Диссертация (1026168), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Впервые разработана модель колебаний конической зубчатой передачи сдемпфером сухого трения, позволяющая определять амплитуду возбуждающейсилы, действующей на коническое зубчатое колесо при резонансных колебаниях7по узловым диаметрам, в зависимости от упруго-инерционных характеристикконической зубчатой передачи и функции её кинематической погрешности.3. Поставлена и решена задача оптимального профилирования рабочейповерхности демпфера сухого трения конического зубчатого колеса по критериюминимума контактных напряжений в заданном диапазоне изменения силы егоподжатия.Теоретическаязначимостьдиссертациизаключаетсяввыявлениихарактерных особенностей совместных осевых, тангенциальных и радиальныхколебаний обода конического зубчатого колеса.
Установлена специфика ипроведена классификация режимов работы демпфера сухого трения тарельчатоготипа для конического зубчатого колеса.Практическаязначимостьработызаключаетсявснижениивибронапряжений конического зубчатого колеса при применении демпфера сухоготрения с оптимальной силой поджатия. Оптимизация профиля рабочейповерхности демпфера сухого трения обеспечила реализацию минимальныхконтактных напряжений между демпфером и зубчатым колесом в заданномдиапазоне изменения силы поджатия.Разработаны оснастка, модельные образцы и способ проведения испытанияконического зубчатого колеса на вибростенде, обеспечивающем возбуждениерезонансных колебаний модельного конического колеса с демпфером сухоготрения по узловым диаметрам.Методы исследованийДля численного моделирования колебаний конической зубчатой передачи сдемпферомсухоготренияпримененспособредуцированиязадачисиспользованием метода главных координат.
Решение редуцированных нелинейныхдифференциальных уравнений выполнено методом Рунге-Кутты 4-го порядка. Дляопределения функции кинематической погрешности конической зубчатойпередачииспользованметодконечныхэлементов(МКЭ).Оптимальноепрофилирование рабочей поверхности демпфера сухого трения осуществленопутёмрешенияоптимизационнойзадачигенетическимиалгоритмами.8Экспериментальнаяоценкаэффективностидемпферасухоготрениядляконического колеса проведена на аттестованном вибростенде (свидетельство оповерке № НТ 150690/В).Положения, выносимые на защиту:1. Динамическая модель передачи, включающая в себя модель коническогозубчатого колеса с демпфером сухого трения.2. Модель конической зубчатой передачи, позволяющая определитьфункцию кинематической погрешности с учетом конструктивных параметров ирежимов работы передачи.3.
Постановка и решение задачи оптимального профилирования рабочейповерхности демпфера сухого трения тарельчатого типа для конического зубчатогоколеса.4. Способ и результаты экспериментальной оценки эффективности демпферасухого трения для конического колеса при испытаниях на вибростенде.Достоверностьосновныхнаучныхрезультатовподтверждаетсякорректным использованием методов исследования, сравнением результатоврешения тестовых задач с материалами других авторов, а также соответствиемрезультатов моделирования экспериментальным данным.Апробация работы.
Основные результаты диссертации докладывались нанаучно-практической конференции молодых ученых и специалистов ЦИАМ(г. Москва, 2014), отраслевом семинаре ЦИАМ (г. Москва, 2014), международнойконференции «ASME 2014 Gas Turbine India Conference GTINDIA2014» (г. Дели,2014), международном конгрессе ICAS 2014 (г. Санкт-Петербург, 2014),международном форуме «Двигателестроение 2014» (г. Москва, 2014), конференциимолодыхученыхиспециалистов«Новыерешенияитехнологиивгазотурбостроении» (г.
Москва, 2015), 12-й международной конференциипользователей«Ansys/Cadfem»(г.Москва,2015),III-мМеждународномтехнологическом форуме «Инновации. Технологии. Производство» (г. Рыбинск,2016), международном форуме «Двигателестроение 2016» (г. Москва, 2016),Международном научном симпозиуме «Гидродинамическая теория смазки XXI9(г. Орёл, 2016), VI Международной научно-технической конференции «Проблемыхиммотологии: от эксперимента к математическим моделям высокого уровня»(Москва, 2016), Международной конференции «Проблемы и перспективы развитиядвигателестроения» (г.
