Исследование напряженно-деформированного состояния щеки водила планетарной передачи

Планетарные передачи обладают высокой нагрузочной способностью и хорошими массогабаритными показателями, благодаря чему нашли широкое распространение в приводной технике. Причем чаще всего используют многосателлитные конструкции с минимальным числом избыточных связей, имеющие близкое к равномерному распределение нагрузки в зацеплениях колес, что положительно сказывается на прочности и несущей способности привода. К таким конструкциям относятся планетарные передачи, где сателлиты установлены на сферические подшипники, а одно из основных звеньев (чаще всего солнечная шестерня) выполнено «плавающим». Это обеспечивает теоретически равномерное распределение нагрузки в зацеплениях колес при трехсателлитном исполнении механизма. Однако в высоконагруженных приводах нередко применяют конструкции с большим числом сателлитов, нагрузка среди которых распределена неравномерно вследствие погрешностей изготовления передачи. Деформативность отдельных элементов передачи оказывает существенное положительное влияние на распределение нагрузки в зацеплениях колес, компенсируя погрешности изготовления механизма. В связи с этим предложена многосателлитная планетарная передача с водилом, выполненным с пазами в щеках, что позволяет снизить их жесткость и повысить несущую способность механизма при рациональном выборе его параметров. При определении податливости щеки водила рассмотрены две схемы нагружения (равномерного и неравномерного) ее элемента в зоне сопряжения с осью сателлита. Задача решена с помощью интегралов Мора. Численный анализ напряженно-деформированного состояния щеки водила, проведенный с помощью метода конечных элементов в среде SolidWorks, показал, что его результаты, близки к теоретическим, соответствующим равномерному распределению нагрузки в зоне сопряжения оси сателлита и щеки водила. Полученные зависимости могут быть использованы при проектировании механического привода для определения коэффициентов неравномерности распределения нагрузки по сателлитам планетарной передачи и по отдельным венцам сателлита.

Литература

[1] Kraynev A., Salamandra K., Raghavan M. Synthesis of the Two–Stream Transmissions. Mechanisms and Machine Science, 2013, vol. 13, pp. 335–345, doi: 10.1007/978-94-007-6558-0_25

[2] Волков Г.Ю., Ратманов Э.В., Курасов Д.А. Адаптивная система коррекции погрешностей наклона зубьев в зубчатых передачах. Вестник машиностроения, 2013, № 3, с. 14–16.

[3] Ан И.К. Распределение усилий между звеньями планетарного механизма типа k–h–v. Вестник машиностроения, 2016, № 5, с. 60–63.

[4] Тимофеев Г.А. Проектирование приводов с двухступенчатыми волновыми зубчатыми передачами для следящих систем. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2016, № 5, с. 32–40.

[5] Sondkar P., Kahraman A. A dynamic model of a double–helical planetary gear set. Mechanism and machine theory, 2013, vol. 70, pp. 157–174, doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2013.07.005

[6] Plekhanov F.I., Pushkarev A.E., Pushkarev I.A. Influence of Layout Features and Parameters of a Planetary Gear on Its Dynamics and Strength Characteristics. Mechanisms and Machine Science, Springer, 2018, vol. 51, pp. 481–494, doi: 10.1007/978-3-319-60399-5_24

[7] Plekhanov F.I., Goldfarb V.I., Vychuzhanina E.F. Load Distribution in Meshing of Planetary Gearwheels and Its Influence on the Technical and Economic Performance of the Mechanism. Mechanisms and Machine Science, 2018, vol. 51, pp. 117–137, doi: 10.1007/978-3-319-60399-5_6

[8] Сидоров П.Г., Пашин А.А., Плясов А.В. Многопоточные зубчатые передачи: структура, образование, кинематические и силовые взаимосвязи, классификация и перспективы применения. Приводная техника, 2010, № 4, с. 25–30.

[9] Kahraman A., Ligata H., Singh A. Influence of ring gear rim thickness on planetary gear set behavior. Journal of mechanical design, 2010, vol. 132, pp. 0210021–0210028, doi: 10.1115/1.4000699

[10] Плеханов Ф.И. Деформативность элементов планетарной передачи и ее влияние на распределение нагрузки в зацеплениях колес. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2015, № 3, c. 43–49.

[11] Singh A. Epicyclic load sharing map — development and validation. Mechanism and machine theory, 2011, vol. 46(5), pp. 632–646, doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2011.01.001

[12] Boduski B., Kahraman A., Nishino T. A new method to measure planet load sharing and sun gear radial orbits of planetary gear sets. Journal of mechanical design, 2012, vol. 134, p. 071002, doi: 10.1115/1.4006827

[13] Нахатакян Ф.Г. Распределение напряжений в пределах пятна контакта в зубчатых зацеплениях и роликовых опорах качения в условиях перекоса. Приводы и компоненты машин, 2016, № 6, c. 2–4.

[14] Тимофеев Г.А., Костиков Ю.В. Расчет крутильной жесткости волновых зубчатых передач. Вестник машиностроения, 2016, № 9, c. 28–30.

[15] Плеханов Ф.И., Сенюткин П.А., Плеханов А.Д. Зубчатая планетарная передача. Патент № 2567973 РФ, бюл. № 7, 2015.