China Good quality Customize All Kinds of Forged Steel Gear Transmission Spline Shaft, Transmission Shaft Type drive shaft electric motor

Πώς να υπολογίσετε την ακαμψία, τη δύναμη κεντραρίσματος, τη φθορά και την αστοχία κόπωσης των συνδέσμων spline

Υπάρχουν διάφοροι τύποι συνδέσμων με οδοντωτή ράγα. Αυτοί οι σύνδεσμοι έχουν αρκετές σημαντικές ιδιότητες. Αυτές οι ιδιότητες είναι: Δυσκαμψία, Ελικοειδής οδοντωτή ράγα, Κακοποίηση ευθυγράμμισης, Φθορά και αστοχία λόγω κόπωσης. Για να κατανοήσετε πώς αυτά τα χαρακτηριστικά σχετίζονται με τους συνδέσμους με οδοντωτή ράγα, διαβάστε αυτό το άρθρο. Θα σας δώσει τις απαραίτητες γνώσεις για να προσδιορίσετε ποιος τύπος συνδέσμου ταιριάζει καλύτερα στις ανάγκες σας. Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι σύνδεσμοι με οδοντωτή ράγα έχουν συνήθως σφαιρικό σχήμα, είναι κατασκευασμένοι από χάλυβα.

Ενελικτικές σφήνες

Μια αποτελεσματική συνθήκη πλευρικής παρεμβολής ελαχιστοποιεί την κακή ευθυγράμμιση των γραναζιών. Όταν δύο σφήνες συνδέονται χωρίς κακή ευθυγράμμιση σφηνών, η μέγιστη τάση εφελκυσμού της ρίζας μετατοπίζεται προς τα αριστερά κατά πέντε mm. Μια γραμμική μεταβολή του αγωγού, η οποία προκύπτει από πολλαπλές συνδέσεις κατά μήκος της επαφής σφηνών, αυξάνει την αποτελεσματική απόσταση ή παρεμβολή κατά ένα δεδομένο ποσοστό. Αυτός ο τύπος κακής ευθυγράμμισης είναι ανεπιθύμητος για τη σύνδεση εξοπλισμού υψηλής ταχύτητας.
Οι ενελικωτές οδοντώσεις χρησιμοποιούνται συχνά σε κιβώτια ταχυτήτων. Αυτές οι οδοντώσεις μεταδίδουν υψηλή ροπή και είναι σε θέση να κατανέμουν καλύτερα το φορτίο μεταξύ πολλαπλών δοντιών σε όλη την περιφέρεια του συνδέσμου. Το προφίλ ενελικτικής οδοντώσεως και τα σφάλματα του αγωγού σχετίζονται με την απόσταση μεταξύ των δοντιών των οδοντώσεων και των αυλακώσεων. Για εφαρμογές συνδέσμων, οι βιομηχανικές πρακτικές χρησιμοποιούν οδοντώσεις με εμπλεκόμενο το 25 έως πενήντα τοις εκατό των δοντιών των οδοντώσεων. Αυτή η κατανομή φορτίου είναι πιο ομοιόμορφη από αυτή των συμβατικών συνδέσμων μονού κλειδιού.
Για να προσδιορίσουν τη βέλτιστη εμπλοκή των δοντιών για μια εμπλεκόμενη σύζευξη με σφήνα, ο Xiangzhen Xue και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν ένα υπολογιστικό μοντέλο για να προσομοιώσουν την τάση που ασκείται στις σφήνες. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έδειξαν ότι θα πρέπει να χρησιμοποιείται μια «επιτρεπόμενη» παράμετρος Ruiz στη σύζευξη. Προβλέποντας την ποσότητα φθοράς σε μια σφήνα με στέμμα, οι ερευνητές μπόρεσαν να προβλέψουν με ακρίβεια πόση ζημιά θα υποστούν τα εξαρτήματα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σύζευξης.
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να προσδιορίσετε τη βέλτιστη γωνία πίεσης για μια ενελιγμένη οδοντωτή εγκοπή. Οι ενελιγμένες οδοντωτές εγκοπές μετρώνται συνήθως χρησιμοποιώντας γωνία πίεσης 30 μοιρών. Όπως και με τα γρανάζια, οι ενελιγμένες οδοντωτές εγκοπές συνήθως δοκιμάζονται μέσω μέτρησης πάνω από πείρους. Αυτό περιλαμβάνει την εισαγωγή συρμάτων συγκεκριμένου μεγέθους μεταξύ των δοντιών του γραναζιού και τη μέτρηση της απόστασης μεταξύ τους. Αυτή η μέθοδος μπορεί να δείξει εάν το γρανάζι έχει το σωστό προφίλ δοντιών.
Το σύστημα spline που φαίνεται στο Σχήμα 1 απεικονίζει ένα μοντέλο δόνησης. Αυτή η προσομοίωση επιτρέπει στον χρήστη να κατανοήσει πώς χρησιμοποιούνται οι ενελικτικές splines στη σύζευξη. Το μοντέλο δόνησης δείχνει τέσσερα μπλοκ συμπυκνωμένης μάζας που αντιπροσωπεύουν τον κύριο κινητήρα, την εσωτερική spline και το φορτίο. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η συνάρτηση παραμόρφωσης πλέγματος αντιπροσωπεύει τις δυνάμεις που ασκούνται σε αυτά τα τρία στοιχεία.

