China wholesaler Suj2 Bearing Steel Material Hardness Chrome Plated 3D Printer Spline Shaft drive shaft carrier bearing

Аналитические подходы к оценке контактного давления в сплайновых соединениях

Шлицевая муфта — это тип механического соединения между двумя вращающимися валами. Она состоит из двух частей — муфты и соединительного элемента. Обе части имеют зубья, которые входят в зацепление и передают нагрузку. Однако шлицевые муфты обычно имеют завышенные размеры, что делает их подверженными усталости и статическому износу. Износ также может привести к выходу муфты из строя. Поэтому правильная конструкция шлицевой муфты имеет важное значение для достижения оптимальной производительности.

Моделирование сплайнового соединения

Шлицевые муфты становятся все более популярными в аэрокосмической отрасли, но они работают в слегка смещенном состоянии, что вызывает как вибрации, так и повреждения контактных поверхностей. Для решения этой проблемы в данной статье предлагаются аналитические подходы к оценке контактного давления в шлицевой муфте. В частности, в статье сравниваются аналитические подходы с чисто численными подходами, чтобы продемонстрировать преимущества аналитического подхода.
Для моделирования сплайнового соединения сначала необходимо создать базу знаний для этого соединения. База знаний включает большое количество возможных значений параметров, которые взаимосвязаны. Изменение одного параметра может привести к предупреждению о нарушении другого. Для обеспечения корректности проекта необходимо создать модель сплайнового соединения, которая соответствует заданным значениям параметров.
После моделирования геометрии необходимо ввести контактные давления двух шлицевых соединений. Затем нужно определить положение делительной окружности шлица. На рисунке 2 центр мужского соединения наложен на центр женского шлица. Затем необходимо убедиться, что расстояние между узлами сетки двух шлицов одинаково.
После того, как у вас будут необходимые данные для создания модели шлицевого соединения, вы можете начать с ввода спецификаций для конструкции интерфейса. Получив эти данные, вам нужно выбрать, оптимизировать ли внутренний или внешний шлиец. Вам также потребуется указать коэффициент трения зубьев, который используется для определения напряжений в модели шлицевого соединения 20. Кроме того, следует ввести пилотный зазор, который представляет собой зазор между вершиной 186 зуба 32 на одном шлице и элементом на сопряженном шлице.
После ввода необходимых параметров для внешнего шлицевого соединения можно ввести параметры для внутреннего шлицевого соединения. Например, можно ввести предельное значение внешнего диаметра 154 для основного прицела 54 и дополнительного прицела 56 для внутреннего шлицевого соединения. Значения этих параметров отображаются в цветных ячейках на экране графического интерфейса пользователя 80 «Ввод и настройка шлицевого соединения». После ввода параметров вам будет представлено геометрическое изображение модели шлицевого соединения 20.

Создание модели сплайнового сопряжения 20

Модель сплайнового соединения 20 создается программой моделирования продукта 10. Программа проверяет модель сплайнового соединения на соответствие базе знаний о зависящих от конфигурации ограничениях и взаимосвязях спецификаций. Затем этот отчет передается в программу анализа напряжений ANSYS. В нем перечислены геометрические конфигурации модели сплайнового соединения 20 и значения спецификаций для каждой характеристики. Модель сплайнового соединения 20 автоматически пересоздается каждый раз, когда изменяются конфигурационные или эксплуатационные характеристики модели сплайнового соединения 20.
Модель шлицевого соединения 20 может быть сконфигурирована с помощью программного обеспечения модели изделия 10. Пользователь задает осевую длину пакета шлицов, которая может быть равна нулю или иметь фиксированную длину. Пользователь также вводит радиальную сопрягаемую поверхность 148, если таковая имеется, и выбирает значение зазора между направляющими и контактами, равное 14,5 градусам или 30 градусам.
Затем пользователь может использовать мышь 110 для изменения модели сплайновой связи 20. База знаний по сплайновой связи содержит большое количество возможных значений параметров и правила проектирования сплайновой связи. Если пользователь попытается изменить модель сплайновой связи, модель выдаст предупреждение о нарушении другого параметра. В некоторых случаях изменение может привести к недействительности проекта.
В модели шлицевой муфты 20 пользователь вводит дополнительные требования к производительности. Пользователь выбирает места, где передается максимальный крутящий момент для внутренних и внешних шлицов 38 и 40. Место передачи максимального крутящего момента определяется конфигурацией крепления крепежных элементов к валам. После выбора пользователь может нажать кнопку «Далее», чтобы сохранить модель. Отобразится предварительный просмотр модели шлицевой муфты 20.
Модель 20 представляет собой шлицевую муфту. Спецификации шлицев вводятся в порядке и расположении, указанных на экране графического интерфейса модели шлицевой муфты 20. После ввода спецификаций шлицевой муфты программное обеспечение модели изделия 10 включит их в модель шлицевой муфты 20. Это последний шаг в создании модели шлицевой муфты.

