Čínský dodavatel Čína Ozubená kola s hotovým otvorem pro válečkový řetěz s tepelným zpracováním s horkým prodejem

Tuhost a torzní vibrace drážkovaných spojek

V tomto článku popisujeme některé základní charakteristiky drážkovaného spoje a zkoumáme jeho chování při torzních vibracích. Zkoumáme také vliv nesouososti drážek na spojení rotor-drážka. Tyto výsledky pomohou při návrhu vylepšených systémů drážkovaného spoje pro různé aplikace. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 1.

Tuhost drážkovaného spoje

Tuhost drážkovaného spoje je funkcí síly záběru mezi drážkami v systému rotor-drážkované spoje a statického vibračního posunutí. Síla záběru závisí na parametrech spoje, jako je přenášený moment a tloušťka drážky. Nelineárně se zvyšuje s tloušťkou drážky.
Zjednodušený model drážkování lze použít k vyhodnocení rozložení zatížení drážek při vibracích a přechodném zatížení. Drážkované pouzdro nápravy je posunuto ve směru z a na vnější plochu pouzdra je aplikován odporový moment T. Tento jednoduchý model může splňovat širokou škálu technických požadavků, ale může trpět složitými zatěžovacími podmínkami. Jeho asymetrická vůle může ovlivnit jeho chování v záběru a vzorce rozložení napětí.
Výsledky simulací ukazují, že maximální vibrační zrychlení na obou obrázcích 10 a 22 bylo 3,03 g/s. Tyto výsledky naznačují, že nesouosost v obvodovém směru zvyšuje okamžitý náraz. Asymetrie v geometrii spojky se vyskytuje i v záběru. Zuby pravého drážkování do sebe zabírají těsně, zatímco zuby na levé straně jsou nesouosé.
Vzhledem ke geometrii splineového spojení se pro výpočet tuhosti používá semianalytický model. Tento model je zjednodušenou formou klasického splineového modelu s podmaticemi definujícími tvar a tuhost spoje. Protože je návrhová vůle známou hodnotou, lze tuhost splineového systému analyzovat pomocí stejného vzorce.
Výsledky simulací také ukazují, že systém drážkovaného spoje lze modelovat pomocí nástroje MASTA, což je vysoce kvalitní komerční nástroj CAE pro analýzu přenosu. V tomto případě byly drážkované segmenty modelovány jako série drážkovaných segmentů s proměnnou tuhostí, která byla vypočítána na základě počáteční mezery mezi zuby drážky. Poté byly drážkované segmenty modelovány jako série drážkovaných segmentů se zvyšující se tuhostí, přičemž byly zohledněny různé výrobní varianty. Výsledná analýza geometrie drážkovaného spoje je porovnána s analýzami metody konečných prvků.
Navzdory vysoké tuhosti systému s drážkovanou vazbou se stav kontaktních ploch často mění. Drážkovaná vazba navíc ovlivňuje boční vibrace a deformaci rotoru. Nelinearita tuhosti však u drážkovaných rotorů není dobře prozkoumána kvůli nedostatku plně analytického modelu.

Charakteristiky drážkovaného spojování

Studium drážkovaných spojů zahrnuje řadu konstrukčních faktorů. Patří mezi ně hmotnost, materiály a výkonnostní požadavky. Hmotnost je obzvláště důležitá v oblasti letectví. Hmotnost je pro konstruktéry často problémem, protože materiály mají různou rozměrovou stabilitu, hmotnost a trvanlivost. Kromě toho mohou prostorová omezení a další konfigurační omezení v určitých aplikacích vyžadovat použití drážkovaných spojů.
Hlavními parametry, které je třeba zvážit u jakéhokoli návrhu drážkovaného spoje, jsou maximální hlavní napětí, faktor nerovnoměrného rozložení a maximální napětí v ložisku zubu. Velikost každého z těchto parametrů musí být menší nebo rovna vnějšímu průměru drážky, aby byla zajištěna stabilita. Vnější průměr drážky musí být alespoň o čtyři palce větší než vnitřní průměr drážky.
Jakmile je fyzický návrh validován, je vytvořena znalostní báze pro spline vazby. Tento model je předprogramován a ukládá signály konstrukčních parametrů, včetně výkonnostních a výrobních omezení. Poté porovnává hodnoty parametrů se signály konstrukčních pravidel a vytváří geometrické znázornění spline vazby. Ze vstupních signálů je vytvořen vizuální model, který lze manipulovat změnou různých parametrů a specifikací.
Tuhost drážkovaného spoje je dalším důležitým parametrem pro určení tuhosti drážkovaného spoje. Rozložení tuhosti drážkovaného spoje ovlivňuje boční vibrace a deformaci rotoru. Metoda konečných prvků je užitečnou technikou pro získání boční tuhosti drážkovaných spojů. Tato metoda zahrnuje mnoho zjemnění sítě a vyžaduje vysoké výpočetní náklady.
Průměr drážkovaného spoje musí být dostatečně velký pro přenos krouticího momentu. Drážkování s větším průměrem může mít větší kapacitu přenosu krouticího momentu, protože má menší obvod. Větší průměr drážkování je však tenčí než hřídel a ta může být vhodnější, pokud je krouticí moment rozložen na větší počet zubů.
Drážkované spojky se klasifikují podle profilu zubu v axiálním a radiálním směru. Radiální a axiální profil zubu ovlivňují chování součásti a poškození opotřebením. Drážky s korunkovým profilem zubu jsou náchylné k úhlovému nesouososti. Tyto drážkované spojky jsou obvykle naddimenzovány, aby byla zajištěna trvanlivost a bezpečnost.

