективности проектирования. Эти возможности нашли свое выражение в развивающейся совокупности методов и средств автоматизированного проектирования, получивших название CALS-технологий (Continuous Acquisition and Life-Cycle Support). Трудами Ю.М. Соломенцева, В.Г. Митрофанова, Г.Д. Волковой, В.В. Павлова, А.Ф. Прохорова, А.И. Половинкина, Дж. К.

Джонса, С.А. Шептунова, С.Г. Емельянова, Л.М. Червякова и др. внесен значительный вклад в методологию автоматизированного проектирования на отдельных этапах жизненного цикла изделия, так и в совокупности для всех этапов.

В результате разработки систем автоматизированного проектирования создано информационное пространство для автоматизированной поддержки решений, начиная от применяемых средств машинной графики и заканчивая множеством стандартов и различных численных методов (например, методов конечных и граничных элементов).

При проектировании изделий заданного типа возникает задача выбора средств поддержки процесса проектирования с минимальной информационной избыточностью. Кроме того, сами средства поддержки для решения одной и той же задачи различаются методами и подходами к решениям. Поэтому из множества вариантов средств поддержки необходимо выбирать такие средства, или разрабатывать новые, которые обеспечивали бы создание рационального изделия в короткие сроки.

Например, при проектировании цепных муфт возникает в общем случае задача выбора параметров конструкции из значительного количества вариантов на основании интерактивного подхода с использованием традиционных методов проектирования, в которых может быть использован также метод конечных элементов, но не всегда ясно, в каких случаях может быть использован тот или иной вариант или метод.

Таким образом, существенное повышение конкурентоспособности изделия за счет сокращения временных и материальных затрат на проектирование может быть достигнуто использованием рационального сочетания как традиционных методов проектирования, так и CAE/FEM-систем (Computer Aided Engineering/Finite Element Modeling).

В данной работе на базе разработанных математических моделей создана система автоматизированного проектирования (САПР) цепных муфт.

Цель работы. Повышение технико-экономических показателей цепных муфт на основе разработки новых научно-технических решений и автоматизированной системы проектирования.

Объект исследования. Система автоматизированного проектирования цепных муфт общемашиностроительного применения.

Методы исследования. Математическое моделирование, аналитические методы и теоретические положения ИПИ-технологии.

Научная новизна работы заключается в:

- обосновании и предложении системно-структурного подхода к исследованию и проектированию цепных муфт, охватывающего особенности постановки задачи структурно-параметрической оптимизации конструкции звездочек и математические модели для оценки влияния конструктивно-технологических факторов на выходные показатели - решении задачи параметрической оптимизации звездочек для цепных муфт, на основе разработки новых конструкций звездочек и муфт;

- создании системы автоматизированного проектирования и конструирования цепных муфт, обеспечивающей определение оптимального сочетания конструктивно-технологических параметров цепных муфт и их основных деталей, соответствующей минимуму среднегодовых потерь при эксплуатации.

Практическая ценность результатов работы состоит в том, что разработанный метод и программное обеспечение дают возможность:

- определять численные значения параметров, необходимые для расчета динамики привода с цепными муфтами и оценки нагруженности его - прогнозировать нагрузочную способность и ресурс цепных муфт;

- осуществлять синтез конструкций муфт еще на стадии проектирования;

- снижать сроки их исследования и внедрения.

Достоверность основных научных положений и выводов по работе подтверждается компьютерным моделированием процессов проектирования и конструирования цепных муфт.

Корректность разработанных математических моделей звездочек и муфт подтверждаются хорошей сходимостью результатов теоретических исследований с данными промышленных испытаний.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на 4-ой Международной научно-технической конференции «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации» (Курск, 2006), на 7-ой Международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы в машиностроительном и строительном комплексах» (Орел, 2006), на семинарах кафедр «Машиностроительные технологии и оборудование» и «Технология и оборудование пищевых производств» (КурскГТУ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 3 патента и 2 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 167 наименований и приложений. Работа содержит 215 страниц машинописного текста, 52 рисунка и 12 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы. Сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ состояния автоматизированного проектирования.

На основании работ Ю.М. Соломенцева, В.Г. Митрофанова, Г.Д. Волковой, В.В. Павлова, А.Ф. Прохорова, А.И. Половинкина, Дж. К. Джонса, С.А.

