Введение к работе
І.L_Jbcтyaльнoстъ^тШ5*лe^flrГCн^стe^^иe материалоемкости ма
шин и трудоемкости их изготовления является ешкной задачей кон
структоров, занятья созданием новой техники. Решение ее может
"быть облегчено при использовании малогабаритних механических пе
редач, особое место среди которых занимают планетарные шарико
вые и роликовые передачи.
Достоинствами таких передач является их компактность,удобная компоновка, обусловленная соосностью валов, простота конструкции, низкая трудоемкость изготовления, возможность обеспечения больших передаточних отношений в одной ступени и ряд других.
Несмотря на сбои достоинства, такие передачи находят пока ограниченное применение в практике машиностроения. Причиной этого является отсутствие основ их проектирования.
Сушествуотие разработки в этой области бьшк направлены преимущественно на создание отдельных конструкций планетарных шариковых передач и исследование их параметров. Однако общего метода построения таких передач, их систематизации, общей методики расчета, которые могли би обеспечить дальнейшее их совершенствование и применяться при проектировании, не разработано. Для расчета планетарных роликовых передач, впервые созданных автором настоящей работе и представляющих собой дальнейшее развитие и усовершенствование шариковій передач, такой методики также не существует. Кроме того, существующие методы расчёта как традиционных передач, так и передач новых типов учитывают, как правило, установившийся режим, или статические условия нагружения. Отклонения реальных условий, работы от статических учитываются коэффициентом динамичности, который определяется весьма, приближенно. Это часто приводит либо к излишне большой металлоемкости передач, либо к их недостаточной надежности. А испытания, предусмотренные соответствующими стандартами, также проводятся при статическом нагружении и не способны оценить соответствие динамических свойств передач конкретным условиям эксплуатации.
Таким образом, создание теоретических и экспериментальных основ проектирования планетарных шариковых и роликовых передач является актуальной научной проблемой, решение которой будет
способствовать более широкому применению таких передач в машиностроении.
Исследования выполнялись в соответствии с планами НИР Минобразования Республики Беларусь и заданием 04 Республиканской научно-технической программы 71.01р, утвержденной Советом Министров РБ на I99I-I995 годы.
1.2. Цель исследований - создание новых типов и научно-тех
нических основ проектирования планетарных передач с шариковыми
и роликовыми сателлитами.
1.3. Задачи исследований:
разработать методологию построения планетарных париковых и роликовых передач, создать на ее основе новые типы таких передач и провести их систематизацию лло структуре и кинематике;
разработать единую методику,/алгоритмы и программы расчета различных типов планетарных'передач с шариковыми и роликовыми сателлитами, включающую кинематическиеи геометрические расчеты, анализ нагруженности звеньев и прочностные расчеты;
- - создать современные средства и методы испытаний передач,,позволяющие оценить статические и динамические свойства передач, а также фактическую нагруженность их звеньев при различных условиях работы; / "^N.
провести сравнительный.анализ, планетарных шариковых и роликовых передач различных типов и экспериментальные исследования типовых конструкций для определения их основных эксплуатационных свойств; * . , . -
разработать практические рекомендации по повышении технического уровня, проектированию, изготовлению и эксплуатации планетарных шариковых и роликовых передач.
1.4. Объекты исследований - планетарные шариковые и ролико
вые передачи различных типов и конструктивных исполнений. -
, 1.5. Методика исследований. В работе использованы элементы
теории кулачковых механизмов,- теоретической, механики, теории ма
шин и механизмов, теория пластин к оболочек, осковы, дифференци
ального и интегрального исчислений, линейная алгебра, теория ве-
2 '
ниями, в которых использовалась современная контрольно-измерительная аппаратура, электронная и электронно-оптическая техника. Разработанные методики расчета и испытаний планетарных передач ориентированы на использование вычислительной техники класса персональных ЭВМ ( ЕС 1840, ЕС 1841, IBM и др.).
1.6. Научная новизна.
разработан метод построения планетарных гаариновых и роликовых передач, на основе которого созданы новые типы таких передач, объединенные в единую по конструктивным и кинематическим признакам группу;
сформулировано свойство соответствия профилей кулачков, обра-зугаих планетарную передачу, и доказана возможность использования для образования дорожек для сателлитов самых,разнообразиях периодических кривых;
установлен закон неравномерного распределения нагрузки по параллельным силовым потокам, и выявлены особенности нагружения звеньев планетарных шариковых и. роликовых передач системами враиаюшихся совместно с ведущим валом сил;
созданы современные методы и средства испытаний передач, позволяющие оценить-статические и динамические свойства передач, а также определить фактическую нагруганность их звеньев и оптимальный эксплуатационный режим работы как при постоянных нагрузках, так и в условиях переменного нагружения;
созданы устройства и универсальный способ деления момента между рядами высоконагруженньЕх планетарных шариковых и роликовых передач при их многорядном исполнении;
разработаны методы повышения технического уровня планетарных шариковых и роликовій передач, включающие повышение нагруэоч-. ной способности, устранение дисбаланса врашаюшихся масс, а также упрощение' изготовления периодических дорожек-для сателлитов на основе их аппроксимации участками прямых, или окружностей чередующегося наклона.
