CC BY
24
УДК 621.83.061.1
АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ПЛАНЕТАРНОГО РЕДУКТОРА С ШЕВРОННЫМ ЗАЦЕПЛЕНИЕМ
Разумов Михаил Сергеевич, к.т.н., доцент (e-mail: mika 1984 @mail.ru) Гридин Дмитрий Сергеевич, студент (e-mail: swsu.st@inbox.ru) Воробьёва Екатерина Сергеевна, студент (e-mail: ekaterinavorobevavk97@mail.ru) Юго-Западный государственный университет, г.Курск, Россия
В статье предлагается новая конструкция планетарного редуктора с шевронным зацеплением. Данная конструкция позволит уменьшить габариты планетарных механизмов. Описываются характеристики предлагаемой редуктора, и производится анализ конструкций.
Ключевые слова: планетарный редуктор, шевронное зацепление, передаточное отношение, частота вращения.
Редуктор, как и любой механизм, имеет ведущее и ведомое звено. Ведущим звеном в редукторе является вал, на который поступает мощность от двигателя в планетарном редукторе это обычно центральная шестерня. Ведомым звеном является выходной вал редуктора, который приводит в движение какой-либо механизм. Рассматривая новую схему расположения элементов редуктора [1] перед нами была, задача выбрать такие звенья, которые без изменения конструкции корпуса либо добавления в него новых элементов повышают передаваемую мощность, а также увеличивают общее передаточное отношение.
На кафедре Машиностроительных технологий и оборудования Юго-Западного государственного университета была разработана конструкция планетарного редуктора с шевронным зацеплением [1-2].
Основным отличием предлагаемого планетарного редуктора от классических конструкций является использования колес с шевронным зацеплением. Поскольку, используя планетарный редуктор, при работе с высокими окружными скоростями следует учитывать, что при вращении любой механизм создает вибрации, которые негативно влияют на работу механизма в целом. Как известно, что косозубое колесо при работе вызывает значительные осевые нагрузки, которые передаются на детали входящие в состав передачи. Поэтому для исключения осевых нагрузок в новой схеме планетарного редуктора применяется шевронное зацепление. Благодаря встречному направлению угла наклона зубьев исключается возможность появления осевых нагрузок, а также повышается плавность работы механизма из-за большего числа зубьев находящихся в зацеплении.
Рис. 1 Модель планетарного редуктора с шевронным зацеплением с вырезом (для визуализации передняя крышка выполнена прозрачной)
Передаточное отношение - одна из важных характеристик механической передачи вращательного движения. Мерой взаимодействия механических тел является сила или её момент. Передаточное число показывает, во сколько раз вырос момент силы в результате её работы (т.е. на ведомом валу). Исходя из этого по разработанной конструкции редуктора были составлены все возможные варианты входных и выходных звеньев данной конструкции, а также при помощи программы трехмерного моделирования определены передаточные отношения каждого из вариантов.
На рисунке 2 представлены кинематические схемы всех рассмотренных вариантов. Выбор оптимальной кинематической схемы основывался на следующих критериях: 1) простота конструкции 2) высокое передаточное отношение 3) малое число движений при передаче и реверсивности. Под критерием простоты конструкции понимается такая кинематическая схема, которая при реализации не будет осложнять работу конструктора и технолога как на этапе проектирования, так и на этапе изготовления. Исходя из этого схемы под номерами 3,4,5,6,7,9,13,14,15,19,20,21,22,23, были исключены в связи со своей не технологичностью и относительной дороговизной изготовления.
1
¥ ^
£ э-
£ ^
£ #
¥ #
£ #
11 2,1 3/ и а 6! 71 8!
3
¥ щ
¥ Щ
¥ 4
£ 3
9! 10! 11! 12) 13! Ш 15! 16/
^ 3
^ 3
£ 3
£
17! 18! 19! 201 211 22/ 23!
Рис.2 Кинематические схемы планетарного редуктора
Как уже было сказано ранее, что передаточное число показывает, во сколько раз вырос момент силы в результате её работы, отсюда следует вывод, что чем большее передаточное отношение мы получим, тем более высокая нагрузочная способность будет потом у этого редуктора. Рассмотрим общую схему расположения звеньев в планетарном редукторе с шевронным зацеплением рис.3. и табл. 1 по результатам исследования из-за низкого передаточного отношения были исключены схемы под номерами 8,10,11,12,16,17,18.
