Диссертация (1026168), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Аргументом целевой функции являлся угол .Параметры функции имели следующие значения: 0 = 15 кН, ∆Fп = 2.5 кН, = {0 мкм; 20 мкм} Результаты расчёта, полученные на основе изменённоймодели, представлены на Рисунках 4.11 и 4.12.. Зависимость максимальных контактных напряжений от угла припараметре бочкообразности b=091. Зависимость максимальных контактных напряжений от угла припараметре бочкообразности b=20 мкмСогласно проведённым расчётам при b=0 к =32.7 МПа, а при b=20 мкмк =36.5 Мпа. Таким образом, применение бочкообразности с параметром b=20мкм приводит к негативному результату.
Наилучшее значение параметра b можетбыть получено с использованием методов оптимизации.Запишем новое условие оптимизации в следующем виде:к = (к1 (, , п0 − ∆п ), к2 (, , п0 + ∆п )) → = [0. .3°] = [0. .20 мкм]0 = 15 кН(4.3)∆п = 2.5 кНПоиск минимума целевой функции осуществлялся при помощи методовгенетической оптимизации [72]. По результатам работы алгоритма определено, чтонаименьшее значение целевой функции к =25.3 МПа имеет место при параметрах ∗ = 8 мкм и ∗ = 1.3° (Рисунок 4.13).92.
Зависимость максимальных контактных напряжений от угла припараметре бочкообразности ∗ =8 мкмНа Рисунке 4.14 показаны эпюры распределения контактных напряжений нарабочей поверхности при параметрах ∗ = 8 мкм и ∗ = 1.3° при величинахподжатия п0 и п0 ± ∆п .. Эпюры распределения контактных напряжений к при параметрах ∗ = 8 мкм и ∗ = 1.3°93Согласно результатам расчёта эпюр контактных напряжений установлено,что при определённых в результате оптимизации значениях параметров ∗ и ∗ призначениях фактической силы поджатия п0 и п0 ± ∆п максимальное значениеконтактныхнапряженийпрактическинеизменяется,чтоговоритобэффективности предложенной модификации профиля демпфера.
Зависимостьмаксимальных контактных напряжений от действующей силы поджатия дляоптимальных параметров ∗ = 8 мкм и ∗ = 1.3° представлена на Рисунке 4.7.На основе разработанной схемы параметризации рабочей поверхностидемпфера сухого трения получен патент РФ на изобретение «Зубчатое колесо»№2567689 [73]. Параметризация рабочей поверхности, предложенная в данномпатенте, является более общей по сравнению с параметризацией, изложенной внастоящей главе (Рисунок 4.15).. Схема параметризации пластинчатого диска, торообразныхвыступов и внутренней конической поверхности обода [73]94Выводы по главе 41.Разработана модификация рабочего профиля демпфера, заключающаяся ввведении угла конусности и бочкообразности, которая обеспечивает снижениямаксимальных контактных напряжений, возникающих при поджатии демпфера.2.Угол конусности позволяет избежать неравномерности распределенияконтактных напряжений по рабочей поверхности демпфера при заданнойпроектной силе поджатия.3.Для снижения чувствительности величины максимальных контактныхнапряжений к отклонению силы поджатия от проектной величины рекомендовановведение бочкообразности рабочей поверхности .4.Поставлена и решена оптимизационная задача, позволяющая выбиратьвеличину угла и бочкообразности с учётом возможного отклоненияфактической силы поджатия от проектной.95ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИДЕМПФЕРА СУХОГО ТРЕНИЯ ТАРЕЛЬЧАТОГО ТИПАПроектирование демпфера сухого трения авиационных конических ЗКвключает в себя выбор типа демпфера, его геометрических параметров и величинысилы поджатия.
Определение оптимальных параметров демпфера представляетсобойсложнуюзадачу,решениекоторойневозможнобезчисленногомоделирования динамического поведения демпфера в эксплуатационных условиях(см. Главу 2). Тем не менее, любая расчётная схема вносит свои допущения,вследствие чего перед применением на изделии эффективность демпфера должнабытьподтвержденаприиспытанияхвусловиях,наиболееблизкихкэксплуатационным.Испытания демпфера сухого трения в составе двигателя являются крайнедорогостоящими и не позволяют в короткие сроки оценить эффективность работыбольшогоколичествавариантовисполнениядемпферасразличнымиконструктивными параметрами. Более того, разрушение экспериментальногодемпфера в составе двигателя может привести к заклиниванию ротора высокогодавления и выходу их строя всего газогенератора.
С целью сокращения сроков изатрат на экспериментальную оценку эффективности демпфера сухого трения напервом этапе предложено проведение испытаний модельных образцов в условиях,максимально приближенных к эксплуатационным.Проанализировав возможности испытательного оборудования, имеющегосяв ЦИАМ, было принято решение разработать экспериментальные модельныеобразцы конических колёс, адаптированные для резонансных испытаний по двумузловым диаметрам на вибростенде.