Δυσκαμψία σύζευξης

Ο υπολογισμός της ακαμψίας ενός συνδέσμου spline περιλαμβάνει τη μέτρηση της εμπλοκής των δοντιών του. Στη συνέχεια, αναλύουμε την ακαμψία ενός συνδέσμου spline με διάφορους τύπους δοντιών χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικές μεθόδους. Η άμεση αντιστροφή και η αντιστροφή κατά μπλοκ μειώνουν τον χρόνο CPU για τον υπολογισμό της ακαμψίας. Ωστόσο, απαιτούν υποπίνακες αξιολόγησης. Εδώ, συζητάμε τις διαφορές μεταξύ αυτών των δύο μεθόδων.
Το αναλυτικό μοντέλο για τις συνδέσεις spline προκύπτει στη δεύτερη ενότητα. Στην τρίτη ενότητα, η διαδικασία υπολογισμού εξηγείται λεπτομερώς. Στη συνέχεια, επικυρώνουμε αυτό το μοντέλο σε σχέση με τη μέθοδο FE. Τέλος, συζητάμε την επίδραση της μη γραμμικότητας της ακαμψίας στη δυναμική του ρότορα. Τέλος, συζητάμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα κάθε μεθόδου. Παρουσιάζουμε μια απλή αλλά αποτελεσματική μέθοδο για την εκτίμηση της πλευρικής ακαμψίας των συνδέσεων spline.
Ο αριθμητικός υπολογισμός της σύζευξης spline βασίζεται στο ημι-αναλυτικό μοντέλο κατανομής φορτίου spline. Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει βελτιωμένα πλέγματα επαφών και ενημέρωση του πίνακα συμμόρφωσης σε κάθε επανάληψη. Ως εκ τούτου, καταναλώνει σημαντικό υπολογιστικό χρόνο. Επιπλέον, είναι δύσκολο να εφαρμοστεί αυτή η μέθοδος στη δυναμική ανάλυση ενός ρότορα. Αυτή η μέθοδος έχει τους δικούς της περιορισμούς και θα πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο όταν η σύζευξη spline έχει διερευνηθεί πλήρως.
Η δύναμη εμπλοκής είναι η δύναμη που παράγεται από μια μη ευθυγραμμισμένη σύζευξη σφηνοειδούς έλικας. Σχετίζεται με το πάχος της σφηνοειδούς έλικας και τη ροπή μετάδοσης του ρότορα. Η δύναμη εμπλοκής σχετίζεται επίσης με τη δυναμική μετατόπιση ταλάντωσης. Το αποτέλεσμα που προκύπτει από την ανάλυση της δύναμης εμπλοκής δίνεται στα Σχήματα 7, 8 και 9.
Η ανάλυση που παρουσιάζεται σε αυτή την εργασία στοχεύει στη διερεύνηση της ακαμψίας των συνδέσμων spline με μια μη ευθυγραμμισμένη spline. Παρόλο που τα αποτελέσματα προηγούμενων μελετών ήταν ακριβή, ορισμένα ζητήματα παρέμειναν. Για παράδειγμα, η μη ευθυγράμμιση της spline μπορεί να προκαλέσει ζημιές στην επαφή. Στόχος αυτού του άρθρου είναι να διερευνήσει τα προβλήματα που σχετίζονται με τις μη ευθυγραμμισμένες spline συνδέσεις και να προτείνει μια αναλυτική προσέγγιση για την εκτίμηση της πίεσης επαφής σε μια σύνδεση spline. Συγκρίνουμε επίσης τα αποτελέσματά μας με αυτά που λαμβάνονται με καθαρά αριθμητικές προσεγγίσεις.