Самара, 2016).Публикации. Материалы диссертации представлены в 15 публикациях,включая 4 статьи в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованныхВАК РФ, и 3 - в сборниках трудов международных конференций. Оформлен патентРФнаизобретение«Зубчатоеколесо»№2567689исвидетельствоо государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016662492 «Программадля расчёта динамической нагруженности авиационных приводов» («GearDyn»).Подана заявка № 2016140430 от 14.10.2016 на изобретение «Зубчатое колесо» изаявка № 2016 140428 от 14.10.2016 на полезную модель «Демпфирующийэлемент».Структура и объём работы.
Работа состоит из введения, пяти глав,заключения, перечня сокращений, списка использованных источников иприложения. Диссертационная работа изложена на 134 страницах, содержит 72рисунка и 8 таблиц. Список использованных источников включает в себя 82наименования.Во введении приведено обоснование актуальности диссертационногоисследования, поставлена его цель и определены задачи. Сформулирована научнаяновизна, практическая значимость работы и положения, выносимые на защиту.В первой главе проведён анализ причины характерного типа разрушенийавиационных конических зубчатых колёс и отмечено, что применение демпферасухого трения является одним из путей их предотвращения.
Дан обзорсовременного состояния проблемы по вопросу моделирования динамическогосостояния конических зубчатых передач с демпфером сухого трения.Во второй главе разработана редуцированная динамическая модельконического зубчатого колеса с демпфером сухого трения. Определены параметрыредуцированной модели и проведена её апробация.10В третьей главе разработана квазистатическая модель конической зубчатойпередачи и проведено исследование влияния конструктивных параметров иусловий работы конической зубчатой передачи на функцию её кинематическойпогрешности. Разработана динамическая модель крутильно-изгибных колебанийв конической зубчатой передаче с демпфером сухого трения.В четвёртой главе предложена модификация рабочего профиля демпферасухого трения тарельчатого типа.
Поставлена и решена задача оптимизациипараметров предложенной модификации по критерию снижения максимальныхконтактных напряжений в заданном диапазоне изменения силы поджатиядемпфера.В пятой главе приведён способ и результаты экспериментальной оценкиэффективности демпфера сухого трения для конического колеса при испытанияхнавибростенде.Порезультатамиспытанийпроведенаверификацияредуцированной динамической модели конического зубчатого колеса с демпферомсухого трения, разработанной во второй главе.В приложении приведены блок-схемы реализации алгоритмов решенияуравнений колебания конической зубчатой передачи в среде Simulink пакетаMaltab, дан обзор патентов на демпферы сухого трения зубчатых колёс, приведенычертежи экспериментальных образцов модельного конического колеса и демпферасухого трения тарельчатого типа, программа испытаний модельного коническогоколеса с демпфера сухого трения тарельчатого типа на вибростенде и акт опроведении испытаний демпфера сухого трения тарельчатого типа на вибростенде.Благодарности.
Автор выражает глубокую благодарность научномусотруднику отдела «Математическое моделирование и САПР ГТД» Центральногоинститута авиационного моторостроения им. П.И. Баранова, к.т.н. Дзеве ИвануЮрьевичу за консультации в процессе оформления работы.11ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫПО ВОПРОСАМ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГОСОСТОЯНИЯ КОНИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ С ДЕМПФЕРОМСУХОГО ТРЕНИЯАнализ характерных типов дефектов конических зубчатых колёс ипричин их возникновенияТрадиционно, основными видами расчёта конических зубчатых передачобщего машиностроения является расчёт на контактную и изгибную выносливостьзуба [1], [5], [6], [7].
Недостаточная изгибная прочность зуба зубчатого колеса (ЗК)может привести к излому зуба (Рисунок 1.1, а), а недостаточная контактнаяпрочность рабочей поверхности – к контактному выкрашиванию (Рисунок 1.1, б).аб. Характерные типы разрушения конических зубчатых колёс общегомашиностроения (а – излом зуба [8], б – контактное выкрашивание)Расчёт конической зубчатой передачи на контактную выносливостьпроводится при помощи формулы Герца. Рассчитываемая коническая передачаприводится к эквивалентной цилиндрической.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
