CC BY
23Решетнеескцие чтения. 2015
УДК 629.78.05
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПЛАНЕТАРНОГО РЕДУКТОРА С ПРОМЕЖУТОЧНЫМИ ТЕЛАМИ КАЧЕНИЯ*
О. А. Павлова, С. П. Ереско
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 Е-mail: [email protected], [email protected]
Приведена конструкция привода с планетарно-шариковой передачей. Рассмотрен принцип работы и исследован ход работы передачи с промежуточными телами качения.
Ключевые слова: редуктор, промежуточное тело качения, кинематика движения.
IMPROVED METHODS OF CALCULATING THE PLANETARY GEAR WITH INTERMEDIATE
ROLLING ELEMENS
O. A. Pavlova, S. P. Eresco
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: [email protected], [email protected]
The article describes the design of the drive with planetary ball transmission. The research explores and studies the course of work of gear with intermediate rolling elements.
Keywords: gearbox, intermediate body rolling, the kinematics of the movement.
Совершенствование следящих систем возможно за счет увеличения быстродействия и точности их приводов. Решение задач повышения кинематической точности и крутильной жесткости ведется различными путями: разработкой новых структурных и кинематических схем механизмов, рациональным выбором их геометрических и кинематических параметров, выбором материалов звеньев, точности изготовления и сборки. При этом хорошие результаты можно получить за счет увеличения в зубчатом механизме числа зон зацепления зубчатых колес и количества зацепляющихся зубьев в каждой зоне. К таким механизмам относятся планетарные и волновые передачи, имеющие многозонное и многопарное зубчатые зацепления, которые обеспечивают высокую точность и крутильную жесткость при малых габаритных размерах и массе.
Была разработана и спроектирована конструкция планетарного редуктора с промежуточными телами качения, которая обеспечивает выполнение заданных параметров.
Основное достоинство в данном редукторе - замена трения скольжения трением качения, при котором потери мощности гораздо меньше. Нагрузочная способность таких передач, следовательно, увеличивается за счет низких изгибных напряжений.
Для исследования и анализа равномерности и плавности хода планетарного редуктора с помощью программы Solid Works была построена виртуальная модель редуктора.
С помощью этой модели проведем исследование, которое заключается в том, чтобы выявить, на какой угол поворачивается выходной вал при повороте входного вала на 360°. Для этого необходимо поворачивать входной вал на 20°, а потом измерять угол, на который повернется выходной вал. И так до тех пор, пока входной вал не сделает один оборот. Полученные данные сведем в табл. 1.
С помощью этих данных получен следующий график представленный на рис. 1.
Рис. 1. Плавность работы редуктора
Для кинематического анализа была построена компоновочная схема планетарного редуктора, показанная на рис. 2.
*Результаты получены при выполнении государственного задания № 9.447.2014/к.
Механика специальных систем
Таблица 1
Зависимость углов поворота входного и выходного валов
№ измерения 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Угол поворота вх. вала, град 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
Угол поворота вых. вала, град 0 0,66 1,33 2 2,66 3,33 4 4,66 5,33 5 6,66 7,33 8 8,66 9,33 10 10,66 11,33 12
В процессе исследования кинематики движения выходного вала в зависимости от поворота входного вала установлено, что передаточное отношение не зависит от угла поворота входного вала, что исключает какие-либо кинематические погрешности. А линейный характер графика говорит о равномерности и плавности хода данного зацепления.
Объем интерференции
Таблица 2
Угол поворота Объем интерференции W,
сателлита, с мм3
0 0
3 0,01
6 0,02
9 0,03
12 0,035
15 0,04
Рис. 2. Компоновочная схема планетарного редуктора
При контактном нагружении сила действует на малом участке поверхности, вследствие чего в поверхностном слое материала возникают высокие местные (локальные) напряжения. Этот вид нагружения встречается при соприкосновении сферических и цилиндрических тел с плоскими, сферическими и цилиндрическими поверхностями [1].
Для того чтобы определить характер нагрузки, возникающей в данном зацеплении, было проведено еще одно исследование. Суть исследования заключается в том, чтобы при зафиксированных валах поворачивать сателлит редуктора на небольшой угол (порядка 3'') и измерять величину интерференции, возникающей на зубьях торцевого зацепления. С помощью полученной интерференции можно определить некоторую величину Д, которая будет играть роль упругой деформации зуба.
