CC BY
0
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1
УДК 621.22
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РОССИЙСКОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ APM WINMACHINE В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ РАСЧЕТАХ КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧ
Е. В. Кукушкин1*, Т. Т. Ереско, С.П. Ереско2 1ООО Сайдер
Российская Федерация, 198323, Санкт-Петербург, Волхонское ш, 115 2Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*Е-шаП: ironieck@mail.ru
В работе представлен анализ обзора выполненных расчетов карданных передач на игольчатых подшипниках с использованием Российского программного обеспечения APM WinMachine. Дано описание разработанных программ для расчета и проектирования карданных передач.
Ключевые слова: APM WinMachine, карданные передачи, расчеты, машиностроительные расчеты.
USE OF THE RUSSIAN SOFTWARE APM WINMACHINE IN MACHINE-BUILDING
CALCULATIONS OF CARDAN GEARS
E. V. Kukushkin1*, T.T. Eresko, S. P. Eresko2 !Sider
115, Volkhonskoye sh., St. Petersburg, 198323, Russian Federation Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
*B-mail: ironieck@mail.ru
The paper presents an analysis of the review of the performed calculations of cardan gears on needle bearings using the Russian software APM WinMachine. The description of the developed programs for the calculation and design of cardan gears is given.
Keywords: APM WinMachine, cardan transmissions, calculations, engineering calculations.
22.01.2022 ушел из жизни замечательный ученый и человек Владимир Васильевич Шелофаст- доктор технических наук, профессор кафедры РК-3 МГТУ им. Баумана, с которым авторы данной статьи сотрудничали на протяжении последних двадцати лет, в том числе и в составе действовавшего с 2008 по 2011 год межрегионального диссертационного совета ДМ 212.099.13 с участием трех вузов России СФУ, СибГАУ и ТюмГНГУ. До последнего дня своей жизни Владимир Васильевич был в строю. 03.12.2021 года он оппонировал работу Е. В. Кукушкина, выполненную по двум специальностям под руководством двух руководителей докторов наук Ереско Татьяны Трофимовны и Ереско Сергея Павловича, которая 29.03.2022 года была утверждена Высшей аттестационной комиссией и в которой были применены программные продукты научно технической фирмы «Автоматизация проектирования машин», которую возглавлял Владимир Васильевич Шелофаст и которая под руководством и при непосредственном участии Владимира Васильевича Шелофаста, разработала ряд русскоязычных программных продуктов и в том
числе APM Winmachine для машиностроительных расчетов, позволяющих производить расчеты в сокращенные сроки и с повышенным качеством. Светлая память об этом человеке навсегда сохранится в наших сердцах. Далее приведем результаты диссертационной работы Кукушкина Е.В., в которой использовалось программное обеспечение АПМ и приведены замечания оппонента В.В. Шелофаста.
Известные методики проектирования карданных передач до настоящего времени не учитывали существенные конструктивно-режимные факторы, влияющие в итоге на точность расчетов при проектировании, такие как соотношение параметров длины, угла излома карданного вала и его угла закручивания при работе под действием нагрузочных моментов, и не позволяли исследовать равнопрочность конструкции карданной передачи в целом.
Известные работы по расчетам и исследованиям параметров карданных передач не имели комплексного подхода, к проектированию с учетом, как статических, так и динамических нагрузок и конструктивно-режимных параметров, меняющихся в условиях эксплуатации. Патентные исследования показывают, что совершенствование конструкций карданных передач и способов их технического обслуживания интенсивно продолжается.
В работах [1-3] представлены усовершенствованные конструкции и методы проектирования карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей, которые были выполнены с применением Российского программного обеспечения APM WinMachine.
Разработан комплекс программ для включения в систему автоматизированного проектирования карданных передач и их элементов, базирующиеся на более совершенных моделях функционирования и технического состояния карданных передач с использованием компьютерного моделирования: разработаны алгоритмы расчета и проектирования: вилок карданных передач; расчета шлицевых соединений карданных валов; расчета и проектирования карданных валов; расчета и проектирования карданных шарниров с сепараторами; расчета и проектирования серийных карданных шарниров; расчета и проектирования карданных шарниров со сменными шипами крестовины; расчета и проектирования карданных передач; разработан комплекс программ, который может быть положен в основу системы автоматизированного проектирования карданных передач, позволяющий выводить файлы обмена с пакетами прикладных программ для построения трехмерных моделей карданных передач в зависимости от задаваемых проектных параметров передачи, назначаемых материалов, нагрузочных параметров и условий эксплуатации; проведены расчеты конструктивных параметров карданных передач с помощью комплекса разработанных программ, исходя из условия равнопрочности конструкции элементов карданной передачи, позволяющие оптимизировать конструктивные параметры карданных шарниров на этапе их проектирования с учетом условий эксплуатации, а также производить подбор стандартизованных элементов из нормативной базы данных проектирования и испытаний, входящей в структуру комплекса программ.
В результате выполненных исследований:
1. Найдены оптимальные размеры соединения сменного шипа с корпусом крестовины и размеры проушины с фланцем вилки карданной передачи и определены напряженно-деформированные состояния с наименьшими напряжениями в этих сечениях со средней погрешностью аппроксимации, не превышающей 10%, исходя из принципа соблюдения равнопрочности.
