Диссертация (1026168), страница 12
Текст из файла (страница 12)
На вибростоле установлены образцовый датчик имодельное колесо с испытательным вибродатчиком. Образцовый вибродатчикслужит для контроля уровня виброускорения вибростола. Сигнал с образцовогодатчика поступает через усилитель заряда на вольтметр. Испытательныйвибродатчик установлен на ободе колеса и служит для измерения уровнявиброускорений.Модельное коническое колесо в сборе с демпфером сухого трениятарельчатого типа показано на Рисунке 5.6.101. Модельное коническое колесо в сборе с демпфером сухого трениятарельчатого типаЗапись сигнала осуществляется на персональный компьютер при помощиуниверсального измерительного усилителя, оснащённого программным пакетомCatman AP.Исходя из возможностей испытательного оборудования выбран ряд значениймомента затяжки упорной гайки демпфера.
Величины моментов затяжки исоответствующие им величины силы поджатия демпфера приведены в Таблице 5.1..Момент затяжки райки и соответствующая сила поджатия демпфераМкл , Н ∙ мFп , Н1526832035784071576010735102Разработанная в процессе диссертационного исследования Программаиспытаний приведена в Приложении П.4.Результаты испытанийИспытания проведены совместно с сотрудниками ЦИАМ Е.И.
Козловым иД.А. Кирбабой. Согласно разработанной программе испытаний на первом этапеиспытаний построена АЧХ обода колеса без демпфера по виброускорениям.. АЧХ обода колеса без демпфера по виброускорениямНа втором этапе проведены испытания модельного конического колеса сдемпфером сухого трения.
При каждом значении величины момента затяжки гайки(Таблица 5.1) определена величина максимального виброускорения и резонанснаячастота системы.Полученнаяврезультатеэкспериментазависимостьмаксимальнойрезонансной амплитуды виброускорений обода от величины силы поджатияпредставлена на Рисунке 5.7.103. График зависимости максимальной резонансной амплитудымодельного конического колеса с демпфером сухого трения тарельчатого типа отвеличины силы поджатияПолученная в результате эксперимента зависимость резонансной частоты отвеличины силы поджатия представлена на Рисунке 5.8.. График зависимости резонансной частоты модельного коническогоколеса с демпфером сухого трения тарельчатого типа от величины силы поджатияАкт о проведённых испытаниях представлен в Приложении П.5.104Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективностидемпфера сухого трения тарельчатого типа, применение которого позволяетснизить амплитуду виброускорений обода в ≈ 30 раз.Картина полученных экспериментальным путём зависимостей качественнымобразом совпадает с соответствующей картиной, полученной расчётным путём(Рисунок 2.17) и может быть использована для верификации расчётнойдинамической модели конического зубчатого колеса с демпфером сухого трения.Верификация динамической модели конического зубчатого колеса сдемпфером сухого тренияНа основе АХЧ по перемещению обода колеса без демпфера, полученнойэкспериментальным путём (Рисунок 5.7) методом резонансной кривой [74]рассчитан декремент колебаний системы:Р =π ∙ Δ0.5√3 ∙ рез(5.1)где рез – резонансная частота системы;Δ0.5 – ширина резонансного пика на уровне половине его амплитуды.Возбуждающая инерционная сила от присоединённой массы, действующаяна обод модельного колеса при испытаниях на вибростенде, определяется последующей формуле:и () = г ∙ в ∙ sin(),где г – масса присоединённого груза;в – значение амплитуды виброускорения вибростола; – круговая частота возбуждения вибростола.(5.2)105Одним из наиболее значимых факторов, влияющих на условия работыдемпфера сухого трения, является значение коэффициента трения междуконтактирующими поверхностями, которое существенным образом зависит отусловий работы контакта, характеристик контактирующих поверхностей и условийих смазки.
Значение значения коэффициента трения для исследуемой контактнойпары может быть определено экспериментальным путём [75], [76]. При отсутствииэкспериментальных данных с образцами, изготовленными из сталей дляавиационных ЗК, в первом приближении могут быть использованы справочныеденные. В частности, в работе [77] приведены результаты экспериментальногоисследования коэффициента трения «сталь по стали» при различной твёрдоститрущихся поверхностей и различных типов смазки. В зависимости от условийработы коэффициент трения может изменяться в диапазоне от 0,08 до 0,3.Следует отметить, что на настоящий момент отсутствует достаточный наборсведений, необходимый для того, чтобы корректно задать величину коэффициентатрения в динамической модели конического колеса с демпфером сухого трения.Также применение метода резонансной кривой для расчёта декремента колебанийсистемы может приводить к неточности вследствие нелинейности системы.На основе результатов эксперимента при помощи методов оптимизации быларешена задача по идентификации параметров.