Таким образом, зная величину упругой деформации зуба, можно определить усилия, необходимые для этой деформации. Но при этом учитывать предел допускаемых напряжений, чтобы предотвратить необратимые деформации (срез, смятие) зуба. Полученные данные удобно свести в табл. 2 (вид зацепления без интерференции и с интерференцией 0,01 мм3 показан на рис. 3).
Рис. 3. Вид зацепления: а - без интерференции; б - интерференция 0,01 мм3
Работа сжатия будет вычисляться по формуле
I
А =-
ст2 - W
2E
где с - предел прочности материала в зоне упругих деформаций; W - объём интерференции (суммарный объем упругодеформируемых контактирующих элементов, пропорциональный передаваемой нагрузке); Е - модуль упругости.
Мощность, идущая на сжатие, будет рассчитываться по формуле P = Alt, где t - время сжатия.
Зная величину упругого смещения поверхности зуба, можно предотвратить необратимые деформации (срез, смятие) зуба. Величина нагрузки, которую может выдержать зубчатое зацепление редуктора, будет ограничиваться выбором материала для колеса, шестерни и шарика. Учитывая, что в момент зацепления нагрузку выдерживает не один зуб, так как сателлитов 3, данная передача может передавать крутящий момент втрое больше, обеспечивая при этом плавность работы редуктора.
б
а
Решетнееские чтения. 2015
Библиографические ссылки
1. Левенсон Л. Б. Теория механизмов и машин. Кинематика и динамика механизмов. М. : Машгиз, 1954. 504 с.
2. Гавриленко В. А. Зубчатые передачи в машиностроении (Теория эвольвентных зубчатых передач). М. : Машгиз, 1962. 530 с.
References
1. Levenson, L. B. Theory of mechanisms and machines. Kinematics and dynamics of mechanisms. M. : Mashgiz, 1954. 504 р.
2. Gavrilenko V. A. Gears in mechanical engineering (Theory of involute gear transmissions). M. : Mashgiz, 1962, 530 p.
© Павлова О. А., Ереско С. П., 2015
УДК 621.791
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ УЗЛОВ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО
ПРОИЗВОДСТВА
С. И. Пономарев, С. П. Ереско, Т. Т. Ереско
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
Предлагается описание совершенствования технологии изготовления деталей и узлов аэрокосмического производства использованием компьютерного проектирования и управления технологическими процессами.
Ключевые слова: компьютерное проектирование технологических процессов, алгоритм построения и использования банка данных.
IMPROVING THE DESIGN PROCESS FOR PRODUCING METAL TECHNOLOGY AEROSPACE COMPONENTS MANUFACTURING
S. I. Ponomarev, S. P. Eresko, T. T. Eresko
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
The paper proposes a description of the improving technology of aerospace parts and assembly production using computer-aided design and process control.
Keywords: computer-aided design process, use of an algorithm to construct a data bank.
При решении проблем проектирования технологического процесса изготовления деталей машин и приборов, сокращения сроков и издержек аэрокосмического производства большую значимость приобретает использование информационных технологий.
Современный уровень развития информационных технологий позволяет создавать и реализовывать качественно новые подходы к проектированию, направленные на разработку систем автоматизированного проектирования (САПР) технологических процессов, учитывающих особенности производства деталей и узлов аэрокосмического производства. Основной целью создания систем автоматизированного проектирования технологических процессов является сокращение перехода от технологической подготовки производства к реализации технологического процесса изготовления деталей и узлов. Информационное обеспечение САПР объединяет всевозможные данные, необходимые для выполнения автоматизированного проектирования. Основной частью информаци-
онного обеспечения САПР является банк данных, представляющий собой совокупность средств для централизованного накопления и коллективного использования данных в САПР. Банк данных (БНД) состоит из базы данных и системы управления базой данных.
На кафедре «Основы конструирования машин» Сибирского государственного аэрокосмического университета производятся исследования разработки методов эффективной организации и ведения специализированного информационного обеспечения автоматизированных систем управления технологическими процессами, включая базы данных и методы их оптимизации, при изготовлении металлокерамических узлов аэрокосмического производства.
При создании системы автоматического проектирования технологии изготовления металлокерамиче-ских узлов разработан алгоритм (рис. 1) для создания банка данных, состоящего из системы управления базой данных (СУБД) и базы данных.
