CC BY
56
Секция «Проектирование машин и робототехника»
УДК 62-8.001.63
О. В. Народова Научный руководитель - А. В. Стручков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ
ТРАНСМИССИЙ МОБИЛЬНЫХ МАШИН
Рассмотрена динамическая и математическая модели гидромеханической трансмиссии и способ реализации математической модели с помощью компьютерной программы GYDROTRANSII в среде Delphi.
Механические и гидромеханические привода являются основой трансмиссий мобильных машин. В основном машины и их элементы работают в режиме динамических нагрузок. Динамическая нагружен-ность трансмиссионных систем формируется в результате действия внешних и внутренних возмущающих факторов, которые носят флуктуирующий характер. Различные возбуждающие факторы, а также неравномерность изменения момента сопротивления внутри трансмиссии вызывают в ней колебания крутящего момента.
Динамическая система реальной трансмиссии мобильного агрегата является очень сложной и трудоемкой для расчетов, имеет множество частот и форм свободных колебаний. При наложении колебаний одних элементов трансмиссии на другие существует опасность возникновения резонансных или околорезонансных режимов работы. При этом наиболее опасными, с точки зрения возникновения резонансных режимов, являются лишь низшие формы свободных колебаний [1].
Поэтому одной из основных задач динамического исследования является определение собственных (свободных) частот колебаний элементов трансмиссии, которые могут возбуждаться в колебательной системе под действием начального толчка, и сравнение их с частотами внешних и внутренних возбуждающих сил.
При исследованиях динамической нагруженности трансмиссии строительно-дорожной машины с гусеничным движителем, которая имеет наибольшее количество узлов, т.е. источников возмущения, были разработаны приведенные крутильно-колебательные динамические модели трансмиссионных систем с учетом упругих и демпфирующих свойств элементов трансмиссии, грунта, ведущих участков гусениц, деталей навесного оборудования и математические модели динамики трансмиссии с учетом диссипативных сил и принятых допущений в виде системы дифференциальных уравнений на основе известного уравнения Лагранжа второго рода.
Решение данной модели было реализовано методом Рунге - Кутта в виде компьютерной программы GYDROTRANS II в среде Delphi [2].
Программа позволяет получить для каждого участка валопровода относительные амплитуды крутильных колебаний масс.
Основные задаваемыми исходными данными являются значения моментов инерции приведенных масс, коэффициентов демпфирования и коэффициен-
тов жёсткости участков, предварительно определенных экспериментально или теоретически для основных рабочих передач машины.
Программа так же позволяет оценить влияние на динамику каждого элемента трансмиссионной системы всех основных возмущающих факторов (изменение газового момента двигателя, зацепление 1-й, 2-й и 3-й пары зубчатых шестерен КПП, зацепление центральной передачи, планетарного механизма, бортовой передачи, гусеничного зацепления), возмущающих систему одновременно, так и влияние каждого возмущающего фактора по отдельности.
Для этого в левой верхней части рабочего окна программы необходимо ввести номера элементов трансмиссии, на которые действуют возмущающие факторы, а так же их значения в долях от единицы.
После ввода исходных данных программа выполняет расчет и построение диаграммы (графика) относительных амплитуд колебаний каждого элемента динамической модели.
Программа позволяет изменять диапазон просмотра путем изменения значений в окнах «Xmax» и «Шаг разметки по оси X» для удобства просмотра графиков колебаний, например, при большой частоте колебаний.
Помимо построения графиков для качественного анализа, в программе предусмотрена также возможность запись координат графиков в виде таблицы числовых данных. Эту таблицу можно, например, экспортировать в программу Microsoft Excel для проведения статистических исследований.
Сравнение результатов вычислительного эксперимента посредством APM GYDROTRANS II с экспериментальными данными позволило оценить достоверность результатов, получаемых с помощью этой программы через амплитудные коэффициенты, которые показывают - какую часть эксплуатационного момента, нагружающего трансмиссию, составляет моментная амплитуда исследуемых вынужденных колебаний (динамическая составляющая).