Λανθασμένη ευθυγράμμιση

Για να προσδιοριστεί η δύναμη κεντραρίσματος, πρέπει να είναι γνωστή η ενεργός γωνία πίεσης. Χρησιμοποιώντας την ενεργό γωνία πίεσης, η δύναμη κεντραρίσματος υπολογίζεται με βάση τα μέγιστα αξονικά και ακτινικά φορτία και τους ενημερωμένους συντελεστές απόκλισης ευθυγράμμισης Dudley. Η δύναμη κεντραρίσματος είναι η μέγιστη αξονική δύναμη που μπορεί να μεταδοθεί μέσω τριβής. Στον υπολογισμό περιλαμβάνονται επίσης αρκετοί δημοσιευμένοι συντελεστές απόκλισης. Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται μια νέα μέθοδος που λαμβάνει υπόψη το φαινόμενο έκκεντρου στην κάθετη δύναμη.
Σε αυτήν τη νέα μέθοδο, η ακαμψία κατά μήκος της άρθρωσης με αυλακώσεις μπορεί να ενσωματωθεί για να ληφθεί μια συνολική ακαμψία που εφαρμόζεται στην ανάλυση στρεπτικών κραδασμών. Η ακαμψία των εδράνων μπορεί επίσης να υπολογιστεί σε δεδομένα επίπεδα κακής ευθυγράμμισης, επιτρέποντας την ακριβή εκτίμηση των διαστάσεων των εδράνων. Συνιστάται να ελέγχετε την ακαμψία των εδράνων ανά πάσα στιγμή για να διασφαλίζετε ότι έχουν το σωστό μέγεθος και είναι ευθυγραμμισμένα.
Μια κακή ευθυγράμμιση σε έναν σύνδεσμο με αυλακωτή ακμή μπορεί να οδηγήσει σε φθορά ή ακόμα και σε αστοχία. Αυτό προκαλείται από ένα λανθασμένα ευθυγραμμισμένο προφίλ βήματος. Αυτό το πρόβλημα συχνά παραβλέπεται, καθώς τα δόντια βρίσκονται σε επαφή σε όλο το προφίλ της ενέλιξης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το φορτίο να μην κατανέμεται ομοιόμορφα κατά μήκος της γραμμής επαφής. Συνεπώς, είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη η επίδραση της κακής ευθυγράμμισης στη δύναμη επαφής στα δόντια του συνδέσμου με αυλακωτή ακμή.
Το κέντρο του αρσενικού σφηνοειδούς συνδέσμου στο Σχήμα 2 είναι τοποθετημένο πάνω στο θηλυκό σφηνοειδές σύνδεσμο. Οι αποστάσεις ευθυγράμμισης της εμπλοκής είναι επίσης ίδιες. Ως εκ τούτου, οι καμπύλες της δύναμης εμπλοκής θα αλλάξουν ανάλογα με τη δυναμική μετατόπιση των κραδασμών. Είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τις παραμέτρους μιας σύζευξης σφηνοειδούς συνδέσμου πριν από την εφαρμογή της. Σε αυτή την εργασία, παρουσιάζεται το μοντέλο για την κακή ευθυγράμμιση για τις σύζευξεις σφηνοειδούς συνδέσμου και τις σχετικές παραμέτρους.
Χρησιμοποιώντας μια αυτοκατασκευασμένη διάταξη δοκιμής σύζευξης spline, μελετώνται οι επιπτώσεις της κακής ευθυγράμμισης σε μια σύζευξη spline. Σε αντίθεση με την τυπική σύζευξη spline, η κακή ευθυγράμμιση σε μια σύζευξη spline προκαλεί φθορά λόγω τριβής σε μια συγκεκριμένη θέση στην επιφάνεια του δοντιού. Αυτή είναι μια κύρια αιτία αστοχίας σε αυτούς τους τύπους συνδέσμων.