Шептунова, С.Г. Емельянова, Л.М. Червякова и других авторов разработана структура САПР и показано, что современное проектирование должно вестись на основе понятия жизненного цикла изделия (CALS-технологий) и информационных и функциональных стандартах, а также систем трехмерного графического моделирования и систем проектировочных и проверочных расчетов.

Проведенный анализ показал следующее, основной эффект от использования вычислительных систем в машиностроении получается в сфере автоматизированной генерации чертежей, в автоматизированном документообороте, а также в ускорении этапов проектирования изделия за счет замены дорогостоящего натурного эксперимента вычислительным.

Замена натурного эксперимента вычислительным возможна только при создании новых изделий, в то время как в технике чаще всего встречаются случаи проектирования изделий, принадлежащих к одному типу и чаще всего проектирование ведется на основе накопленных знаний, полученных как при помощи натурного, так и численного эксперимента.

Поэтому не всегда необходимо использовать сложные CAD/CAEсистемы. Целесообразна для этих целей разработка такой методологии проектирования, которая позволяла бы из множества методик поддержки процесса принятия решений выделить необходимое количество, так чтобы оно покрывало множество всех этапов проектирования.

Логика подсказывает, что основа технического задания содержит все возможные решения конкретной задачи; каждое решение является комбинацией элементарных решений, характеризуемых определенным содержанием; каждое решение имеет недостатки, число которых можно свести к минимуму в процессе разработки; решение с минимальным числом недостатков является рациональным.

Это осуществляется по пути логического и целенаправленного поиска, который на основании накопленного опыта позволяет в каждом элементе конструкции, в каждом решении найти недостатки и преимущества и таким образом найти решение с наименьшим количеством недостатков и разработать техническую документацию для практической реализации идеи, проекта.

Поэтому разработка логических принципов построения трехмерных моделей из набора элементов конструкции и установление на каждом этапе принятия технических решений их связи с задачами информационной поддержки потребовало:

1. Разработки комбинации возможных конструктивных решений элементов конструкции;

2. Разработки логики проектирования цепных муфт;

3. Установления связи между логическими и математическими моделями;

4. Разработки структуры базы данных для поддержки процесса принятия решений при автоматизированном проектировании цепных муфт.

Вторая глава посвящена систематизации научных основ теории исследования и оптимального проектирования новых и совершенствования существующих конструкций цепных муфт.

Показаны возможные пути повышения качества проектирования цепных муфт. Изложена сущность функционально-стоимостного анализа цепных муфт и системно-структурного подхода к их разработке. Раскрыто содержание автоматизированного проектирования цепных муфт и их подсистем, включая создание параметрических рядов изделий и процедуру их оптимизации. Дано описание физических моделей цепных муфт и их основных деталей. Приведены математические модели для оценки влияния конструктивно-технологических факторов на выходные параметры этих изделий, в том числе на их техникоэкономические показатели.

Установлено, что процесс автоматизированного проектирования цепных муфт многоэтапный. При переходе к автоматизированной системе проектирования необходимо развитие и совершенствование всего комплекса объектов в направлении в направлении разработки адекватных математических моделей и создания средств и методов, обеспечивающих использование математического моделирования и ЭВМ в процессе проектирования. Схема расчетов цепных муфт должна охватывать расчеты, подтверждающие его работоспособное состояние и надежность, а также технико-экономические расчеты.

Задача оптимизации цепных муфт многовариантна. Она сводится к совершенствованию конструкции и синтезу приводных цепей и звездочек, созданию научно обоснованных методик проектирования муфт, нормированию режимов испытания цепей и муфт.

САПР цепных муфт создается в две стадии. На первой стадии осуществляется автоматизация традиционной технологии проектирования (средний уровень автоматизации), а на второй – комплексная автоматизация с учетом развития автоматизированного оборудования и технологии производства на базе гибких производственных систем (высокий уровень автоматизации).

Показано, как разрабатываемая на первой стадии САПР цепных муфт соответствует среднему уровню автоматизации. Эта система универсальна: она позволяет выполнять оптимальный синтез цепных муфт с использованием банка, накопленных проектных решений в типовых ситуациях и при отсутствии готовых решений.

В разработанных физических моделях цепных муфт и их подсистемах параметры этих изделий ранжированы. Предложенные математические модели позволяют устанавливать зависимость выходных характеристик от входных параметров, оценивать влияние технологических факторов на показатели качества изделия и выявить пути снижения технологического разброса этих показателей.

