Kineski veletrgovac Suj2 Ležaj Čelik Materijal Tvrdoća Hromirani 3D Printer Spline Osovina Pogonsko vratilo Nosač Ležaj

Analitički pristupi procjeni kontaktnih pritisaka u spline spojevima

Klinasta spojnica je vrsta mehaničke veze između dva rotirajuća vratila. Sastoji se od dva dijela - spojnice i kvačila. Oba dijela imaju zube koji se spajaju i prenose opterećenja. Međutim, klinaste spojnice su obično predimenzionirane, što ih čini podložnim zamoru i statičkom ponašanju. Fenomeni habanja također mogu uzrokovati kvar spojnice. Iz tog razloga, pravilan dizajn klinaste spojnice je neophodan za postizanje optimalnih performansi.

Modeliranje spline veze

Klinaste spojnice postaju sve popularnije u vazduhoplovnoj industriji, ali one rade u blago neusklađenom stanju, uzrokujući i vibracije i oštećenje kontaktnih površina. Kako bi se riješio ovaj problem, ovaj članak nudi analitičke pristupe za procjenu kontaktnih pritisaka u klinastoj spojnici. Konkretno, ovaj članak upoređuje analitičke pristupe sa čisto numeričkim pristupima kako bi demonstrirao prednosti analitičkog pristupa.
Da biste modelirali spline spajanje, prvo kreirajte bazu znanja za spline spajanje. Baza znanja uključuje veliki broj mogućih vrijednosti specifikacija, koje su međusobno povezane. Ako modificirate jednu specifikaciju, to može dovesti do upozorenja o kršenju druge. Da bi dizajn bio validan, morate kreirati model spline spajanja koji ispunjava specificirane vrijednosti specifikacije.
Nakon što ste modelirali geometriju, morate unijeti kontaktne pritiske dvaju spojeva splajnova. Zatim morate odrediti položaj kružnice koraka splajna. Na slici 2, centar muškog spoja je superponiran sa središtem ženskog splajna. Zatim morate provjeriti da li je udaljenost poravnanja mreže dvaju splajnova ista.
Nakon što prikupite podatke potrebne za kreiranje modela spoja pomoću spline veze, možete početi unosom specifikacija za dizajn interfejsa. Nakon što prikupite ove podatke, trebate odabrati hoćete li optimizirati unutrašnju ili vanjsku spojnicu. Također ćete morati odrediti koeficijent trenja zuba, koji se koristi za određivanje napona u modelu spoja pomoću spline veze 20. Također biste trebali unijeti pilot razmak, koji je razmak između vrha 186 zuba 32 na jednoj spojnici i elementa na spojnoj spojnici.
Nakon što ste unijeli željene specifikacije za vanjski spline, možete unijeti parametre za unutrašnji spline. Na primjer, možete unijeti ograničenje vanjskog promjera 154 glavnog snapa 54 i sporednog snapa 56 unutrašnjeg spline. Vrijednosti ovih parametara prikazane su u okvirima označenim bojama na ekranu GUI Unosi spline i konfiguracija 80. Nakon što su parametri uneseni, bit će vam predstavljen geometrijski prikaz modela spajanja spline 20.

Kreiranje modela spline veze 20

Model spline veze 20 kreira softverski program 10 za modeliranje proizvoda. Softver validira model spline veze u odnosu na bazu znanja o ograničenjima i odnosima specifikacija koje zavise od konfiguracije. Ovaj izvještaj se zatim unosi u ANSYS program za analizu napona. U njemu su navedene geometrijske konfiguracije modela spline veze 20 i vrijednosti specifikacija za svaku karakteristiku. Model spline veze 20 se automatski ponovo kreira svaki put kada se modificiraju specifikacije konfiguracije ili performansi modela spline veze 20.
Model spoja 20 sa spline spojem može se konfigurirati pomoću softverskog programa za model proizvoda 10. Korisnik određuje aksijalnu dužinu sloja spline spojeva, koja može biti nula ili fiksna dužina. Korisnik također unosi radijalnu spojnu površinu 148, ako postoji, i odabire vrijednost specifikacije pilot razmaka od 14,5 stepeni ili 30 stepeni.
Korisnik zatim može koristiti miš 110 za izmjenu modela spline veze 20. Baza znanja o spline vezama sadrži veliki broj mogućih vrijednosti specifikacija i pravilo dizajna spline veze. Ako korisnik pokuša promijeniti model spline veze, model će prikazati upozorenje o kršenju druge specifikacije. U nekim slučajevima, izmjena može poništiti dizajn.
U modelu 20 klinastog spoja, korisnik unosi dodatne specifikacije zahtjeva za performanse. Korisnik bira lokacije na kojima se prenosi maksimalni obrtni moment za unutrašnje i vanjske klinove 38 i 40. Lokacija maksimalnog prijenosa obrtnog momenta određena je konfiguracijom pričvršćivanja hardvera na osovine. Nakon što je ovo odabrano, korisnik može kliknuti na "Dalje" da bi sačuvao model. Prikazuje se pregled modela 20 klinastog spoja.
Model 20 je prikaz spline veze. Specifikacije spline veze se unose redoslijedom i rasporedom kako je navedeno na GUI ekranu modela spline veze 20. Nakon što se unesu specifikacije spline veze, softverski program modela proizvoda 10 će ih uključiti u model spline veze 20. Ovo je posljednji korak u kreiranju modela spline veze.