2. Произведены прогнозные расчеты долговечности и технического ресурса предлагаемых новых конструктивных решений карданных передач и способа их технического обслуживания, в результате которых карданный шарнир с сепаратором повышает долговечность карданной передачи в 2,7 раза, а карданный шарнир со сменными шипами и способом технического обслуживания в 2,8 раза.
Актувльные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1
3. Усовершенствована методика расчета сменных шипов крестовины карданного шарнира и вилок карданных передач всего типоразмерного ряда, в результате которого рекомендованы оптимальные размеры для увеличения их надежности.
4. Разработаны программы для проектирования и оптимизации конструктивно-режимных параметров карданных передач и их элементов всего типоразмерного ряда. Алгоритмы программ основаны на теоретических и экспериментальных исследованиях с учетом принципа равнопрочности. По сравнению с ручным расчетом затраты на время проектирования при применении данных программ уменьшаются в 10-15 раз
На момент проведения данных исследований [1-3] программное обеспечение не позволяло в полной мере провести исследования карданных передач в полном объеме, а сегодня с помощью программного продукта АРМ WinMachine с учетом всех улучшений [4-8] это стало возможно, но необходимо учесть ряд следующих замечаний:
1. При моделировании напряженно-деформированного состояния карданный механизм следует представлять в виде сборки, а не в виде совокупности отдельных деталей. В таком варианте моделирования результаты, с учетом контакта, получаются более точными.
2. При определении собственных частот карданного механизма аналитические расчеты маломассовых систем следует дополнить динамическим расчетом, например в программе АРМ WinMachine, что существенно повысит точность оценки собственных частот.
3. Оптимизацию конструкции проушины и крестовины следует выполнить с использованием методов топологической оптимизации как проверку полученных результатов.
Исследование напряженно-деформированного состояния элементов карданных передач [1-3, 9-13] позволит повысить точность расчетов и учесть на этапе проектирования ранее неучтенные факторы, влияющие на надежность карданных передач в целом. В результате проработки данное программное обеспечение планируется внедрить в программы расчета АРМ ШтМаеЫпе как дополнительный модуль для проектирования и оптимизации конструктивно-режимных параметров карданных передач и их элементов всего типоразмерного ряда карданных передач неравных угловых скоростей.
Библиографические ссылки
1. Кукушкин Е. В. Совершенствование конструкции и методов проектирования карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.13. Братск, 2018. - 20 с.
2. Кукушкин Е. В. Совершенствование конструкции и методов проектирования карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.02.02, 05.02.13. - Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2021. - 23 с
3. Кукушкин Е. В. Совершенствование конструкции и методов проектирования карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.02, 05.02.13. Красноярск. Изд-во СибГУ, 2021. - 209 с.
4. Шелофаст В. В., Лушников М., Розинский С. М. Обзор и анализ новейших разработок компании НТЦ "АПМ" в 2021 году. САПР и графика. 2021. № 7 (297). С. 68-72.
5. Шелофаст В., Розинский С. Динамика разработки программного обеспечения сае-анализа механических конструкций и систем компании НТЦ "АПМ". САПР и графика. 2020. № 6 (284). С. 42-49.
6. Шелофаст В., Розинский С. Автоматизация конечно-элементных решений задач динамики и прочности для анализа механического оборудования и конструкций с использованием АРМ БЦ-и^ет. САПР и графика. 2019. № 12 (278). С. 55-60.
7. Шелофаст В., Розинский С., Венедиктов М. Профессиональные решения для инженерного анализа конструкций. САПР и графика. 2019. № 6 (272). С. 48-55.
8. Шелофаст В., Розинский С., Венедиктов М. АРМ У16 - новые возможности, новые горизонты... Представление современной линейки программных продуктов компании НТЦ "АПМ" на форуме пользователей 2018. САПР и графика. 2018. № 6 (260). С. 68-72.
9. Кукушкин Е. В. Исследование напряженно-деформированного состояния приварных вилок карданных передач. Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2019. № 4. С. 43-50.
10. Кукушкин Е. В. Уравнения движения карданного шарнира. Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2021. Т. 23. № 2. С. 79-86.
11. Ереско С. П., Ереско Т. Т., Кукушкин Е. В. Методика исследования напряженно-деформированного состояния элементов конструкции карданных передач. Системы. Методы. Технологии. 2019. № 1 (41). С. 35-40.
12. Кукушкин Е. В. Математическая модель карданной передачи для расчета собственных частот колебаний / Решетневские чтения: материалы XXIV Междунар. науч. конф.; СибГУ им. ак. М. Ф. Решетнева. Красноярск, 2020. С. 417-419.
13. Кукушкин Е. В. Математическая модель карданного шарнира для расчета собственных частот колебаний / Решетневские чтения: материалы XXIV Междунар. науч. конф.; СибГУ им. ак. М. Ф. Решетнева. Красноярск, 2020. С. 420-422.
© Кукушкин Е. В., Ереско Т.Т., Ереско С.П., 2022