Предложенная математическая модель является универсальной: она предназначена для оптимального синтеза как цепных муфт, так и их подсистемы – звездочек.

Установлено, что задача оптимального проектирования цепных муфт и их подсистем является многокритериальной, причем универсальная математическая модель, соответствующая условной оптимизации, имеет следующий вид:

К – множество индексов критериев.

Показано, как можно использовать модель (1) для исследования и проектирования муфт.

В соответствии с полученными результатами установлены задачи оптимального синтеза цепных муфт и основные направления повышения их качества. Это предопределило весь комплекс дальнейших исследований цепных муфт.

В третьей главе получили развитие вопросы геометрии и кинетостатики зацепления цепи и звездочки-полумуфты. Главное вниманию уделено рассмотрению геометрических форм расположения звеньев на зубьях звездочек в зависимости от типа и параметров профиля и соотношения между текущим значением шага звеньев цепи Рс и хордальным шагом звездочки Рz. Выполнены кинетостатическое исследование цепного зацепления применительно к муфтам основных типов с учетом влияния центробежных сил инерции, развиваемых звеньями цепи, на распределение нагрузки между шарнирами цепи.

Оценено качество конструкции цепных муфт по трем критериям: компенсирующей способности; степени неравномерности распределения нагрузки между основными несущими элементами в зависимости от точности изготовления самих муфт и монтажа соединяемых валов и износа деталей; силовому воздействию, оказываемому муфтами на валы и опоры. Приведены соответствующие расчетные схемы и математические модели.

Определены кинематические параметры машинного агрегата с цепными муфтами при радиальном и угловом смещениях осей соединяемых валов. Показано, что муфты типа МЦО и МЦД являются асинхронными. Причем переменность угловой скорости ведомого вала определяет собственную динамику привода и дополнительные динамические нагрузки на его звенья. Муфта типа МЦПВ при определенных условиях может быть синхронной.

Интегральным критерием качества цепных муфт является их КПД. По КПД можно прогнозировать ресурс муфт, определяемый износом элементов цепей и звездочек. Предложены математические модели расчета КПД цепных муфт. Результаты расчета показывают, что наиболее значительной является мощность потерь на трение между шарниром и зубьями звездочек. Потерями в других кинематических парах можно пренебречь. Наименьший КПД – у муфты типа МЦО (муфта с однорядной цепью), а наибольший – у МЦПВ (муфта с промежуточным валом). Другие типы муфт по потерям мощности занимают промежуточное положение между МЦО и МЦПВ.

Разработана методика, позволяющая выявить оптимальные геометрические параметры профиля зубьев звездочек-полумуфт цепных муфт.

На основании предложенной методики и с учетом требований, предъявляемых к профилю, осуществлено их нормирование.

Предложен новый тип профиля зубьев звездочки-полумуфты назначение которого – повысить нагрузочную способность и долговечность муфты.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известной звездочке цепной муфты радиус кривизны рабочей части профиля зубьев (рис. 1) выполнен равным где r1 – радиус кривизны рабочей части существующего профиля; A – коэффициент уменьшения радиуса кривизны рабочей части профиля, равный где – угол, определяющий размер рабочей части профиля зубьев, чем z – число зубьев звездочки.

При зацеплении звездочки муфты с цепью ролики последней взаимодействуют с рабочей частью зубьев уменьшенного радиуса кривизны. Вследствие чего контакт роликов с зубьями является более плотным, что обусловливает снижение контактных напряжений в сопряжении этих деталей.

Оценка эффективности параметрической оптимизации профиля показала, что в предлагаемом профиле величина максимального давления от 6,7 до 40, % ниже, чем при вогнутом, выпуклом, прямом и эвольвентном.

Таким образом цепная муфта в которой используется звездочка с предложенным профилем зубьев, обеспечивает возможность повышения нагрузочной способности до 28% и увеличения срока службы более чем в 1,5 раза по сравнению с муфтой содержащей звездочку с вогнутым профилем зубьев по ГОСТ 591, при неизменной материалоемкости муфты.

В четвертой главе «Методика выбора цепных муфт» рассмотрен ряд вопросов, связанных с синтезом цепных муфт, причем важное место в работе занимает решение задач оптимального проектирования.

Рассмотренная методика оптимизации надежности цепных муфт дает возможность обеспечить требуемую вероятность их безотказной работы при минимальных затратах материальных ресурсов.