Αστοχία φθοράς και κόπωσης

Η αστοχία ενός συνδέσμου spline λόγω φθοράς και κόπωσης καθορίζεται από την πρώτη εμφάνιση φθοράς των δοντιών και κακής ευθυγράμμισης του άξονα. Οι τυπικές μέθοδοι σχεδιασμού δεν λαμβάνουν υπόψη τις ζημιές από φθορά και αξιολογούν τη διάρκεια ζωής λόγω κόπωσης με μεγάλες προσεγγίσεις. Έχουν διεξαχθεί πειραματικές έρευνες για την αξιολόγηση των ζημιών από φθορά και κόπωση σε συνδέσμους spline. Οι δοκιμές διεξήχθησαν σε μια ειδική πλατφόρμα δοκιμών και μια ειδική συσκευή συνδεδεμένη με μια τυπική μηχανή κόπωσης. Οι παράμετροι εργασίας, όπως η ροπή, η γωνία κακής ευθυγράμμισης και η αξονική απόσταση, έχουν μεταβληθεί προκειμένου να μετρηθεί η ζημιά από κόπωση. Έχει επίσης αξιολογηθεί η υπερδιαστασιολόγηση.
Κατά την κόπωση και τη φθορά, λαμβάνει χώρα μηχανική ολίσθηση μεταξύ των εξωτερικών και εσωτερικών σφηνών και οδηγεί σε καταστροφική αστοχία. Η έλλειψη βιβλιογραφίας σχετικά με τη φθορά και την κόπωση των συνδέσμων σφηνών σε αεροκινητήρες μπορεί να οφείλεται στην έλλειψη δεδομένων σχετικά με την εφαρμογή του συνδέσμου. Η αστοχία λόγω φθοράς και κόπωσης στις σφηνές εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως το ζεύγος υλικών, η γεωμετρία και οι συνθήκες λίπανσης.
Η ανάλυση των συνδέσμων spline δείχνει ότι η υπερβολική διαστασιολόγηση είναι συχνή και οδηγεί σε διάφορες ζημιές στο σύστημα. Μερικές από τις σημαντικότερες ζημιές είναι η φθορά, η τριβή, η διάβρωση και η κόπωση των δοντιών. Προβλήματα θορύβου έχουν επίσης παρατηρηθεί σε βιομηχανικά περιβάλλοντα. Ωστόσο, είναι δύσκολο να αξιολογηθεί η συμπεριφορά επαφής των συνδέσμων spline και οι αριθμητικές προσομοιώσεις συχνά παρεμποδίζονται από τη χρήση συγκεκριμένων κωδίκων και τη μέθοδο των οριακών στοιχείων.
Η αστοχία ενός συνδέσμου γραναζιού με οδοντωτή ράγα προκλήθηκε από κόπωση και η θραύση ξεκίνησε στην κάτω ακτίνα της γωνίας του κλειδαρόξυλου. Το κλειδί και οι οδοντωτές ράγες είχαν υπερφορτωθεί πέρα ​​από το όριο διαρροής τους και παρατηρήθηκε σημαντική διαρροή στα δόντια του γραναζιού με οδοντωτή ράγα. Ένας δακτύλιος θραύσης από μη τυποποιημένο κράμα χάλυβα παρουσίαζε αιχμηρή ακτίνα γωνίας, η οποία ήταν ένας σημαντικός παράγοντας αύξησης της τάσης.
Μελετήθηκαν διάφορα εξαρτήματα για να προσδιοριστεί η διάρκεια ζωής τους. Αυτά τα εξαρτήματα περιλαμβάνουν τον άξονα spline, το μπουλόνι στεγανοποίησης και τον δακτύλιο γραφίτη. Κάθε ένα από αυτά τα εξαρτήματα έχει το δικό του σύνολο παραμέτρων σχεδιασμού. Ωστόσο, υπάρχουν ομοιότητες στις κατανομές αυτών των εξαρτημάτων. Η αστοχία λόγω φθοράς και κόπωσης των συνδέσμων spline μπορεί να αποδοθεί σε έναν συνδυασμό των τριών παραγόντων. Ένας τρόπος αστοχίας συχνά ορίζεται ως μια μη γραμμική κατανομή τάσεων και παραμορφώσεων.

editor by CX 2023-10-17