Диссертация (531291), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Причина их возникновения – различная171жесткость носовой и кормовой щек водила и несимметричность конструкций осей сателлитов.Перекос оси сателлита в тангенциальном направлении, выявленный в результате расчета модели сателлитного узла, приводит к отклонению значений контактных напряжений на торцах шестерен от ихсредней величины на 8%.
Податливость ободьев эпицикла в значительной степени компенсирует эту неравномерность нагрузки по зацеплению сателлит–эпицикл, чего, к сожалению, нельзя сказать о зацеплении сателлита с солнечной шестерней.Варьируя геометрию внутренней проточки оси (параметр L, рис.2.41), можно полностью скомпенсировать жесткостную диссиметриюсателлитного узла, повышая тем самым равномерность распределениянагрузки по зубчатому зацеплению. Равномерное распределениенагрузки по зацеплению, особенно на режимах максимальных нагрузок, несомненно, снижает значение максимальных контактных напряжений и, следовательно, повышает надежность зубчатой передачи.Для исследования влияния данных перекосов на виброактивность редуктора была смоделирована соответствующая неравномерность распределения динамических сил по линиям зацепления во всехсателлитах.
Полученные в результате расчетов АЧХ приведены нарис.4.15. Для сравнения на тех же осях приведены АЧХ при неравномерности (в пределах 10%) распределения нагрузки по сателлитам .Из приведенных графиков видно, что влияние перекосов навиброактивность редуктора не так однозначно, как влияние неравномерности нагрузки по сателлитам.
На частоте ниже некоторого критического значения неравномерность распределения нагрузки по зацеплению ведет к повышению вибрации, а на высоких частотах – кпонижению. Критическое значение, как видно из графиков, различнодля поперечных, осевых и крутильных колебаний.17230виброускорениеdBОсевая вибрация на выходном валу20100050100150200-10250f (Гц)-20-30-40виброускорениеdB50вертикальная вибрация на выходном валу403020f (Гц)100050100150200250-10виброускорение50dB40крутильные колебания на выходном валу3020100-10 0-2050100150200равномерное распределение нагрузки250f (Гц)-30-40неравномерность по зацеплению-50-60неравномерность по сателлитамРис.
4.15. Влияние неравномерности распределения нагрузки позацеплениям и по сателлитам на АЧХ колебаний выходного валаредуктора на частоте пересопряжения зубьев второй ступени173Таким образом, основной эффект от выравнивания нагрузки позацеплениям выражается в снижении максимальных значений контактных напряжений.4.5. Выводы и рекомендации1.
Апробирована нового поколения модель ГТЗА. Результатычисленных исследований хорошо согласуются с результатами экспериментальных исследований и результатами исследований других моделей.2. В результате проведенных исследований:2.1. Показана эффективность мероприятий, направленных на достижение взаимной компенсации источников возбуждения в зубчатыхзацеплениях планетарных передач большой мощности. Оценен теоретически возможный эффект от данных мероприятий. Используемыеранее модели не позволяли сделать такой оценки.2.2. Подтверждена эффективность мероприятий, направленныхна достижение равномерного распределения мощности по параллельным потокам в планетарных редукторах.
Показано, что при устранении остаточной неравномерности в 10% уровень зубцовой вибрацииможет снизиться на 10–15 дБ в частотном диапазоне 50–250 Гц.2.3. Выявлено существенное влияние имеющегося отклонения отстрогой противофазности возбуждающих сателлит сил со сторонысолнечной шестерни и эпицикла.2.4. Вскрыта роль податливости водила при трансформации поперечных колебаний в осевые.2.5. Исследовано влияние вызванных несимметричностью конструкции перекосов в зубчатых зацеплениях на виброактивность редуктора.3. На основании проведенных исследований рекомендовано восстановить жесткостную диссимметрию сателлитного узла в плоскости174его продольного сечения, вызванную несимметричностью конструкции, путем корректировки геометрии оси сателлита.4. Рекомендовано восстановить строгую противофазность возбуждения сателлитов путем смещения полушевронов солнечной шестерни относительно полушевронов эпицикла.5.Рекомендованопродолжитьпоискпутейвыравниваниянагрузки по сателлитам.6.