K„
A
CP
M,
CP
где ACP - математическое ожидание амплитуд исследуемых колебаний трансмиссии при работе, Нм; MCP - математическое ожидание средних значений крутящего момента при работе, Нм [3].
Сравнение амплитудных коэффициентов КА и КАф для карданного вала и полуосей заднего моста дало
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
12,4 % и 21 % соответственно, что в среднем дает 16,7 %. Что дает основание судить о достоверности результатов разработанной математической модели и программы АРМ вУБКОТИАШ II.
Библиографические ссылки
1. Стручков А .В., Климов А. А., Ереско Т. Т., Коч-кун В. С. Решение математической модели динамики механической трансмиссии бульдозера с учетом дис-сипативных сил // Системы. Методы. Технологии:
научный периодический журнал ; БрГУ. Братск, 2010. № 2.
2. Ереско С. П., Стручков А. В., Климов А. А., Коч-кун В. С., Ереско Т. Т. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011615364 08.07.2011. Программа для ЭВМ GY-DROTRANSII.
© Народова О. В., 2013
УДК 629.78.05
О. А. Павлова Научный руководитель - С. П. Ереско ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Железногорск
ПЛАНЕТАРНО-ВОЛНОВАЯ ПЕРЕДАЧА
Рассмотрены основные виды приводов, используемые для точного наведения и ориентации приемно-передающей аппаратуры. Рассмотрены недостатки и преимущества этих приводов, а также представлено конструктивное решение, сочетающее достоинства планетарных и волновых передач.
В последнее время стремительно развивается КА различного класса при этом при остающихся неизменными массово-габаритными характеристиками КА, повышаются их энерговооружённость (увеличение количества каналов приемно-передающей аппаратуры и мощности полезного сигнала) и функциональные возможности КА-увеличение точности передачи сигнала потребителю с наземного объекта, как неподвижному, так и подвижному.
Обеспечение точности зависит от точного наведения приемно-передающих антенн. Наведение и ориентация антенн осуществляется электро-механичес-кими устройствами исполнительной автоматики. Точность позиционирования напрямую зависит от конструктивных параметров механизмов поворота, в состав которых входят следующие основные узлы: электродвигатель, редуктор, устройство телеметрии и т. д.
В современной КА в основном применяются следующие виды редукторов: волновые, планетарные. Но они имеют свои недостатки. Планетарные - повышенная точность изготовления и сборки, большое количество подшипников качения, с увеличением передаточного числа в одной передаче КПД уменьшается. Волновые - мелкие модули зацепления (0,15...0,2 мм), сложность изготовления гибких тонкостенных колес (требуется специальная технологическая оснастка), Ограниченные частоты вращения генератора волн из-за возникновения вибраций.
При выборе редуктора важны такие параметры как:
- передаточное отношение,
- КПД,
- габариты,
- момент на выходном валу,
- люфт или мертвый ход,
- угловая жесткость.
Ряд указанных параметров редуктора зависят от типа редуктора числа ступеней, профиля зуба и, естественно, от точности и свойств используемых материалов.
Дальнейшее совершенствование существующих конструкций ограничено технологическими возможностями производства. В связи с этим задача создания и исследования новых передаточных механизмов с высокими показателями качества является актуальной. Одним из методов повышения точности и быстродействия следящих систем является построение их схем на основе принципов многопоточности. К таким механизмам относятся планетарные и волновые механизмы, имеющие многозонное и многопарное зубчатые зацепления.
Оригинальным конструктивным решением, в котором рационально сочетаются достоинства и компенсируются недостатки волновых и планетарных передач, является комбинированная планетарно-волновая зубчатая передача.
Позиция 1 является верхним корпусом, позиция 2 является основанием и нижним корпусом редуктора.
Входной вал (водило) 3 вращает шестерни 5. Шестерни спарены, т. е. одна часть шестерни (внешняя) обкатывается по неподвижному колесу (основанию) 2, другая часть (внутренняя)-по выходному валу 4. Выходной вал имеет на одно гнезда меньше, чем у шестерни, следовательно, за один оборот входного вала, выходной вал поворачивается на одно гнездо. Так как таких шестерен три, и они, соответственно, установлены на водиле так, что коэффициент перекрытия равен 3.