Данная работа проведена при поддержкеГосударственной программы Российской Федерации «Развитие авиационнойпромышленности на 2013-2025 годы».96Проектирование экспериментальных образцов. Описаниеиспытательного стенда.Впроцессевыполнениядиссертационнойработыразработанаконструкторская документация (КД) на экспериментальные образцы: модельноеконическое колесо В01.90.1, материал 12Х2Н4А-Ш, и демпфер В01.90.Д, материалСталь 45 (см. Приложение П.3). Для установки объекта испытаний на вибростендОВУ-СУ спроектирована оснастка В01.3-1 и В01.3-2, материал Сталь 45.Модельное колесо устанавливается на оснастку при помощи болтовогосоединения.
Так как зубья на ободе конического зубчатого колеса не оказываютсущественного влияния на его частотные характеристики, они с целью сокращенияпроизводственных затрат на экспериментальных образцах не нарезались.Экспериментальные образцы изготовлены на опытном производстве ЦИАМ всоответствии с разработанной КД.При кинематическом возбуждении осесимметричной конструкции колеса навибростенде (т.е. при возбуждении испытуемого ЗК переменным перемещениемторца ступицы с постоянной частотой и заданным уровнем амплитудывиброускорений) формы колебаний полотна узловым диаметрам не могут бытьреализованы вследствие своей ортогональности относительно осесимметричноговозбуждения.
С целью возбуждения исследуемых форм колеса предложеноустановить на его обод присоединённую массу (Рисунок 5.1) таким образом, чтобыпри гармоническом перемещении торца ступицы колесасила инерции,действующая на присоединённую массу, возбуждала колебания обода в осевомнаправлении.97. Модельное колесо, адаптированное для возбуждения формколебаний по двум узловым диметрам на вибростенде. 1 и 2 – присоединённыемассы, 3 и 4 – опорные торцыВ процессе испытаний в системе может быть реализован как режим сдлительными, так и режим с мгновенными относительными остановками, при этомв зависимости от режима работы вследствие блокировки масс и жесткостей будетизменятьсярезонанснаячастотасистемы.Дляоценкиграницобластирасположения резонансных частот модельного колеса с присоединёнными массамипроведён гармонический анализ рассматриваемой системы в двух постановках –без демпфера и с демпфером.
Между демпфером и колесом задан жёсткий контакт.В качестве граничных условий осуществлён запрет перемещений торцев 3 и 4 врадиальном и окружном направлениях. Возмущение осуществлено перемещениемторцев 3 и 4 в осевом направлении по гармоническому закону с единичнойамплитудой.Полученные в результате расчёта АЧХ по максимальному осевомуперемещению массы 1 представлены на Рисунке 5.2.98.
Расчётная АЧХ колеса без демпфера и с демпфером при испытанияхна вибростендеИз результатов расчёта видно, что колесо без демпфера имеет резонанс причастоте 1 = 3165 Гц, а колесо с демпфером, работающим в полностью запертомрежиме, имеет резонанс при частоте 2 = 4930 Гц. Таким образом, резонансныечастоты системы при различной силе поджатия демпфера, и, как следствие, сразличным режимом работы, будут располагаться в диапазоне от 1 − ∆ до2 + ∆, где ∆ – величина отклонения, определяемая допущениями, принятымипри создании расчётной схемы.Форма резонансных колебанийколеса без демпфера при частотевозбуждения = 3165 Гц представлена на Рисунке 5.3, колеса с демпфером призапертом режиме работы – на Рисунке 5.4.99. Формы колебаний модельного колеса при частоте возбуждения =3165 Гц (по двум узловым диаметрам).
Формы колебаний модельного колеса с демпфером при частотевозбуждения 2 = 4930 Гц (по двум узловым диаметрам)Поджатие демпфера осуществляется при помощи регулируемого упора –гайкисрезьбой.Величинаподжатияконтролируетсяприпомощидинамометрического ключа. Соотношение между моментом затяжки гайки Мкл иосевой силой, действующей на демпфер Fп , определяется формулой (4.1).Испытательный вибростенд ОВУ-СУ, принципиальная схема которогоприведена на Рисунке 5.5, состоит из электродинамического вибратора B&K 4811в подвижной катушке, образцового датчика 2270М8 в бериллиевом корпусе,усилителей заряда B&K 2626 и B&K 2650, вольтметров Agilent 34411A иSolartron 7075, универсального измерительного усилителя QuantumX MX 410,100генератора синусоидального сигнала B&K 1047, усилителя мощности B&K2707 иПК с программным пакетом Catman AP..
Принципиальная схема испытательного вибростенда ОВУ-СУПринцип работы установки заключается в следующем. При помощигенератора синусоидального сигнала генерирует сигнал в частотном диапазоне от2 до 10000 Гц, который поступает на вход в усилитель мощности. Усиленный донужной амплитуды сигнал подаётся на электромагнитную катушку, котораявозбуждает вибростол.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