Новизна технических решений подтверждена 50 авторскими
. 3
свидетельствами на изобретения или решениями Российского патентного ведомства (НИИГПЭ) на выдачу авторских свидетельств и патентов.
На зашиту выносятся следующие положения:
метод построения планетарных шариковых и роликовых передач, основанный на синтезе кулачковых механизмов;
новые типы планетарных передач одноступенчатого, двухступенчатого и многорядного исполнений с (париковыми и роликовыми сателлитами и различными типами периодических дорожек;
закон неравномерного распределения нагрузки по параллельным силовым потокам и схемы нагружения звеньев передач;
методики, алгоритмы и программы расчета параметров одноступен- . чатых, двухступенчатых и многорядных шариковых и роликовых передач;
методы и средства исследования статических и динамических 'свойств передач и оценки фактической'нагруженности их звеньев
при различных условиях работы;
результаты экспериментальных исследований планетарных шариковых и ролико.вьк передач;
практические рекомендации по повышению технического уровня, проектировании, изготовлению и эксплуатации планетарных тари-
. ковых и роликовых передач.
1.7. Реализация работы. Основные результаты исследований реализованы путем.внедрения методик расчета планетарных шариковых и роликових передач в инженерную практику при принятии к производству новых типов редукторов для нужд промышленных предприятий, использования данных-методик в технической литературе другими авторами, созданиястендов для исследования редукторов при статическом нагружении, а .также стендов для исследования динамики и нагрузочного режима редукторов, использования в учебном процессе студентами- при изучении дисциплин " Основы конструирования машин", " Основы расчета,.проектирования и эксплуатации технологического оборудования", а также при курсовом и дипломном проектировании. - . ; '
Учебная дисциплина "Основы динамики'технологических сис
тем" также .ориентирована на использование методов исследования
4 ' ' . "
д::к»мчки, разработакккх з диссертация. _ —
1.0. Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались ка ежегодных научно-технических конференциях Моги-левского кашностроигельного института, начиная с 1982 года; на Республиканских научно-технических конференциях (г.Минск, 1982, 1985); на Всесоюзном симпозиуме с участием специалистов стран - членов СЭВ " Нормирование прочности и ресурса высоко-нагрузеннкх калин" (г.Владимир, 1986); на Всесоюзной научно-технической конференции " Развитие реконструкции и производства зубчатих передач" (г.Свердловск, 1989); на региональной научно-технической конференции " Нестандартное оборудование, оснастка, t-ехснизацкя и прогрессивная технологій гапкностроительного производства" (г.Владимир, Г989); на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы создания и эксплуатации испытательной техники" (р.Иваново, 1992); на Всесоюзной научно-технической конференции "Развитие перспективных типов зубчатых передач" (г.Свердловск, 1990); на областных научно-технических конференциях.
В 1990. г. на Выставку достижений народного хозяйства Республики Беларусь был представлен планетарный роликовый редуктор, разработанный по результатам диссертации. Экспонат был награжден дипломом I степени.
1.9. Практическая ценность. Применение париковых п роликовых передач снияает материалоемкость приводов капля и механизмов, тру-дотехость изготовления этих приводов, расход"дорогостояща металлов, упревает конструкцию привода я машины в целом за счет удобных коягшовочннх решений, а также снижает затраты на техническое обсяугпгзние и ремонт при эксплуатации.
Разработанные основы проектирования планетарных, сарикавих и роликовых передач позволяют сформировать их оптимальные параметры, соответствующие мировому уровню по относительной кассе. :
Использование созданных в работе методов и средств исследо- . ваккя внутренних свойств.передач и оценки фактической нагружен-ностиях звеньев'при постоянных и переменных нагрузках позволяет 'реализовать в приводах машин и механизмов передачи с наиболее экономичными показателями.
I.ID. Публикации. Основные ьаучт& резул-тату, полученнке е диссертации, опубликованы ь союзній и республиканских изданиях . По теме диссертации автором написано 95 работ, из нкх одна монография, две брсЕэрн и 50 авторских свидетельств на изобретения.
I.II. Структура и объем работы. Диссертация состоит кз введения, девяти глав, обаих выводов, списка литературы к приложения. Она содержит 499страниц машинописного текста, в тем числе 170 рисунков и 19 таблиц. Приложения, содеркагцпэ 75 страниц, включает документы о принятии разработок к использованию, програмки к некоторые результаты расчета редукторов на ЗВМ.