Анализ модели сплайнового сопряжения 20

Анализ модели шлицевого соединения состоит в вводе ее конфигурационных и эксплуатационных характеристик. Эти характеристики могут быть сгенерированы другой компьютерной программой. Затем программное обеспечение модели продукта 10 использует свою внутреннюю базу знаний о зависимых от конфигурации взаимосвязях и ограничениях для создания корректной трехмерной параметрической модели 20. Эта модель содержит информацию, описывающую количество и типы шлицевых зубьев 32, защелок 34 и плеча 36.
При анализе сплайнового соединения программное обеспечение 10 будет включать значения по умолчанию для различных параметров. Модель сплайнового соединения 20 включает внутренний сплайн 38 и внешний сплайн 40. Каждый из сплайнов имеет свой собственный набор параметров, таких как глубина, ширина, длина и радиусы. Внешний сплайн 40 также будет содержать свой собственный набор параметров, таких как ориентация.
После выбора этих параметров программное обеспечение выполнит различные анализы модели шлицевого соединения 20. Программа 10 рассчитывает номинальные и максимальные напряжения в зубьях и усталостную долговечность шлицевого соединения. Она также определит разницу в крутильном напряжении между внутренним и внешним шлицами. Выходной файл анализа будет представлять собой отчет, содержащий данные о конфигурации и спецификации модели. Выходной файл также может быть использован другими компьютерными программами для дальнейшего анализа.
После установки этих параметров пользователь вводит критерии проектирования для модели шлицевой муфты 20. На этом этапе пользователь указывает места максимальной передачи крутящего момента как для внешнего, так и для внутреннего шлица 38. Место максимальной передачи крутящего момента зависит от конфигурации крепежных элементов, установленных на валах. Пользователь может ввести до четырех различных требований к производительности для каждого шлица.
Результаты анализа показывают наличие двух фаз сплайнового соединения. Первая фаза характеризуется значительным увеличением напряжений и вибрации. Вторая фаза демонстрирует снижение как уровней напряжений, так и вибрации. На третьем этапе наблюдается постоянная сила зацепления в диапазоне от 300 Н до 320 Н. Такое поведение продолжается в течение длительного периода времени, пока на заключительном этапе не произойдет зацепление с поверхностью.

Несоосность шлицевой муфты

Целью исследования было изучение положения результирующей контактной силы в шлицевом соединении, зацепляющем зубья, при постоянном крутящем моменте и вращательном смещении. В исследовании использовались численные методы, основанные на моделях метода конечных элементов (МКЭ). Были получены численные результаты для номинальных условий и параллельного смещения. В исследовании рассматривались два уровня смещения – 0,02 мм и 0,08 мм – с различными уровнями нагрузки.
Результаты показали, что несоосность между шлицами и роторами вызывает изменение силы зацепления системы шлицево-роторного соединения. Ее динамика определяется силой зацепления шлицов. Сила зацепления несоосного шлицевого соединения связана с параметрами системы ротор-шлицевое соединение, передаваемым моментом и динамическим колебательным смещением.
Несмотря на отсутствие точных измерений, смещение шлицов является распространенной проблемой. Эта проблема усугубляется тем, что шлицы обычно имеют люфт. Этот люфт является результатом смещения шлица. Авторы проанализировали несколько шлицов с различными диаметрами шага и соотношениями длины и диаметра.
Шлицевая муфта — это двухмерная механическая система с положительным люфтом. Шлицевая муфта состоит из ступицы и вала, и имеет зазоры между концом и основанием шлица, которые больше, чем люфт. Формовочного зазора достаточно, чтобы предотвратить контакт между концом и основанием шлица. Крутящий момент на шлицах передается за счет трения.
При смещении шлицевого соединения возникает осевая сила, смещенная в сторону крутящего момента. В такой ситуации сила может превышать крутящий момент, что приводит к нарушению соосности компонента. В данном исследовании двусторонняя передача крутящего момента и осевой силы моделируется аналитически. Аналитический подход предоставляет решения, которые могут быть интегрированы в процесс проектирования. Поэтому, в следующий раз, когда вы столкнетесь с проблемой смещения шлицевого соединения, обязательно используйте аналитический подход!
В данном исследовании шлицевое соединение анализируется в номинальных условиях без параллельного смещения. Полученные значения жесткости представляют собой процентную разницу между номинальным диаметром делительной окружности и диаметром приложения нагрузки. Кроме того, максимальная процентная разница в измеренном диаметре делительной окружности составляет 1,60% при крутящем моменте 5000 Н*м. Другой параметр, угол делительной окружности, учитывается в расчетах.

editor by CX 2023-04-21