7
Рис. 3 Общая схема расположения звеньев планетарного редуктора с шевронным зацеплением 1,2,4,5,7 звенья, 3,6 траектории движения
Табл.1 Сравнение характеристик кинематических схем редуктора
№ Подвижное Неподвижное Выходное Реверс Передаточное
п/п звено звено звено отношение
1 1 3; 7 6 Да 10,5
2 1 3; 6 7 Нет 6,5
3 1 3; 6 4 Да 4
4 1 6; 7; 4 3 Нет 5
5 3 1;7 6 Нет 2,2
6 3 1;6 7 Да 1,25
7 3 1;6 4 Нет 0,75
8 3 6;7;4 1 Нет 0,2
9 4 3;7 6 Нет 2,6
10 4 3;7 1 Да 0,25
11 4 1;7 6 Да 0,6
12 4 1;7 3 Нет 0,4
13 4 3;6 7 Да 1,7
14 4 3;6 1 Да 0,25
15 6 4;3;1 7 Нет 0,6
16 6 3;7 4 Нет 0,4
17 6 3;7 1 Да 0,13
18 6 1;7 3 Нет 0,25
19 7 1;3;4 6 Нет 1,7
20 7 6;3 4 Да 0,6
21 7 6;3 1 Нет 0,13
22 7 6;1 3 Да 0,75
23 7 6;1 4 Да 0,6
После отбора большая часть конструкции оказалась не пригодной для начала расчетов. Оставшиеся схемы проверялись уже по последнему критерию. Как известно каждое зацепление в передаче особенно если речь идет о многоступенчатых передачах негативно влияет на его мощность, которая в свою очередь зависит от КПД. Из табл.1 стр.7 [2] КПД закрытой планетарной передачи без учета потерь на трение и перемешивание масла находится в пределах 0,96-0,98. Проведя расчет не трудно увидеть, что по схеме количество зацеплений, участвующих в передаче больше в конструкции под номером 2. По ее результатам исследования был сделан окончательный выбор в пользу схемы под номером 1.
Работа выполнена при финансовой поддержке по договору №6394ГУ/2015 по теме «Разработка планетарного редуктора с шевронным зацеплением».
Список литературы
1. Разумов М.С., Дубовой А.Ю., Сидорова В.В., Гридин Д.С., Гридин К.С., Гречухин А.Н. Двухступенчатый планетарный механизм с шевронным зацеплением: 160125. -Рос. Федерация №2015118197, заяв. 15.05.2015 опубл. 10.03.2016г.
2. Разумов М.С., Гридин Д.С., Дубовой А.Ю. Повышение конструктивных возможностей планетарных передач. [Текст] / Современные инструментальные материалы, информационные технологии и инновации: Сб. науч. трудов - Курск, 2015. С. 362-366.
3. Учаев П.Н. Механический привод с редукторами, мотор-редукторами и коробками скоростей. [Текст] / П.Н. Учаев, Ю.Е. Гуревич, Е.В. Павлов [и др.]. - Старый Оскол: ТНТ, 2010.
4. Формообразование гранных поверхностей тел вращения посредством планетарного механизма построителя Емельянов С.Г., Барботько А.И., Разумов М.С., Гладышкин А.О., Гречухин А.Н., Пыхтин А.И. Монография 2014 г. Курск. 188с.
5. Формообразование гранных поверхностей тел вращения посредством планетарного механизма построителя Емельянов С.Г., Барботько А.И., Разумов М.С., Гладышкин А.О., Гречухин А.Н., Пыхтин А.И. Монография 2014 г. Курск. 188с.
6. Моделирование номинальной поверхности тонкостенной детали с малыми углами конусности/ Куц О.Г., Емельянов С.Г., Горохов А. А.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 2 (2). С. 74-80.
7. Моделирование профиля производящей поверхности набора фрез, предназначенного для обработки тонкостенной детали с малыми углами конусности/ Куц О.Г., Емельянов С.Г., Горохов А.А.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 2 (2). С. 81-87.