Рекомендовано увеличить жесткость щек водила.1755.РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ РАБОЧИХ КОЛЕСТУРБОАГРЕГАТОВВ настоящее время особо актуально стал вопрос разработки им-портозамещающего ПО. Лидирующие позиции среди различных методов исследования динамики и прочности занимает сегодня метод конечныхэлементов.Вопроссозданияуниверсальныхконечноэлементных ПК выходит за рамки данной работы, а вот рассмотрение узкоспециализированных программ для расчета собственных колебаний рабочих колес вполне уместно, поскольку это связанос обеспечением прочности лопаточного аппарата турбин и, следовательно, надежностью ГТЗА.5.1.
Состояние вопросаВ связи с развитием МКЭ появилось значительное количестворабот по расчету колебаний лопаток и оболочечных конструкций. Различные аспекты теории численной реализации освещены в работах[63; 107; 134; 135; 138; 156; 176; 180; 188; 199; 200; 205; 210]. Особенно весомый вклад в эту область внесли Дж. Аргирис [20], О. Зенкевич[92], Г. Стренг и Дж. Фикс [186], Р. Галлагер [73], К. Батте и Е.
Вилсон [27], Д. Нори и Ж.де Фриз [148], Л. Сегерлинд [178], Ж.де Клу[80], Ф. Сьярле [189], Дж. Оден [149], Э. Митчелл и Р. Уайт [136] и др.[68; 282; 284; 285]. В работе [65] А. С. Вольмира и др. дана общаякраткая справочная информация по численным методам расчета тонкостенных конструкций, изложены базовые принципы различных методов расчета.В развитии методов расчета рабочих лопаток на базе МКЭ можно выделить несколько подходов.При первом подходе срединная поверхность лопаток аппроксимировалась многогранной поверхностью, каждая грань которой явля176лась плоским пластиночным КЭ.
Важным шагом в развитии этой методологии стала разработка треугольного КЭ переменной толщины сизгибно-мембранной жесткостью. Матрицу жесткости для этого элемента можно получить путем суперпозиции двух независимо полученных матриц для плоского напряженного состояния и изгиба [41;278]. Такой подход в определении матрицы жесткости справедлив прималых относительных перемещениях и требует генерации достаточномелкой конечно-элементной сетки. Эти КЭ применялись для исследования лопаток при нестационарном обтекании в работе [82] и показалидостаточно хорошую точность и сходимость расчетов.При втором подходе используются элементы, построенные набазе двухмерной теории оболочек [21; 79; 248]. В некоторых случаяхони позволяют получить более точные результаты.
Основным недостатком таких элементов является то, что они не обеспечивают непрерывности функций перемещений и их производных вдоль границ КЭ.При попытках устранить эти недостатки теряется простота элементов.При попытке применения моментной схемы конечных элементов [106;205] было замечено, что МКЭ обладает медленной сходимостью, еслипринятый закон не позволяет описать перемещения КЭ как жесткогоцелого, а вопрос о влиянии на точность жестких перемещений элементарных объемов КЭ при его деформации оставался без внимания.При моделировании сложных по форме объектов с помощьюразличных по свойствам и форме КЭ возникают проблемы, связанныесо стыковкой таких элементов.
Так, например, перо лопатки можноаппроксимировать оболочкой, а корневой участок рассматривать кактрехмерное тело. Для таких целей в работах [274; 275] введено семейство четырехугольных криволинейных изопараметрических элементов. В работе [11] исследуется влияние типа КЭ на расчеты собственных колебаний тонкостенных конструкций.177Третьим подходом к расчету напряженно-деформированного состояния (НДС) и определению собственных колебаний можно назватьрасчеты на базе объемных КЭ. Наибольшую популярность получилиизопараметрические КЭ, в которых характерно использование одних итех же функций формы и для описания аппроксимируемой величины(напряжений, температуры и пр.), и для описания геометрии элемента(т.е.
для преобразования координат). Это позволяет отойти от теорийстержней, пластин, безмоментных оболочек и, основываясь на трехмерной теории упругости, более детально рассматривать рассчитываемые объекты, получая при этом более точные результаты, хотя и требует усложнения процедуры подготовки исходной информации длярасчетов.Описания различных субпараметрических элементов можнонайти в работах [127; 206; 258].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
