Валидация модели упругопластического контакта спироидных передач
Авторы: Санников А.М. | Опубликовано: 19.04.2020 |
Опубликовано в выпуске: #4(721)/2020 | |
Раздел: Машиностроение и машиноведение | Рубрика: Машиноведение | |
Ключевые слова: спироидная передача, валидация алгоритма, пластическая деформация, нагруженность контакта |
Выполнен анализ упругопластического контакта зубьев тяжелонагруженной низкоскоростной многопарной спироидной передачи, являющийся неотъемлемой частью расчета на прочность и позволяющий прогнозировать нагрузочную способность изделия на начальном этапе его разработки. Актуальность предложенных метода и алгоритма расчета распределения нагрузки и пластической деформации зубьев такой передачи связана с его повышенной производительностью по сравнению с получившим широкое распространение методом конечных элементов. Рассмотрен традиционный вопрос валидации разработанного алгоритма — соответствия получаемого решения результатам реального нагружения. Приведены основные шаги указанного алгоритма с учетом многопарности контакта и макронеровностей на контактных поверхностях, представленных в виде множества участков (ячеек). Координаты центров ячеек рассчитаны с учетом факторов, оказывающих влияние на распределение нагрузки в спироидном зацеплении, таких как погрешности изготовления и (или) сборки, микро- и макронеровности поверхностей, деформации элементов конструкции спироидной передачи. Для валидации предложенного алгоритма выбран доминирующий фактор — огранка поверхности колеса — с намерением сделать влияние остальных факторов пренебрежимо малым. В качестве объекта исследования выбрана одна из серийно производимых многооборотных спироидных передач трубопроводной арматуры. Сформулированы критерии валидации алгоритма: пластическая деформация, площадь, форма и расположение пятна пластического деформирования. Анализ результатов натурного (экспериментального) и численного моделирования позволил сделать вывод о достоверности данных, получаемых с помощью последнего.
Литература
[1] Заблонский К.И. Зубчатые передачи. Распределение нагрузки в зацеплении. Киев, Технiка, 1977. 208 с.
[2] Шевелева Г.И. Численный метод решения контактной задачи при сжатии упругих тел. Машиноведение, 1981, № 5, с. 90–94.
[3] Шевелева Г.И., Волков А.Э., Медведев В.И. Расчет контактных давлений в конических передачах при разных моделях зубьев. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2003, № 2, с. 63–66.
[4] Айрапетов Э.Л. Состояние и перспективы развития методов расчета нагруженности и прочности передач зацеплением. Ижевск, Изд-во ИжГТУ, 2000. 142 с.
[5] Трубачев Е.С. Основы анализа зацепления реальных спироидных передач. Вестник машиностроения, 2004, № 10, с. 3–11.
[6] Кузнецов А.С. Теоретическое и экспериментальное исследование статической нагруженности спироидной передачи. Дис. … канд. техн. наук. Ижевск, 2005. 186 с.
[7] Санников А.М. Расчет напряженно-деформированного состояния спироидной передачи при действии пиковой нагрузки. Вестник ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, 2018, № 21-2, с. 24–30.
[8] Trubachev E., Kuznetsov A., Sannikov A. Model of Loaded Contact in Multi-pair Gears. Mechanisms and Machine Science 51. Springer International Publishing AG Switzerland. 2018, pp. 45–72.
[9] Третьяков Е.М. Методика расчета твердых тел на контактную прочность по предельным контактным нагрузкам. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2012, № 4, с. 98–124.
[10] Sannikov A. Numerical simulation of elastoplastic contact of heavy-loaded spiroid gears. MATEC Web Conf., 6th International BAPT Conference “Power Transmissions”, 2019, vol. 287, p. 02005, doi: 10.1051/matecconf/201928702005
[11] Фефер А.М. Некоторые вопросы точности зацепления, изготовления и монтажа гипоидно-червячных (спироидных) передач. Дис. … канд. техн. наук, Ижевск, 1970. 200 с.
[12] Гольдфарб В.И., Кунивер А.С. Особенности конструкции и профилирования фрезы для модификации зубьев спироидных колес. Машиностроитель, 2003, № 3, с. 29–31.
[13] Трубачев Е.С., Береснева А.В. Моделирование технологических ошибок при разработке норм точности спироидных передач. Теория и практика зубчатых передач. Тр. науч.-техн. конф. с международным участием, Ижевск, 19–21 мая 2004, Ижевск, Изд-во ИжГТУ, 2004, с. 113–120.
[14] Multi-turn gearboxes for valves with rising and stationary spindles. URL: http://www.mechanik.udmnet.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=5&Itemid=6&lang=en (дата обращения 26 октября 2019).
[15] Гольдфарб В.И., Трубачев Е.С., Кузнецов А.С. Сопоставительный анализ поколений спироидных редукторов приводов трубопроводной арматуры. Арматуростроение, 2015, № 1(94), с. 80–87.