Analiza modela spline veze 20

Analiza modela spline veze sastoji se od unosa specifikacija njegove konfiguracije i performansi. Ove specifikacije mogu biti generirane iz drugog računarskog programa. Softverski program za model proizvoda 10 zatim koristi svoju internu bazu znanja o odnosima i ograničenjima specifikacija koje zavise od konfiguracije kako bi kreirao validan trodimenzionalni parametarski model 20. Ovaj model sadrži informacije koje opisuju broj i tipove spline zubaca 32, kopči 34 i ramena 36.
Kada analizirate spline spajanje, softverski program 10 će uključivati ​​zadane vrijednosti za različite specifikacije. Model spline spajanja 20 sastoji se od internog spline-a 38 i eksternog spline-a 40. Svaki od spline-a uključuje vlastiti skup parametara, kao što su dubina, širina, dužina i radijusi. Vanjski spline 40 će također sadržavati vlastiti skup parametara, kao što je njegova orijentacija.
Nakon odabira ovih parametara, softverski program će izvršiti različite analize na modelu spojnice sa klinastim zupcima 20. Softverski program 10 izračunava nominalna i maksimalna naprezanja u ležajevima zubaca i vijek trajanja spojnice sa klinastim zupcima. Također će odrediti razliku u torzionom namotavanju između unutrašnjeg i vanjskog spojnice. Izlazna datoteka analize bit će datoteka izvještaja koja sadrži podatke o konfiguraciji modela i specifikacijama. Izlaznu datoteku mogu koristiti i drugi računarski programi za daljnju analizu.
Nakon što su ovi parametri postavljeni, korisnik unosi kriterije dizajna za model spojnice sa žljebovima 20. U ovom koraku, korisnik specificira lokacije maksimalnog prijenosa obrtnog momenta i za vanjski i za unutarnji žljeb 38. Lokacija maksimalnog prijenosa obrtnog momenta ovisi o konfiguraciji hardvera pričvršćenog na osovine. Korisnik može unijeti do četiri različite specifikacije zahtjeva za performanse za svaki žljeb.
Rezultati analize pokazuju da postoje dvije faze spajanja pomoću spline spoja. Prva faza pokazuje veliko povećanje napona i vibracija. Druga faza pokazuje pad i nivoa napona i vibracija. Treća faza pokazuje konstantnu silu spajanja između 300N i 320N. Ovo ponašanje se nastavlja duži vremenski period, sve dok se posljednja faza ne spoji sa površinom.

Neusklađenost spojnice sa žljebovima

Studija je imala za cilj istražiti položaj rezultujuće kontaktne sile u spoju klina koji zahvata zube pod konstantnim momentom i rotacijskim neusklađenošću. Studija je koristila numeričke metode zasnovane na modelima Metode konačnih elemenata (FEM). Dobila je numeričke rezultate za nominalne uslove i paralelno pomaknuto neusklađenost. Studija je razmatrala dva nivoa neusklađenosti – 0,02 mm i 0,08 mm – sa različitim nivoima opterećenja.
Rezultati su pokazali da neusklađenost između klinova i rotora uzrokuje promjenu sile spajanja sistema spojnice rotor-klinac. Njegova dinamika je određena silom spajanja klinova. Sila spajanja neusklađene spojnice povezana je s parametrima sistema spojnice rotor-klinac, prijenosnim momentom i dinamičkim pomakom vibracija.
Uprkos nedostatku preciznih mjerenja, neusklađenost žljebova je čest problem. Ovaj problem je pogoršan činjenicom da žljebovi obično imaju zazor. Ovaj zazor je rezultat neusklađenog žljeba. Autori su analizirali nekoliko žljebova, različitih prečnika koraka i odnosa dužine i prečnika.
Klinasta spojnica je dvodimenzionalni mehanički sistem koji ima pozitivan zazor. Klinasta spojnica se sastoji od glavčine i osovine, te ima zazore od vrha do korijena koji su veći od zazora. Zazor oblika je dovoljan da spriječi kontakt ugla između vrha i korijena. Obrtni moment na klinovima se prenosi trenjem.
Kada je spojnica splajnova neusklađena, generira se aksijalna sila uzrokovana momentom. U takvoj situaciji, sila može premašiti moment, uzrokujući da komponenta izgubi poravnanje. Dvosmjerni prijenos momenta i aksijalne sile analitički je modeliran u ovoj studiji. Analitički pristup pruža rješenja koja se mogu integrirati u proces projektiranja. Dakle, sljedeći put kada se suočite s problemom neusklađene spojnice splajnova, obavezno koristite analitički pristup!
U ovoj studiji, spojnica sa spline spojem je analizirana pod nominalnim uslovima bez paralelnog pomaka u poravnanju. Dobijene vrijednosti krutosti predstavljaju procentualnu razliku između nominalnog prečnika koraka i prečnika primjene opterećenja. Štaviše, maksimalna procentualna razlika u izmjerenom prečniku koraka je 1,60% pod obrtnim momentom od 5000 N*m. Drugi parametar, ugao koraka, uzet je u obzir u proračunu.

urednik CX 2023-04-21