close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
УДК 621.833.2
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КОНИЧЕСКИХ ПРЯМОЗУБЫХ
ПЕРЕДАЧ С КОЭФФИЦИЕНТОМ ПЕРЕКРЫТИЯ
БОЛЬШЕ ДВУХ ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН
А.В. Суслин, К.К. Пилла, Н.П. Коробова
Самарский государственный аэрокосмический университет
(национальный исследовательский университет)
Совершенствование конических зубчатых передач идет в основном за счет замены прямозубых колес на колеса
с круговой линией зуба. Но прямозубые конические передачи ещё достаточно широко применяются в
транспортных машинах, в том числе и в авиационных двигателях. Повысить несущую способность передачи
можно за счет увеличения торцового коэффициента перекрытия больше двух. Такая передача была
изготовлена, но для реализации такого зацепления была усовершенствована технология изготовления, так как
время пребывания в контакте пары зубьев увеличивалось. Эффект достигался за счет увеличения высоты зуба
(коэффициент головки зуба был больше стандартного). Испытания на стенде показали, что происходит
снижение динамической нагруженности, виброактивности передачи, но также показали, что смещение
конических колес от их номинального положения ухудшает работу передачи. Также на работу передачи
существенное значение оказывают осевые колебания обода колеса за счет того, что в конической передаче
присутствует осевая сила.
Ключевые слова: Коническая зубчатая передача, геометрия, прочность, динамика, долговечность.
Конические зубчатые передачи широко
применяются в транспортных машинах. Это
могут быть тяжело нагруженные и
высокоскоростные зубчатые передачи, где
значения окружных скоростей доходят до
100 м/с и выше. При этом желательно, чтобы
ресурс передачи был достаточно большой.
Совершенствование
геометрии
конических передач в основном идет за счет
замены прямозубых колес на колеса с
круговой линией зуба. Это позволяет в
конических передачах с круговой линией
зуба
за
счет
появления
осевого
коэффициента
перекрытия
повысить
несущую способность передачи. Также одно
из преимуществ таких передач это
локализация пятна контакта в середине
ширины венца. Но в авиационных
двигателях до 50% конических передач –
прямозубые.
Прямозубые
конические
передачи проще в расчете, технология их
изготовления
хорошо
отлажена
на
отечественных
предприятиях.
Поэтому
имеется возможность повысить несущую
способность конических передач за счет
увеличения коэффициента перекрытия.
Увеличение коэффициента перекрытия
можно достичь либо путем снижения угла
зацепления(например, с 20 до 15 градусов),
либо путем увеличения коэффициента
137
высоты головки зуба hа* больше единицы .
Но при снижении угла зацепления
уменьшается радиус кривизны в полосе
зацепления и толщина зуба в основании. Это
может не дать преимуществ по контактной и
изгибной
прочности.
Поэтому
перспективный путь повышения несущей
способности передачи с углом зацепления
w  200 - это увеличение высоты зуба за
счет применения нестандартного исходного
производящего контура с коэффициентом
высоты головки зуба ha* 1,0 . Но при
увеличении времени нахождения пары
зубьев в контакте повышается коэффициент
удельного скольжения и возрастают потери
на трение. Существует опасность смещения
колес от номинального положения, которое
может привести к снижению коэффициента
перекрытия и соответственно образованию
зоны однопарного контакта . Так как высота
зуба
будет
увеличена,
то
может
существовать опасность поломки зуба. Для
снижения
сил
трения
необходимо
уменьшать высоту микронеровностей на
поверхности зуба и применять специальную
противозадирную смазку. Была изготовлена
прямозубая передача со следующими
параметрами:
с
числами
зубьев
z1  32; z2  33; с модулем на внешнем торце
внешним
конусным
mte  4.34 мм ;с
расстоянием Re  99.749мм; шириной венца
bw  20o ; с коэффициентом высоты головки
зуба ha*  1.2; углом зацепления w  20o ;
колебаний [1]. При исследовании передачи
все резонансные режимы были выявлены.
Напряжения снимались с тензодатчиков.
Наиболее
интенсивные
колебания
наблюдались на первых гармониках,
амплитуда колебаний которых была в два
раза больше, чем при колебаниях на второй
гармонике. С ростом порядкового номера
гармоники амплитуда колебаний снижалась.