В этой же главе рассмотрены алгоритмы определения основных параметров, нагрузочной способности и предварительного (проектировочного) расчета цепных муфт, а также технико-экономических расчетов.

Логическим завершением работы является созданная система автоматизированных расчетов цепных муфт. С этой целью разработана основная программа «SAIRM» (см. рис. 2), позволяющая осуществлять анализ и оптимальный синтез цепных муфт. Дана схема алгоритма этой программы. Она состоит из пакета прикладных программ, предназначенных для машинной реализации всего комплекса инженерных расчетов, начиная с определения параметров деталей (цепи и звездочек-полумуфт) цепных муфт (их входных параметров) и кончая структурно-параметрической оптимизацией этих изделий. Дано наименование и описано функциональное назначение каждой из программ.

ENTER 1 – расчет кинематических параметров цепных муфт: линейных и угловых перемещений, скоростей и ускорений их деталей, включая определение: приведенного углового зазора между полумуфтами (мертвого хода) в зависимости от разницы в шагах звеньев цепи и зубьев звездочек; суммарных перемещений шарниров относительно зубьев, и угловых перемещений соседних звеньев цепи, обусловленных смещениями осей соединяемых валов; нормальной составляющей скорости удара шарниров цепи о зубья звездочек;

ENTER 2 – силовой расчет цепных муфт, заключающийся в оценке: степени неравномерности распределения нагрузки между шарнирами цепи и зубьями звездочек (коэффициента концентрации нагрузки) в зависимости от точности изготовлении деталей муфты, износа цепи и звездочек и смещений осей валов; действия центробежных сил инерции на натяжение цепи; силового воздействия муфт на валы и опоры;

Рис. 2. Схема алгоритма программы «SAIRM»

ENTER 3 – расчет крутильной жесткости муфт;

ENTER 4 – определение коэффициента динамичности нагрузки при пуске (в том числе обусловленного «мертвым ходом»), торможении и установившемся режиме работы привода в зависимости от степени износа цепи и зубьев звездочек, смещений осей валов, динамических характеристик двигатели, тина исполнительного механизма (характера нагрузки на привод), угловой скорости муфты;

ENTER 5 – вероятностный расчет цепных муфт на прочность, устанавливающий связь между конструктивно-технологическими показателями муфт и их основных элементов и надежностью и позволяющий определять интенсивность отказов и гамма-процентный ресурс муфт, обусловленный сопротивлением усталости приводных цепей;

ENTER 6 – детерминистический расчет среднего ресурса цепи, обусловленного износостойкостью ее шарниров;

ENTER 7 – детерминистический расчет на износ звездочек, позволяющий устанавливать допустимый износ зубьев, обусловленный динамичностью нагрузки при пуске привода и их сопротивлением усталости, и средний ресурс звездочек;

ENTER 8 – расчет надежности и долговечности цепных муфт по износу, заключающийся в определении гамма-процентного ресурса цепи и звездочек и требуемого количества этих деталей на назначенный ресурс привода;

ENTER 9 – определение массы основных деталей: цепи, звездочек, кожуха (литого или точеного) и муфты;

ENTER 10 – определение относительных потерь мощности в шарнирах, между роликами и зубьями полумуфт, обусловленных радиальным и угловым смещениями осей валов;

ENTER 11 – расчет допустимых значений радиального, углового и осевого смещений осей валов для основных типов цепных муфт;

ENTER 12 – расчет суммарных среднегодовых стоимостных потерь (приведенных затрат) С, зависящих от стоимости изготовления муфт, интенсивности их отказов и назначенного срока службы технологического оборудования, в котором установлены эти муфты, и связанных с простоем данного оборудования и ремонтом муфт;

ENTER 13 – минимизация суммарных среднегодовых стоимостных потерь.

ENTER 14 – распределение пределов выносливости приводных цепей.

Организация связей внутри подсистем предусматривает как совершенствование ее отдельных модулей, так и развитие всей подсистемы за счет включения в нее новых звеньев.

Решение проектных задач с использованием составленных программных модулей можно осуществлять как для отдельного типа муфт, так и в комплексе, сравнивая между собой показатели качества муфт, т.е. выполняя их структурнопараметрическую оптимизацию.

Основное взаимодействие пользователя и программы строится посредством набора диалоговых окон (см. рис. 3 и 4).

Результат машинного синтеза и анализа цепных муфт – выпуск комплекта конструкторско-технологической документации, необходимой для их качественного изготовления.

