China Professional 18 mm Diameter 400-600 Length Flexible Spline Tube Shaft drive shaft coupling

Analytické prístupy k odhadu kontaktných tlakov v drážkových spojoch

Drážkovaná spojka je typ mechanického spojenia medzi dvoma rotujúcimi hriadeľmi. Skladá sa z dvoch častí – spojky a spojky. Obe časti majú zuby, ktoré zaberajú a prenášajú zaťaženie. Drážkované spojky sú však zvyčajne predimenzované, čo ich robí náchylnými na únavu materiálu a statické správanie. Opotrebenie môže tiež spôsobiť zlyhanie spojky. Z tohto dôvodu je správna konštrukcia drážkovanej spojky nevyhnutná pre dosiahnutie optimálneho výkonu.

Modelovanie spline väzby

Drážkované spojky sa stávajú čoraz populárnejšími v leteckom priemysle, ale fungujú v mierne nevyrovnanom stave, čo spôsobuje vibrácie aj poškodenie kontaktných plôch. Na vyriešenie tohto problému tento článok ponúka analytické prístupy na odhad kontaktných tlakov v drážkovanej spojke. Konkrétne tento článok porovnáva analytické prístupy s čisto numerickými prístupmi, aby demonštroval výhody analytického prístupu.
Na modelovanie spline väzby najprv vytvorte znalostnú bázu pre spline väzbu. Znalostná báza obsahuje veľké množstvo možných hodnôt špecifikácií, ktoré spolu súvisia. Ak upravíte jednu špecifikáciu, môže to viesť k upozorneniu na porušenie inej. Aby bol návrh platný, musíte vytvoriť model spline väzby, ktorý spĺňa zadané hodnoty špecifikácie.
Po vymodelovaní geometrie musíte zadať kontaktné tlaky dvoch drážkových spojov. Potom musíte určiť polohu rozstupovej kružnice drážky. Na obrázku 2 je stred samčej spojky prekrytý stredom samičej spojky. Potom sa musíte uistiť, že vzdialenosť zarovnania záberu oboch drážok je rovnaká.
Keď budete mať údaje potrebné na vytvorenie modelu drážkovaného spoja, môžete začať zadaním špecifikácií pre návrh rozhrania. Keď budete mať tieto údaje, musíte si vybrať, či optimalizovať vnútorný alebo vonkajší drážkovaný spoj. Budete tiež musieť zadať koeficient trenia zubov, ktorý sa používa na určenie napätí v modeli drážkovaného spoja 20. Mali by ste tiež zadať pilotnú vôľu, čo je vôľa medzi hrotom 186 zuba 32 na jednom drážkovanom spoji a prvkom na zodpovedajúcom drážkovanom spoji.
Po zadaní požadovaných špecifikácií pre externý spline môžete zadať parametre pre interný spline. Môžete napríklad zadať limit vonkajšieho priemeru 154 hlavného snapu 54 a vedľajšieho snapu 56 interného spline. Hodnoty týchto parametrov sa zobrazia vo farebne odlíšených poliach na obrazovke GUI Vstupy spline a konfigurácia 80. Po zadaní parametrov sa zobrazí geometrické znázornenie modelu spline spojenia 20.

Vytvorenie modelu spline väzby 20

Model spline väzby 20 je vytvorený softvérovým programom 10 pre modelovanie produktu. Softvér overuje model spline väzby oproti znalostnej báze obmedzení a vzťahov špecifikácií závislých od konfigurácie. Táto správa sa potom použije na vstup do programu analyzátora napätia ANSYS. Uvádza geometrické konfigurácie modelu spline väzby 20 a hodnoty špecifikácií pre každý prvok. Model spline väzby 20 sa automaticky znovu vytvorí vždy, keď sa zmenia konfigurácia alebo výkonnostné špecifikácie modelu spline väzby 20.
Model drážkovaného spoja 20 je možné konfigurovať pomocou softvérového programu 10 pre modelovanie produktu. Používateľ špecifikuje axiálnu dĺžku drážkovaného spoja, ktorá môže byť nula alebo pevná dĺžka. Používateľ tiež zadá radiálnu spojovaciu plochu 148, ak existuje, a vyberie hodnotu špecifikovanej vôle pilota 14,5 stupňa alebo 30 stupňov.
Používateľ potom môže pomocou myši 110 upraviť model spline spojenia 20. Znalostná báza spline spojenia obsahuje veľké množstvo možných hodnôt špecifikácií a pravidlo návrhu spline spojenia. Ak sa používateľ pokúsi zmeniť model spline spojenia, model zobrazí upozornenie na porušenie inej špecifikácie. V niektorých prípadoch môže úprava zneplatniť návrh.
V modeli drážkovaného spoja 20 používateľ zadá ďalšie špecifikácie výkonnostných požiadaviek. Používateľ si vyberie miesta, kde sa prenáša maximálny krútiaci moment pre vnútorné a vonkajšie drážky 38 a 40. Miesto maximálneho prenosu krútiaceho momentu je určené konfiguráciou pripojenia hardvéru k hriadeľom. Po výbere tejto možnosti môže používateľ kliknúť na tlačidlo „Ďalej“ a model uložiť. Zobrazí sa ukážka modelu drážkovaného spoja 20.
Model 20 je znázornením drážkovaného prepojenia. Špecifikácie drážkovaného prepojenia sa zadávajú v poradí a usporiadaní, ako je uvedené na obrazovke grafického používateľského rozhrania modelu drážkovaného prepojenia 20. Po zadaní špecifikácií drážkovaného prepojenia ich softvérový program 10 pre model produktu začlení do modelu drážkovaného prepojenia 20. Toto je posledný krok pri vytváraní modelu drážkovaného prepojenia.

