CC BY
11Решетневские чтения
УДК 621.833.12
Р. С. Лукин
Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск
КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ, РЕАЛИЗУЕМЫЕ С ПОМОЩЬЮ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ
Рассматривается способ получения шестерен конических передач с помощью холодной высадки, последующего индукционного подогрева детали до температуры закалки. Проводится анализ результатов конечно элементного моделирования процесса высадки.
В связи с бурным развитием систем автоматизированной конструкторско-технологической подготовки производства в целом, а также с развитием инструментария численного моделирования в частности, появилась возможность повысить качественные характеристики на всех этапах производства таких сложных деталей, как конические зубчатые колеса, полученные с помощью ресурсосберегающих технологий. Для данного исследования под ресурсосберегающими технологиями понимается холодная высадка с последующей индукционной закалкой и приработкой зубчатой пары для устранения такой трудоемкой операции, как шлифовка. Целью данного исследования является создание системы проектирования конических передач из условия обеспечения эксплуатационных требований и требований к технологичности, реализуемых с помощью ресурсосберегающих технологий.
Краткие преимущества по сравнению с традиционными методами нарезания конических колес [1] можно свести к следующим пунктам: снижается ме-таллоотход; на выходе получается деталь, имеющая высокое качество поверхности (достоинство холодной высадки) и не требующая сложных операций по шлифовке; увеличивается прочность поверхностных слоев за счет наклепа, при этом волокна материала не перерезаются как при обработке резанием, а деформируются; при этом за счет предварительно уплотнения дислокаций значительно повышается эффективность последующей закалки (возрастает вязкость сердцевины, происходит переориентация и дробление зерен с последующим образованием благоприятной текстуры). Технология получения детали инвариантна к типу конической передачи по отношению направления зуба.
Также с помощью дополнительных программных модулей (препроцессоров) имеется возможность автоматизировать построение модели в CAD среде, что существенно повышает точность математической модели. Кроме того, можно автоматизировать проектировочные и проверочные расчеты с целью применения новейших оптимизационных методов для структурных сущностей. Такие инструменты по автоматизации проектирования позволяют существенно сократить объем перебираемых вариантов для численного расчета и служат так называемым ситом для входных данных.
Ниже представлены результаты моделирования и расчета для конической передачи. Принималась температура детали 200 °С, полученная с помощью объемного, индукционного подогрева. Теплоотвод осуществлялся через поверхности контакта инструмента. Верхний штамп совершал поступательное движение со скоростью 50 мм/с, при этом на модель накладывалось условие прекращения расчета при расстоянии между штампами менее одного шага интегрирования. Для соприкасающихся деталей была принята модель трения для холодной формовки. Модель заготовки задана как пластичная и не учитывает эффект пружи-нения, возникающий в детали после снятия нагрузки, модель штампа задана как абсолютно твердая.
После расчета можно просмотреть различные зависимости величин, а также их эпюры на теле детали.
Представлены результаты расчета (рис. 1): слева показан график изменения вертикального усилия на верхнем штампе, служащий для оценки целесообразности применения оборудования по мощностному критерию; справа - повреждения в металле вследствие деформаций, помогающие спрогнозировать образование трещин в металле вследствие высокой скорости деформации.
SLoad, !■: к Load Prediction
! - Top D(0.132 ,3.29е+05)П :
1 г t Г
..... ;
Рис. 1
Рис. 2
Механика специальных систем
На рис. 2 показаны: слева - температурные поля, возникающие из-за перехода механической энергии деформации в тепловую и, как следствие, приводящее к прогреву тела зуба. Эта эпюра будет полезна для последующего анализа закалки зубьев с помощью ТВЧ; справа - эпюра эффективных деформаций.
Рассмотренный способ синтеза модели позволяет создавать высокоточные модели с заданными качественными характеристиками и мощным инструментом контроля качества на всех этапах производства. При этом программные средства позволяют прогно-
зировать большинство как внешних (визуальных), так и внутренних дефектов. Вкупе со специализированными программами по автоматизации проектирования и построения расчетных моделей это дает мощный и удобный инструмент для синтеза конических передач.
Библиографическая ссылка
1. Калашников А. С. Технология изготовления зубчатых колес. М. : Машиностроение, 2004.
R. S. Lukin
Siberian State University, Russia, Krasnoyarsk
THE CONIC TOOTH GEARINGS REALIZED BY MEANS OF RESOURCE-SAVING OF TECHNOLOGIES
The authors consider a way ofproduction of conic gear wheels by means of the cold disembarkation, the subsequent induction heating of a detail to training temperature. The analysis of results certainly element modeling of process of disembarkation is carried out.
© Лукин Р. С., 2011
УДК 62-882
Р. А. Мирзаев, Н. А. Смирнов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
КИНЕМАТИКА ПОДВИЖНОЙ ПЛАТФОРМЫ НА ОСНОВЕ ДЕЛЬТА-МЕХАНИЗМА
Проанализированы различные устройства параллельной кинематики. Создана модель дельта-механизма для дальнейшего изготовления. Рассчитано число степеней свободы устройства.
Целью данной работы является анализ механических устройств параллельной кинематики [1] и создание модели дельта-механизма, его дальнейшего изготовления и отработки системы управления механизмами параллельной кинематики. В среде разработки Компас-ЭБ создана модель трипода (рис. 1). Для вращения звеньев применяются три сервопривода.
При малой массе подвижного исполнительного объекта механизмы с параллельной структурой обеспечиваются более высокими скоростями перемещений и ускорения. Такие механизмы отличаются высокой жесткостью, что обусловлено работой телескопического устройства на растяжение-сжатие и равномерным распределением усилий по всей структуре. Кроме того, при использовании этих механизмов значительно снижается металлоемкость [2].
Примером шестиосевого параллельного механизма является дельта-механизм. Здесь ведущие вращательные двигатели расположены на основании, а каждая штанга разделена на две части. Первая полуштанга одним концом соединена с двигателем, другим концом - с карданным шарниром, связывающим ее со
второй полу штангой. Вторая полуштанга через сферический шарнир соединена с платформой.
Рис. 1. Компьютерная модель дельта-механизма
Главным достоинством схемы является ее повышенная маневренность и расширенная граница рабочей зоны.
Для кинематического анализа рассмотренных механизмов применяется формула Сомова-Малышева [Э].