По результатам расчета производится построение трехмерной модели спроектированной цепной муфты в системе КОМПАС-График V8 Plus (рис. 5).

Основная программа позволяет представить по желанию пользователя выходные параметры исследуемых муфт по одному из вариантов:

первый вариант – печатаются выходные параметры одной муфты, обеспечивающей минимальное значение среднегодовых стоимостных потерь С;

второй – печатаются параметры всех исследуемых муфт, в порядке возрастания среднегодовых стоимостных потерь для последующего их анализа проектировщиков.

Предложенные математические модели, позволяющие устанавливать минимально допустимую толщину зубьев по назначенной степени их изнашивания и определять степень изнашивания по результатам обмера зубьев звездочек в условиях эксплуатации.

Рис. 3. Пример диалоговых окон: ввод исходных данных Рис. 4. Пример диалоговых окон: результаты расчета Рис. 5. Пример диалоговых окон: трехмерная модель цепной муфты Для оценки степени изнашивания зубьев звездочек по результатам их обмера в процессе испытания и (или) эксплуатации цепных муфт (рис. 6) в соответствии с предложенными математическими моделями разработана программа AКSIZ.

Для построения твердотельной модели цепной муфты были использованы системы автоматизированного проектирования КОМПАС-3D и Solid Works. Для выполнения инженерных расчётов использовались программы Excel и Borland Delphi.

Программы КОМПАС-3D и Solid Works – системы автоматизированного проектирования Computer Aided Design (CAD-системы). Эти системы позволяют проектировать технические изделия с помощью вычислительных машин:

разрабатывать чертежи и схемы на базе интерактивной графики, а также выполнять моделирование проектируемого объекта.

На первом этапе проектирования уточняется поставленная задача, и определяются свойства, которыми должно обладать изделие.

На втором этапе, на основе кинематических характеристик, полученных на первом этапе, производится расчёт элементов программы Excel и Borland Delphi. В зависимости от выбранной CAD-системы моделирование твердотельных элементов Рис. 6. Расчетная модель Целесообразность использования параоценки изнашивания зубьев в каждом конкретном случае отдельно.

На третьем этапе проектирования, создаётся компоновочная твердотельная модель муфты.

Четвёртый этап конструкторского проектирования является заключительным. К нему необходимо приступать, имея готовую твердотельную модель изделия, которая прошла все испытания (т.е. модель отвечает всем требованиям указанных заказчиком, выдержала все проверочные расчёты и достигла своих оптимальных характеристик). На данном этапе на основе полученной твердотельной модели с помощью CAD-систем производится разработка технической документации изделия.

Главное достоинство систем автоматизированного проектирования заключается в возможности получения чертежей на основе созданной твердотельной модели изделия. При использовании параметрической CAD-системы легко получить твердотельную модель и рабочие чертежи изделий одного типа с разными геометрическими размерами.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Развита методика физического и математического моделирования процессов, сопровождающих работу цепных муфт.

2. Предложены математические модели для оценки коэффициента динамичности системы с цепными муфтами при различных сочетаниях нагрузки, действующей на ведущую и ведомую массы, причем исследован как переходный, так и установившийся режимы работы привода.

3. Предложены формулы, позволяющие определить КПД цепных муфт.

Расчеты по ним показывают, что, наиболее значительные потери мощности происходят из-за трения между роликами и зубьями полумуфт. Другими потерями можно пренебречь. Наименьший КПД – у муфты МЦО; наибольший – у МЦПВ.

4. Разработана методика, позволяющая выявить оптимальные геометрические параметры профиля зубьев звездочек-полумуфт цепных муфт. На основании предложенной методики и с учетом требований, предъявляемых к профилю, осуществлено их нормирование.

5. Предложен новый тип профиля зубьев звездочки. В предлагаемом профиле величина максимального давления ролика цепи на зуб полумуфты от 6, до 40,6 % ниже, чем при вогнутом, выпуклом, прямом и эвольвентном. Таким образом, цепная муфта, в которой используется звездочка с предложенным профилем зубьев, обеспечивает возможность повышения нагрузочной способности до 28% и увеличения срока службы более чем в 1,5 раза по сравнению с муфтой содержащей звездочку с вогнутым профилем зубьев по ГОСТ 591, при неизменной материалоемкости муфты.