8. Синтез вариантов схем установки сменных многогранных пластин относительно профиля производящей поверхности фасонных фрез/ Куц О.Г., Горохов А.А.// В сборнике: Прогрессивные технологии и процессы, Сборник научных статей 2-й Международной молодежной научно-практической конференции в 3-х томах. Ответственный редактор: Горохов А.А.. Курск, 2015. С. 122-130.
9. Новый способ обработки валов с равноосным контуром дисковой фрезой с радиальной конструктивной подачей/ Мальнева Ю.А., Куц В.В., Горохов А.А.// В сборнике: Молодежь и XXI век - 2015 материалы V Международной молодежной научной конференции: в 3-х томах. Ответственный редактор: Горохов А.А.. 2015. С. 142-145.
10. Построение модели режущих кромок дисковой фрезы для обработки валов с равноосным контуром/ Кузьменко А.П., Куц В.В., Максименко Ю.А.// Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 1-1 (40). С. 116a-120.
11. Управление качеством этапа планирования процесса ремонта металлорежущих станков/ Аникеева О.В., Ивахненко А.Г., Куц В.В.// Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 4-2 (43). С. 120a-126.
12. Синтез производящих поверхностей фрез - протяжек для обработки валов с равноосным контуром/ Куц В.В., Ивахненко А.Г., Сторублев М.Л.// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. № 8. С. 42-48.
13. Схема структурно-параметрического синтеза металлорежущих систем/ Куц В.В., Ивахненко А.Г.// Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2009. № 3-2. С. 20-25.
14. Определение погрешности формы при обработке многогранника на токарном станке/ Барботько А.И., Разумов М.С., Пыхтин А.И., Гладышкин А.О.// Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. № 3 (36). С. 130-134.
15. Проектирование долбяка для формообразования фасонных поверхностей на примере правильного шестигранника/ Понкратов П.А., Разумов М.С.// В сборнике: Техника и технологии: пути инновационного развития, материалы Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Горохов А. А.. 2011. С. 103-107.
16. Анализ погрешности формы профильного вала при обработке фасонным долбя-ком/Барботько А.И., Понкратов П.А., Разумов М.С., Гладышкин А.О., Пыхтин А.И.//
Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 2-1. С. 054-057.
17. Многолезвийный резцовый блок/ Разумов М.С., Пономарев В.В., Романенко А. Д.// В сборнике: Современные автомобильные материалы и технологии, сборник статей II Международной научно-технической конференции. 2010. С. 150-152.
Razumov Mikhail Sergeevich, p.h.d., assistant professor;
Southwest state University, Kursk (e-mail: mika 1984_@mail.ru) Gridin Dmitriy Sergeevich, student; Southwest state University, Kursk (e-mail: swsu.st@inbox.ru) Vorob'yeva Ekaterina Sergeevna, student. Southwest state University, Kursk (e-mail: ekaterinavorobevavk97@mail.ru)
ANALYSIS OF STRUCTURES PLANETARY GEAR WITH CHEVRON ENGAGEMENT
The paper proposes a new design of the planetary gear unit with chevron gearing. This design will reduce the size of planetary mechanisms. It describes the characteristics of the proposed gear, and made constructions analysis.
Keywords: planetary gear, herringbone gearing, gear ratio, speed.
НАИБОЛЕЕ ОБЩИЕ ПОДХОДЫ К МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МНОГОКРАТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Резниченко Светлана Владимировна, к.т.н., доцент
(e-mail: mks-06@mail.ru) Лихошерстова Анастасия Сергеевна, магистрант, (e-mail: anastasia092r@ mail.ru) Белгородский государственный технологический университет
им. В.Г. Шухова
В данной статье отражено видение авторов по вопросам метрологической обработки результатов измерительной информации многократных измерений на основе процессного подхода.
Ключевые слова: многократные измерения, обработка результатов измерений, точность, погрешность, статистические критерии, процессный подход.
В практике получения и использования результатов измерений одним из важных показателей является точность, которая является качественным показателем данного процесса. С позиции количественной составляющей специалисты дают оценку погрешности измерения. Количественные и качественные показатели процесса измерения взаимосвязаны: чем меньше погрешность измерения, тем выше точность. Согласно закону теории погрешностей для повышения точности в n раз, требуется увеличить число измерений в геометрической прогрессии и выполнить многократные из-