Особенно
сильно
диск
шестерни
возбуждался при колебаниях по двум
угловым
диаметрам.
Коэффициент
перекрытия определялся при малых частотах
вращения (n=200 мин 1 ) в зависимости от
нагрузки (T1 =340 Н*м; 500 Н*м; 680 Н*м).
С ростом нагрузки коэффициент перекрытия
возрастал при Т1= 340 Н*м   2,07 , а при
Т1=680 Н*м   2,15 . При смещении
испытуемой шестерни на 0,4мм от
номинального положения коэффициент
перекрытия снижался и достигал значений
при Т1=340 Н*м   1,4 , а при Т1=680 Н*м
  1,5 . Соответственно и вырастали
динамические нагрузки при смещении
шестерни от номинального положения.
По результатам исследований можно
сделать выводы о том, что при номинальном
положении зубчатых колес реализуется
заданный коэффициент перекрытия и
возможности такой передачи возрастают по
сравнению с передачей, изготовленной со
стандартным
исходным
производящим
контуром.
Но
смещение
зубчатых
прямозубых
колес
от
номинального
положения редко ухудшают несущую
способность. Поэтому должен быть жесткий
контроль при изготовлении и сборке
передач.
погрешностями
основных
шагов
ft1  0.005мм; ft 2  0.006мм; расчетный
коэффициент
перекрытия
  2,05 .
Материал
зубчатых колес – сталь
13ХНВМ2Ф-Ш(выс-ч).
Зубья
колес
подвергнуты сложной химико-термической
обработке. Это газовая цементация при
температуре
1030

10 0
С
с
непосредственной закалкой в масле и
пятикратный отпуск при температуре 530 0 C
. Что обеспечило высокую твердость
поверхностного
слоя
(HRC 
60).
Поверхность зубьев шлифуется. Для выхода
шлифовального круга в основании зуба
выполняется обязательное поднутрение с
глубиной
припуска
на
шлифование.
Применение этой технологической операции
увеличивает высоту зуба. Высота зуба
увеличилась по сравнению с зубьями
конической
прямозубой
передачи,
изготовленной
инструментом
со
стандартным
исходным
производящим
контуром на 23%.
На специальном стенде с замкнутым
контуром были проведены испытания
прямозубой конической передачи при
номинальном положении колес и при их
смещении
с
целью
определения
фактического коэффициента перекрытия,
определения коэффициента динамичности.
Также в конической передачи всегда
имеется осевая нагрузка, которая может
вызвать осевые колебания диска обода.
Поэтому на резонансных режимах могло
быть искажение результатов. Методами
голографической интерферометрии были
выявлены собственные частоты колебаний в
диапазоне исследуемых частот вращения от
200 до 10000 мин 1 . При собственной
частоте F1=3040Гц один угловой диаметр,
при F2=3820Гц и при частоте F3=4433Гц
зонтичная
форма
колебаний
Были
рассчитаны и кратные гармоники изгибных
Список литературы
1. Авиационные зубчатые передачи и
редукторы: Справочник / Под ред. Э.Б.
Булгакова. М.: Машиностроение, 1981. –
374 с.
138
PROSPECTS OF APPLICATION OF STRAIGHT BEVEL-GEAR TRAINS WITH
OVERLAP RATIO MORE THAN TWO FOR TRANSPORT MACHINES
Suslin Aleksey V., Pilla Clovis K., Korobova Ninel' P.
Samara State Aerospace University (National Research University)
Improvement of bevel-gears is achieved most often through replacement of straight-teeth (spur) wheels to wheels with
circular teeth. But straight-teeth bevel-gear trains are still widely used in transport machines including aircraft engines.
The load-carrying capacity of the gears can be increased by increasing the transverse overlap ratio to more than two.
This type of gear was manufactured using modified technological procedures since the time of contact of a pair of teeth
is longer. This effect was achieved by increasing the tooth height (addendum modification coefficient was more than
standard values). Bench testing showed decrease in dynamic load, decrease vibration activity of gear but also showed
that the displacement of the bevel gears from their nominal position worsens the work of the gear. It is also established
that axial vibrations of the gear rim have a significant effect on the work of the gear due to axial loads in bevel gears.
Keywords: bevel-gear train, geometry, strength, dynamics, fatigue life.
139
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа