Suku Cadang Poros Penggerak Traktor Pertanian Roda 4*4WD 100HP Berkualitas Baik dari China

Pendekatan Analitis untuk Memperkirakan Tekanan Kontak pada Sambungan Spline

Kopling spline adalah jenis sambungan mekanis antara dua poros yang berputar. Kopling ini terdiri dari dua bagian – sebuah penghubung (coupler) dan sebuah kopling. Kedua bagian tersebut memiliki gigi yang saling terkait dan mentransfer beban. Namun, kopling spline biasanya dirancang dengan ukuran yang terlalu besar, sehingga rentan terhadap kelelahan dan perilaku statis. Fenomena keausan juga dapat menyebabkan kopling gagal. Karena alasan ini, desain kopling spline yang tepat sangat penting untuk mencapai kinerja optimal.

Pemodelan kopling spline

Sambungan spline semakin populer di industri kedirgantaraan, tetapi sambungan ini beroperasi dalam kondisi sedikit tidak sejajar, yang menyebabkan getaran dan kerusakan pada permukaan kontak. Untuk mengatasi masalah ini, artikel ini menawarkan pendekatan analitis untuk memperkirakan tekanan kontak pada sambungan spline. Secara khusus, artikel ini membandingkan pendekatan analitis dengan pendekatan numerik murni untuk menunjukkan manfaat dari pendekatan analitis.
Untuk memodelkan sambungan spline, pertama-tama Anda membuat basis pengetahuan untuk sambungan spline tersebut. Basis pengetahuan tersebut mencakup sejumlah besar nilai spesifikasi yang mungkin, yang saling terkait. Jika Anda memodifikasi satu spesifikasi, hal itu dapat menyebabkan peringatan karena melanggar spesifikasi lainnya. Agar desain valid, Anda harus membuat model sambungan spline yang memenuhi nilai spesifikasi yang ditentukan.
Setelah Anda memodelkan geometrinya, Anda harus memasukkan tekanan kontak dari kedua sambungan spline. Kemudian, Anda perlu menentukan posisi lingkaran pitch spline. Pada Gambar 2, pusat sambungan jantan ditumpangkan pada pusat spline betina. Selanjutnya, Anda perlu memastikan bahwa jarak penyelarasan meshing dari kedua spline tersebut sama.
Setelah Anda memiliki data yang dibutuhkan untuk membuat model kopling spline, Anda dapat mulai dengan memasukkan spesifikasi untuk desain antarmuka. Setelah memiliki data ini, Anda perlu memilih apakah akan mengoptimalkan spline internal atau spline eksternal. Anda juga perlu menentukan koefisien gesekan gigi, yang digunakan untuk menentukan tegangan pada model kopling spline 20. Anda juga harus memasukkan jarak bebas pilot, yaitu jarak bebas antara ujung 186 dari gigi 32 pada satu spline dan fitur pada spline pasangannya.
Setelah Anda memasukkan spesifikasi yang diinginkan untuk spline eksternal, Anda dapat memasukkan parameter untuk spline internal. Misalnya, Anda dapat memasukkan batas diameter luar 154 dari snap utama 54 dan snap minor 56 dari spline internal. Nilai parameter ini ditampilkan dalam kotak berkode warna pada layar GUI Input dan Konfigurasi Spline 80. Setelah parameter dimasukkan, Anda akan disajikan dengan representasi geometris dari model kopling spline 20.

Membuat model kopling spline 20

Model sambungan spline 20 dibuat oleh program perangkat lunak model produk 10. Perangkat lunak tersebut memvalidasi model sambungan spline terhadap basis pengetahuan kendala dan hubungan spesifikasi yang bergantung pada konfigurasi. Laporan ini kemudian dimasukkan ke dalam program penganalisis tegangan ANSYS. Program ini mencantumkan konfigurasi geometris dan nilai spesifikasi model sambungan spline 20 untuk setiap fitur. Model sambungan spline 20 secara otomatis dibuat ulang setiap kali konfigurasi atau spesifikasi kinerja model sambungan spline 20 dimodifikasi.
Model sambungan spline 20 dapat dikonfigurasi menggunakan program perangkat lunak model produk 10. Pengguna menentukan panjang aksial tumpukan spline, yang dapat berupa nol, atau panjang tetap. Pengguna juga memasukkan permukaan kontak radial 148, jika ada, dan memilih nilai spesifikasi jarak bebas pilot sebesar 14,5 derajat atau 30 derajat.
Pengguna kemudian dapat menggunakan mouse 110 untuk memodifikasi model kopling spline 20. Basis pengetahuan kopling spline berisi sejumlah besar nilai spesifikasi yang mungkin dan aturan desain kopling spline. Jika pengguna mencoba mengubah model kopling spline, model tersebut akan menampilkan peringatan tentang pelanggaran spesifikasi lain. Dalam beberapa kasus, modifikasi tersebut dapat membatalkan desain.
Pada model kopling spline 20, pengguna memasukkan spesifikasi persyaratan kinerja tambahan. Pengguna memilih lokasi di mana torsi maksimum ditransfer untuk spline internal dan eksternal 38 dan 40. Lokasi transfer torsi maksimum ditentukan oleh konfigurasi pemasangan perangkat keras ke poros. Setelah dipilih, pengguna dapat mengklik “Berikutnya” untuk menyimpan model. Pratinjau model kopling spline 20 akan ditampilkan.
Model 20 merupakan representasi dari sambungan spline. Spesifikasi spline dimasukkan sesuai urutan dan susunan yang ditentukan pada layar GUI model sambungan spline 20. Setelah spesifikasi sambungan spline dimasukkan, program perangkat lunak model produk 10 akan menggabungkannya ke dalam model sambungan spline 20. Ini adalah langkah terakhir dalam pembuatan model sambungan spline.

Menganalisis model kopling spline 20

Analisis model sambungan spline terdiri dari memasukkan konfigurasi dan spesifikasi kinerjanya. Spesifikasi ini dapat dihasilkan dari program komputer lain. Program perangkat lunak model produk 10 kemudian menggunakan basis pengetahuan internalnya tentang hubungan dan batasan spesifikasi yang bergantung pada konfigurasi untuk membuat model parametrik tiga dimensi yang valid 20. Model ini berisi informasi yang menjelaskan jumlah dan jenis gigi spline 32, pengait 34, dan bahu 36.
Saat Anda menganalisis sambungan spline, program perangkat lunak 10 akan menyertakan nilai default untuk berbagai spesifikasi. Model sambungan spline 20 terdiri dari spline internal 38 dan spline eksternal 40. Masing-masing spline memiliki serangkaian parameternya sendiri, seperti kedalaman, lebar, panjang, dan jari-jari. Spline eksternal 40 juga akan berisi serangkaian parameternya sendiri, seperti orientasinya.
Setelah memilih parameter-parameter ini, program perangkat lunak akan melakukan berbagai analisis pada model kopling spline 20. Program perangkat lunak 10 menghitung tegangan bantalan gigi nominal dan maksimal serta umur kelelahan kopling spline. Program ini juga akan menentukan perbedaan puntiran torsi antara spline internal dan eksternal. File keluaran dari analisis akan berupa file laporan yang berisi konfigurasi model dan data spesifikasi. File keluaran ini juga dapat digunakan oleh program komputer lain untuk analisis lebih lanjut.
Setelah parameter-parameter ini ditetapkan, pengguna memasukkan kriteria desain untuk model kopling spline 20. Pada langkah ini, pengguna menentukan lokasi transfer torsi maksimum untuk spline eksternal dan internal 38. Lokasi transfer torsi maksimum bergantung pada konfigurasi perangkat keras yang terpasang pada poros. Pengguna dapat memasukkan hingga empat spesifikasi persyaratan kinerja yang berbeda untuk setiap spline.
Hasil analisis menunjukkan bahwa terdapat dua fase penyambungan spline. Fase pertama menunjukkan peningkatan besar pada tegangan dan getaran. Fase kedua menunjukkan penurunan pada tingkat tegangan dan getaran. Tahap ketiga menunjukkan gaya penyambungan konstan antara 300N dan 320N. Perilaku ini berlanjut untuk jangka waktu yang lebih lama, hingga tahap akhir terhubung dengan permukaan.

Ketidaksejajaran sambungan spline

Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki posisi gaya kontak resultan pada kopling spline yang mengaitkan gigi di bawah torsi tetap dan ketidaksejajaran rotasi. Penelitian ini menggunakan metode numerik berdasarkan model Metode Elemen Hingga (FEM). Hasil numerik yang dihasilkan mencakup kondisi nominal dan ketidaksejajaran offset paralel. Penelitian ini mempertimbangkan dua tingkat ketidaksejajaran – 0,02 mm dan 0,08 mm – dengan tingkat pembebanan yang berbeda.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketidaksejajaran antara spline dan rotor menyebabkan perubahan gaya gesekan pada sistem kopling spline-rotor. Dinamikanya diatur oleh gaya gesekan spline. Gaya gesekan pada kopling spline yang tidak sejajar berhubungan dengan parameter sistem kopling rotor-spline, torsi transmisi, dan perpindahan getaran dinamis.
Meskipun kurangnya pengukuran yang tepat, ketidaksejajaran spline merupakan masalah umum. Masalah ini diperparah oleh fakta bahwa spline biasanya memiliki celah (backlash). Celah ini merupakan hasil dari ketidaksejajaran spline. Para penulis menganalisis beberapa spline, dengan memvariasikan diameter pitch, dan rasio panjang/diameter.
Kopling spline adalah sistem mekanis dua dimensi yang memiliki celah positif. Kopling spline terdiri dari hub dan poros, dan memiliki celah ujung-ke-akar yang lebih besar daripada celah tersebut. Celah bentuk cukup untuk mencegah kontak fillet ujung-ke-akar. Torsi pada spline ditransmisikan melalui gesekan.
Ketika sambungan spline tidak sejajar, gaya dorong yang cenderung torsi akan dihasilkan. Dalam situasi seperti itu, gaya dapat melebihi torsi, menyebabkan komponen kehilangan kesejajarannya. Transmisi dua arah torsi dan dorong dimodelkan secara analitis dalam penelitian ini. Pendekatan analitis memberikan solusi yang dapat diintegrasikan ke dalam proses desain. Jadi, lain kali Anda menghadapi masalah sambungan spline yang tidak sejajar, pastikan untuk menggunakan pendekatan analitis!
Dalam penelitian ini, sambungan spline dianalisis dalam kondisi nominal tanpa ketidaksejajaran offset paralel. Nilai kekakuan yang diperoleh adalah perbedaan persentase antara diameter pitch nominal dan diameter aplikasi beban. Selain itu, perbedaan persentase maksimum pada diameter pitch terukur adalah 1,60% pada torsi 5000 N*m. Parameter lainnya, yaitu sudut pitch, juga diperhitungkan dalam perhitungan.

Diedit oleh CX 2023-11-12