6. Разработана и внедрена автоматизированная система проектирования цепных муфт, обеспечивающая их синтез с выполнением процедуры структурно-параметрической оптимизации и позволяющая заменить проведение большей части натурных испытаний машинным экспериментом, сократить сроки проектирования, ускорить процесс внедрения новых образцов муфт.

7. На основе теоретического и экспериментального исследований с участием автора разработаны и изготовлены образцы новых конструкций цепных муфт, а также модернизированной звездочки для цепной муфты, защищенных патентами Российской Федерации и внедренными в 2007 году на ОАО «Геомаш», прогнозируемый годовой экономический эффект составляет 170 тысяч рублей.

8. Разработан программный продукт, включающий ряд взаимодействующих подсистем предназначенных для контроля степени изнашивания зубьев звездочек в условиях эксплуатации.

9. Архитектура программного комплекса информационной системы построена с использованием технологии «клиент-сервер». Выбранный подход, а также используемые инструментальные средства, позволяют достичь приемлемого быстродействия работы приложения, обеспечить его надежное функционирование, масштабируемость и удобство использования.

10. Формирование структуры баз данных информационной системы в соответствии с концепцией CALS позволяет при использовании в процессе эксплуатации специализированного интерфейса обмена данными STEP интегрировать разработанный пакет с различными CAD/САМ системами.

11. Полученные результаты нашли отражение в учебном пособии «Основы машиноведения. Конструирование, производство и эксплуатация». Книга 3.

Муфты и тормоза приводов машин: [Текст]: 4-е изд., исправл. / П.Н. Учаев, С.Г.

Емельянов, И.С. Захаров [и др.]; под общ. ред. П.Н. Учаева, М.: Высш. шк., 2006, 296 с.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Учаев, П.Н. Сравнение КПД цепных муфт [Текст] / П.Н. Учаев, С.Г.

Емельянов, С.А. Сергеев. Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации. Сборник материалов 4-ой Международной научно-технической конференции. Курск: КурскГТУ, 2006. с. 128-132.

2. Сергеев, С.А. Конструкция и эксплуатационные возможности комбинированной упруго-цепной муфты [Текст] // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации. Сборник материалов 4-ой Международной научно-технической конференции. Курск: КурскГТУ, 2006. с.

206-207.

3. Пат. №55059 Российская Федерация, МПК F16D 3/54. Звездочка цепной муфты / Учаев П.Н., Емельянов С.Г., Сергеев С.А.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Курский государственный технический университет».

№2006107594/22; заявл. 10.03.2006; опубл. 27.07.2006 Бюл. №21.

4. Пат. №55905 Российская Федерация, МПК F16D 3/54. Цепная муфта/ Учаев П.Н., Емельянов С.Г., Сергеев С.А.; заявитель и патентообладатель ГОУВПО «Курский государственный технический университет».

№2006110055/22; заявл. 28.03.2006; опубл. 27.08.2006 Бюл. №28.

5. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006613694 Российская Федерация. Система автоматизированных инженерных расчетов цепных муфт [Текст] / Учаев П.Н., Емельянов С.Г., Сергеев С.А.;

заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Курский гос. технич. университет.

Зарегистрир. в Реестре прогр. для ЭВМ 24.10.2006.

6. Учаев, П.Н. К проектированию зуборезного инструмента и звездочек цепных муфт [Текст] / П.Н. Учаев, С.Г. Емельянов, С.А. Сергеев. Фундаментальные и прикладные проблемы в машиностроительном и строительном комплексах. Сборник материалов 7-ой Международной научно-технической конференции. Орел: ОрелГТУ, 2006. с. 92-97.

7. Пат. №60157 Российская Федерация, МПК F16D 3/54. Комбинированная упруго-цепная муфта / Учаев П.Н., Емельянов С.Г., Сергеев С.А.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Курский государственный технический университет». №2006110740/22; заявл. 03.03.2006; опубл. 10.01.2007 Бюл. №1.

8. Сергеев, С.А. К повышению нагрузочной способности цепных муфт [Текст] / С.А. Сергеев // Известия Тульского государственного университета.

Тула: ТулГУ, 2006. с. 171-174.

9. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007612399 Российская Федерация. Автоматизированный контроль степени изнашивания зубьев звездочек [Текст] / Учаев П.Н., Емельянов С.Г., Сергеев С.А.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Курский гос. технич. университет. Зарегистрир. в Реестре прогр. для ЭВМ 07.06.2007.