Задана функция () суммарногоквадратичного отклонения значений амплитуды виброускорений обода на нижнейи верхней границе диапазона изменения силы поджатия демпфера, полученныхэкспериментальным путём, от соответствующих значений, полученных порезультатам работы динамической модели. Аргументом данной функции,подлежащей минимизации, является вектор , компонентами которого являютсякоэф-т трения тр′ и декремент колебаний в системе ′ . В качестве ограниченийзадана функция с() суммарного абсолютного значение разницы резонансныхчастот конического колеса с демпфером, полученных экспериментальным ирасчётным путём на нижней и верхней границе диапазона изменения силы106поджатия демпфера, значение которой не должно превышать = 300 Гц.Математическая формулировка задачи оптимизации имеет следующий вид:22() = (э1 − м1 ()) + (э2 − м2 ())() = |э1 − м1 ()| + |э2 − м2 ()|(5.3)() → () ≤ где э1 и э2 – амплитуды виброускорений обода на ниждей и верхнейграницах изменения величины силы поджатия, полученные экспериментальнымпутём;м1 () и м1 () – амплитуды виброускорений обода на ниждей и верхнейграницах изменения величины силы поджатия, полученные по результатам работыдинамической модели;где э1 и э2 – резонансная частота системы на нижней и верхней границахизменения величины силы поджатия, полученные экспериментальным путём;где м1 () и м2 () – резонансная частота системы на нижней и верхнейграницах изменения величины силы поджатия, полученные по результатам работыдинамической модели;Оптимизационная задача решена при помощи генетических алгоритмов [72],[78], [79] .
Полученное в результате решения оптимизационной задачи значениекоэффициента трения и декремента колебаний использовано в динамическоймодели.Сопоставлениеэкспериментальныхданныхирезультатовдинамической модели представлены на Рисунках 5.10 и 5.11.работыд , g10740302010Fп , Н004000800012000. Сопоставление экспериментальных ( ) и расчетных () значениймаксимальной амплитуды виброускорений конического колеса с демпферомfрез , Гцсухого трения при различной величине силы поджатия550045003500Fп , Н250004000800012000.
Сопоставление экспериментальных ( ) и расчетных () значенийрезонансной частоты конического колеса с демпфером сухого трения приразличной величине силы поджатияПолученноесоответствиеэкспериментальныхирасчётныхданныхсвидетельствует об обоснованности принятых в динамической модели коническогозубчатого колеса с демпфером сухого трения допущениях и достаточной точностипроведения эксперимента108Выводы по главе 51.Спроектированы и изготовлены модельные конические колёса с демпферомсухого трения тарельчатого типа, адаптированные для проведения испытаний навибростенде;2.Проведены испытания модельного конического колеса с демпфером сухоготрения тарельчатого типа на вибростенде при различной величине силы поджатиядемпфера;3.Эксперимент показал высокую эффективность применения демпфера сухоготрения тарельчатого типа, которое позволило снизить амплитуду виброускоренийобода в ≈ 30 раз.4.Получены зависимости максимальной амплитуды виброускорений обода ирезонансной частоты системы от силы поджатия демпфера, которые былииспользованы для верификации динамической модели конического зубчатогоколеса с демпфером сухого трения, описанной в Главе 2.109ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ1.Создана редуцированная динамическая модель колебаний коническогозубчатого колеса с демпфером сухого трения тарельчатого типа.
Рассчитаны АЧХсистемы при различной силе поджатия демпфера, определены зависимостиамплитуды колебаний от силы поджатия демпфера. Предложен подход копределениюсилыподжатиядемпфера,обеспечивающийдопускаемыепеременные напряжения во впадине ЗК и максимальную величину допускаемогопадения силы поджатия в результате истирания демпфера.2.Разработана квазистатическая конечно-элементная модель коническойзубчатой передачи, с помощью которой рассчитана функция кинематическойпогрешности с учётом податливости зубчатых колес и параметров модификациирабочих поверхностей при различной величине передаваемого крутящего момента.3.Разработана динамическая модель конической зубчатой передачи с учётомнелинейных параметрических взаимосвязей крутильных и изгибных колебаний.
Порезультатам работы модели построены АЧХ системы основных её параметров.Модель позволяет поставить и решить задачу выбора оптимальной величиныподжатия демпфера ведомого ЗК с учётом конструктивных параметров и условийработы передачи.4.С целью снижения максимальных контактных напряжений, возникающихприподжатиидемпфера,вдиссертационномисследованииразработанамодификация рабочего профиля демпфера при помощи введения угла конусностии бочкообразности медианального сечения. Поставлена и решена оптимизационнаязадача выбора параметров α и b для снижения максимальных контактныхнапряжений в заданном диапазоне изменения силы поджатия демпфера.5.Спроектированы и изготовлены модельные конические колёса с демпферомсухого трения тарельчатого типа, адаптированные для проведения испытаний навибростенде.
Проведены испытания модельного конического колеса с демпферомсухого трения тарельчатого типа на вибростенде при различной величине силы110поджатия демпфера, которые показали высокую эффективность применениядемпфера сухого трения тарельчатого типа (снижение амплитуды виброускоренийободав≈30раз).Полученныезависимостимаксимальнойамплитудывиброускорений обода и резонансной частоты системы от силы поджатиядемпфера были использованы для верификации динамической модели коническогозубчатого колеса с демпфером сухого трения.Впроцесседиссертационногоисследованияпоставленныезадачивыполнены, а цель – достигнута.Разработанные подходы к проектированию высокоэффективного демпферасухого трения для конических зубчатых передач могут быть использованы как приконструировании новых приводов, так и при модернизации существующих.
Вкачестве дальнейшей разработки темы предполагается поставить и решитьоптимизационную задачу по выбору оптимальных с точки зрения возбуждениярезонансных колебаний обода конического зубчатого колеса параметровмодификации рабочей поверхности зубьев конических зубчатых колёс с учётомусловий работы передачи, включая возможные производственные и монтажныеотклонения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
