Введение к работе
Актуальность работы. Все возрастающие интерес к спироидным передачам, вызванный известными их достоинствами, и объем их применений в различных машинах и механизмах при различных условиях нагружения и эксплуатации настоятельно требуют развития методов проектирования и исследования указанных передач, учитывающих всю гамму факторов, влияющих на их работу и требований, которые к ним предъявляются. Одним из перспективных направлений применения спироидных передач являются высоконагруженные низкоскоростные приводы кратковременного действия (например, приводы трубопроводной арматуры), в которых достоинства геометрии и кинематики зацепления спироидных передач проявляют себя наилучшим образом', в особенности при действии перегрузочных моментов. Для указанных условий работы учет влияния таких факторов, как неизбежные погрешности изготовления и монтажа и деформаций звеньев передачи и привода, в целом, на нагруженное состояние передачи являются одним из важных этапов ее проектирования. Однако существующие методы проектирования не позволяют адекватно учесть влияние факторов на концентрацию нагрузки в спироидном зацеплении. В связи с этим очевидна актуальность разработки метода оценки нагруженности реальных спироидных передач.
Цель диссертационной работы - обеспечение необходимого уровня несущей способности спироидных передач на стадии проектирования путем разработки метода расчета их статической нагруженности, учитывающего особенности геометрии передач и технологии их изготовления, и исследования их нагруженного состояния.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
разработка метода расчета распределения нагрузки в передаче с учетом влияния погрешностей изготовления и монтажа звеньев передачи, а также деформаций элементов редуктора;
разработка расчетных моделей деформаций элементов спироидного редуктора - элементов передачи и элементов конструкции редуктора;
выполнение экспериментальных исследований нагруженности спироидных передач и деформативности зубьев;
реализация предложенных методов и алгоритмов оценки статической нагруженности в комплексной системе автоматизированного проектирования и исследования спироидных передач САПР/АСНИ «SPDIAL+»;
численное моделирование нагруженных спироидных передач для оценки влияния различных конструкторско-технологических факторов на распределение нагрузки и деформативность зубьев;
внедрение результатов работы в практику проектирования, исследования и изготовления спироидных передач, редукторов и мотор-редукторов, а также в учебный процесс.
Методы исследований. При решении задачи о расчете нагруженного многопарного контакта использованы методы тййЬИИ «ййШЙЙиЙЙЖ!^11"' численнс~ го решения систем линейных уравнений 11 '~~'"Ц>)ЦДЯИ1Г1МТ~~Г и упругости и
-31 «ГВЯйй,
сопротивления материалов. При выполнении экспериментального исследования использованы методы физического моделирования нагруженности деталей и элементов машин, При реализации предложенных моделей в рамках комплексной системы автоматизированного проектирования и исследования спироидных передач использованы методы процедурного и объектно-ориентированного программирования.
Научная новизна работы заключается в разработке методологии оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) реальной (с учетом пофешностей изготовления и монтажа и деформации звеньев) спироидной передачи, а именно:
предложен метод расчета распределения нафузки в спироидной передаче с учетом влияния пофешностей изготовления и монтажа звеньев передачи;
предложен алгоритм расчета деформаций звеньев передачи и элементов привода;
уточнены модели контактной и изгибной деформации зубьев спироидного колеса и витков спироидного червяка;
на основании результатов экспериментального и численного исследований НДС спироидной передачи получены данные о распределении нагрузки в зацеплении и о влиянии ряда конструктивно-технологических факторов на характер контактного взаимодействия в передаче, находящейся под действием сил, и, в целом, на ее нафуженность.
Практическая ценность. Предложены рекомендации по проектированию нафуженных спироидных передач, полученные на основании результатов численного моделирования. Разработаны профаммные модули системы расчета деформаций звеньев спироидных передачи и элементов привода, в частности модуль расчета распределения нафузки, расчета валов и их подшипниковых опор на жесткость;
Реализация результатов работы. На основе проведенных исследований выполнено проектирование трех спироидных низкоскоростных редукторов, используемых в качестве приводов клиновых задвижек и шаровых кранов. На один из редукторов получен патент на полезную модель. Результаты исследований используются в Институте механики ГОУ ВПО ИжГТУ, ООО «Механик», в том числе при выполнении НИР и ОКР по международным и федеральным бюджетным и хоздоговорным программам, а так же в учебном процессе на каф. «Технология роботизированного производства» ГОУ ВПО ИжГТУ.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на следующих международных научно-технических конференциях и симпозиумах: «IV Междунар. науч-технич. конф.» (Ижевск, 29-30 мая, 2003 г.); «Теория и практика зубчатых передач» (Ижевск, 2004); «Высокие технологии» (Ижевск, 2004).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 1 патент на полезную модель.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, за
ключения, списка использованных литературных источников, содержащего 184
наименований, и пяти приложений. Диссертация содержит 77 рисунков и 9 таб
лиц. Общий объем работы - 198 страниц.
)^,.^..- . 1-А —