Tuhost drážkovaného spoje v analýze torzních vibrací

Tento článek představuje obecný rámec pro studium torzních vibrací způsobených tuhostí drážkovaných spojek v leteckých motorech. Vychází z předchozí studie o drážkovaných spojkách. Je charakterizován následujícími třemi faktory: ohybovou tuhostí, celkovou flexibilitou a tangenciální tuhostí. Prvním kritériem je ekvivalentní průměr vnějších a vnitřních drážek. Tuhost drážkované spojky i posunutí drážek jsou vyhodnoceny pomocí derivace celkové flexibility.
Tuhost drážkovaného spoje se může měnit v závislosti na rozložení zatížení podél drážky. Mezi proměnné ovlivňující tuhost drážkovaných spojů patří úroveň krouticího momentu, chyby indexování zubů a nesouosost. Pro zkoumání vlivů těchto proměnných byl vyvinut analytický vzorec. Metoda je použitelná pro různé druhy drážkovaných spojů, jako jsou drážky s více komponentami.
Navzdory obtížnosti výpočtu tuhosti drážkovaného spoje je možné modelovat kontakt mezi zuby hřídele a nábojem pomocí analytického přístupu. Tento přístup pomáhá určit klíčové veličiny činnosti spoje, jako jsou špičkové kontaktní tlaky, reakční momenty a moment hybnosti. Tento přístup umožňuje přesné výsledky pro drážkované spoje a je vhodný jak pro analýzu torzních vibrací, tak pro analýzu strukturálních vibrací.
Tuhost drážkovaného spoje se v dynamických modelech běžně předpokládá jako tuhá. V modelech hnacího ústrojí s vysokou přesností je však nutné zachytit různé dynamické jevy spojené s drážkovanými spoji. Za tímto účelem je navržena obecná analytická formulace tuhosti založená na semi-analytickém modelu rozložení zatížení na drážkované spoje. Výsledná matice tuhosti obsahuje hodnoty radiální a klopné tuhosti a také torzní tuhost. Analýza je dále zjednodušena metodou blokové inverze.
Před výběrem spojky je nezbytné zvážit torzní vibrace systému přenosu energie. Přesná analýza torzních vibrací je klíčová pro bezpečnost spojky. Tento článek se také zabývá případovými studiemi opotřebení drážkovaného hřídele a torzně vyvolaných poruch. Diskuse bude zakončena vývojem robustní a efektivní metody pro simulaci těchto problémů v reálných scénářích.

Vliv nesouososti drážek na spojení rotor-drážka

V této studii je zkoumán vliv nesouososti drážek v systému rotor-drážkování. Analyzuje se hranice stability a mechanismus nestability rotoru. Zjistili jsme, že záběrová síla nesouosého drážkovaného spojení se nelineárně zvyšuje s tloušťkou drážky. Výsledky ukazují, že nesouosost je zodpovědná za nestabilitu systému rotor-drážkování.
Je zavedeno úmyslné nesouosost drážkování, aby se dosáhlo přesahu a nulové vůle. To vede k nerovnoměrnému rozložení zatížení mezi zuby drážkování. Další nesouosost drážkování o 50 μm může vést k selhání spojení rotor-drážka. Za této podmínky se maximální tahové napětí v pařeni posunulo doleva.
Kladné nesouosost drážek zvyšuje nesouosost záběru ozubeného kola. Naopak negativní nesouosost drážek nemá žádný vliv. Pravotočivé nesouosost drážek je opačná než šroubovice. Nejvyšší kontaktní plocha se posouvá ze středu doleva. V obou případech je záběr ozubeného kola nesouosý v důsledku vychýlení a naklánění ozubeného kola pod zatížením.
Tato změna povrchu zubu se měří jako změna vůle v příčné rovině. Hodnoty radiální a axiální vůle jsou stejné, zatímco rozdíl mezi nimi je menší. Kromě třecí síly je stejná i axiální vůle drážek, což zvyšuje nesouosost záběru ozubených kol. Stejný postup lze tedy použít k určení třecí síly drážkovaného spoje rotoru.
Nesouosost záběru ozubených kol ovlivňuje výkon drážkovaného spojení rotor-drážka. Tato nesouosost mění rozložení záběru ozubených kol a mění kontaktní a ohybová napětí. Proto je nezbytné porozumět vlivům nesouososti v drážkovaných spojích. Hong a kol. zkoumali pomocí zjednodušeného systému dvojice šroubových ozubených kol rozložení zatížení podél zubového rozhraní drážky. Tato nesouosost způsobila změnu kontaktního vzoru boků. Nesouosé zuby vykazovaly při zatížení průhyb a vyvíjely klopný moment na ozubeném kole.
Vliv nesouososti drážek v drážkovaných spojích rotoru je minimalizován použitím mechanismu, který snižuje vůli. Mechanismus se skládá z vzájemně spolupracujících drážkovaných vnějších a vnějších prvků. Jeden prvek je tvořen dvěma souose zarovnanými drážkovanými segmenty s koncovými plochami tvarovanými pro kluzný záběr. Spojovací zařízení působí na tyto segmenty axiálním zatížením, což způsobuje jejich vzájemné otáčení.

editor od CX 2023-11-21