Analýza modelu spline väzby 20

Analýza modelu drážkovaného spojenia pozostáva zo zadania jeho konfiguračných a výkonnostných špecifikácií. Tieto špecifikácie môžu byť vygenerované z iného počítačového programu. Softvérový program 10 pre modelovanie produktu potom použije svoju internú znalostnú základňu vzťahov a obmedzení závislých od konfigurácie na vytvorenie platného trojrozmerného parametrického modelu 20. Tento model obsahuje informácie opisujúce počet a typy drážkovaných zubov 32, zacvakávacích prvkov 34 a ramena 36.
Pri analýze spline prepojenia softvérový program 10 zahrnie predvolené hodnoty pre rôzne špecifikácie. Model spline prepojenia 20 pozostáva z vnútorného spline 38 a vonkajšieho spline 40. Každý zo splineov obsahuje vlastnú sadu parametrov, ako je hĺbka, šírka, dĺžka a polomery. Vonkajší spline 40 bude tiež obsahovať vlastnú sadu parametrov, ako je jeho orientácia.
Po výbere týchto parametrov softvérový program vykoná rôzne analýzy modelu drážkovaného spoja 20. Softvérový program 10 vypočíta nominálne a maximálne namáhanie v ložisku zubov a únavovú životnosť drážkovaného spoja. Taktiež určí rozdiel v torznom namáhaní medzi vnútorným a vonkajším drážkovaným spojom. Výstupným súborom z analýzy bude súbor správy obsahujúci konfiguráciu modelu a údaje o špecifikáciách. Výstupný súbor môžu použiť aj iné počítačové programy na ďalšiu analýzu.
Po nastavení týchto parametrov používateľ zadá kritériá návrhu pre model drážkovaného spoja 20. V tomto kroku používateľ špecifikuje miesta maximálneho prenosu krútiaceho momentu pre vonkajšie aj vnútorné drážkovanie 38. Miesto maximálneho prenosu krútiaceho momentu závisí od konfigurácie hardvéru pripevneného k hriadeľom. Používateľ môže pre každé drážkovanie zadať až štyri rôzne špecifikácie výkonnostných požiadaviek.
Výsledky analýzy ukazujú, že existujú dve fázy drážkovaného spojenia. Prvá fáza vykazuje veľký nárast napätia a vibrácií. Druhá fáza vykazuje pokles úrovne napätia aj vibrácií. Tretia fáza vykazuje konštantnú silu záberu medzi 300 N a 320 N. Toto správanie pokračuje dlhší čas, až kým sa posledná fáza nedotkne povrchu.

Nesprávne zarovnanie drážkovanej spojky

Cieľom štúdie bolo preskúmať polohu výslednej kontaktnej sily v drážkovanom spoji, ktorý zaberá so zubami pri stálom krútiacom momente a rotačnom vychýlení. Štúdia použila numerické metódy založené na modeloch metódy konečných prvkov (FEM). Priniesla numerické výsledky pre nominálne podmienky a paralelné odsadenie vychýlenia. Štúdia zvažovala dve úrovne vychýlenia – 0,02 mm a 0,08 mm – s rôznymi úrovňami zaťaženia.
Výsledky ukázali, že nesúososť medzi drážkami a rotormi spôsobuje zmenu sily záberu systému spojenia drážky a rotora. Jeho dynamika je riadená silou záberu drážok. Sila záberu nesúosej drážkovanej spojky súvisí s parametrami systému spojenia rotor-drážka, prenášaným krútiacim momentom a dynamickým vibračným posunom.
Napriek nedostatku presných meraní je nesprávne zarovnanie drážok bežným problémom. Tento problém je ešte zhoršený skutočnosťou, že drážky zvyčajne vykazujú vôľu. Táto vôľa je výsledkom nesprávne zarovnaného drážkovania. Autori analyzovali niekoľko drážok s rôznymi priemermi rozstupu a pomermi dĺžky a priemeru.
Drážkovaná spojka je dvojrozmerný mechanický systém s pozitívnou vôľou. Drážkovaná spojka sa skladá z náboja a hriadeľa a má vôle medzi hrotmi a koreňmi, ktoré sú väčšie ako vôľa. Tvarová vôľa je dostatočná na to, aby sa zabránilo kontaktu zaoblenia medzi hrotmi a koreňmi. Krútiaci moment na drážkach sa prenáša trením.
Keď je drážkované spojenie nesprávne zarovnané, generuje sa krútiaci momentom ovplyvnený axiálny tlak. V takejto situácii môže sila prekročiť krútiaci moment, čo spôsobí stratu zarovnania komponentu. V tejto štúdii je analyticky modelovaný obojsmerný prenos krútiaceho momentu a axiálneho tlaku. Analytický prístup poskytuje riešenia, ktoré je možné integrovať do procesu návrhu. Takže keď sa nabudúce stretnete s problémom s nesprávne zarovnaným drážkovaným spojením, určite použite analytický prístup!
V tejto štúdii sa drážkované spojenie analyzuje za nominálnych podmienok bez rovnobežného posunutia. Získané hodnoty tuhosti predstavujú percentuálny rozdiel medzi menovitým priemerom rozstupu a priemerom pôsobenia zaťaženia. Okrem toho je maximálny percentuálny rozdiel v nameranom priemere rozstupu 1,601 TP3T pri krútiacom momente 5000 N*m. Pri výpočte sa zohľadňuje aj ďalší parameter, uhol rozstupu.

editor by CX 2023-05-11