Теоретичне та експериментальне дослідження розподілу навантаження нової спіральної конічної передачі з роздільною потужністю

Інформація про статтю

Цзіньфу Ду, школа механічного та прецизійного приладобудування, Сіаньський технологічний університет, № 5 Південна дорога Цзіньхуа, Сіань 710048, Китай. Електронна адреса: [електронна пошта захищена]

Анотація

Запропонована методологія аналізу розподілу навантаження для нового типу спіральної конічної зубчастої передачі, що базується на характеристиці замкнутого циклу потоку потужності. Спочатку будується модель механічної структури та рівняння рівноваги моменту системи, а потім виводяться рівняння сумісності деформацій, що описують взаємозв'язок між моментом і нормальною деформацією поверхні зуба. По-друге, пропонується точна модель для розрахунку розподілу навантаження робочого стану з одним входом і двома виходами та виведена загальна формула для спрощеного розрахунку інженерного розподілу навантаження. Нарешті, експеримент призначений для демонстрації доцільності використання цього методу. Встановлено, що виміряний коефіцієнт деформації коренів зуба 1–2 та 1–4 гілок збігається з результатами теоретичного аналізу. Запропонований аналітичний та експериментальний метод забезпечує новий підхід до аналізу розподілу навантаження розподільної передачі потужності із замкнутим потоком потужності.

Вступ

Системи з роздільною передачею, такі як планетарні, зіркові, паралельні вали та інші форми зубчастих передач, широко використовуються в двигунах та редукторах в авіаційній, морській та автомобільній промисловості. Обґрунтування технології розподілу потужності полягає в тому, що вхідний крутний момент, що передається, розділений на n гілок, причому кожна гілка несе лише 1/n загального вхідного моменту. Таким чином, сила, що передається кожною сіткою передач, значно зменшується, а також діаметр і лінійна швидкість передач, а також об'єм і вага системи.

Незважаючи на те, що конструкції традиційних планетарних і зіркових редукторів складні, а напрямок потоку потужності одинарний, Гу та ін. 22 спроектував новий тип спіральної конічної зубчастої передачі. Ця система складається з чотирьох симетрично розташованих спіралеподібних конічних передач, і всі кути їх валів становлять 90 °. Завдяки простому та компактному фреймворку ця система може вводити та виводити кілька потужностей гілок у паралельних або перехресних формах, таких як один вхід з двома або трьома виходами, два входи з одним або двома виходами тощо. Ця система показала хороші перспективи для використання на військових та цивільних полях.

Метою цього дослідження є систематичний аналіз характеристик розподілу навантаження спеціальної форми цієї спіральної конічної зубчастої передачі - одного входу з двома виходами -, який може використовуватися в приводах вертольотів і суден. Спочатку встановлюється модель механічної структури системи відповідно до замкнутої характеристики потоку потужності. Потім виходять рівняння рівноваги моменту, а також рівняння сумісності деформацій, що описують взаємозв'язок між крутним моментом і нормальною деформацією поверхні зуба. На основі цих рівнянь пропонуються теоретичні моделі розрахунку розподілу навантаження - точна модель розрахунку та спрощена модель технічного розрахунку - і виведена формула розподілу навантаження, яка безпосередньо відображає ситуацію розподілу навантаження системи. Нарешті, доцільність теоретичної моделі чітко проілюстрована експериментом та наведено деякі висновки.

Модель механічної будови системи

Схема внутрішньої будови та тривимірна (3D) модель цієї системи зачеплення представлена на рисунку 1. Передавальне відношення 1: 1, а кут валу 90 °, усі шестерні підтримуються підшипниками кочення на кінцях валів, а всі чотири центральні лінії знаходяться в одній горизонтальній площині. Це дослідження зосереджується на спеціальній формі системи, яка призначена для застосування на вертольоті (рис. 2) або на судні (рис. 3). Як показано на малюнку 2, вхідна потужність розділена на дві гілки, які будуть подаватися через головний редуктор до головного ротора і через хвостовий редуктор до хвостового ротора, ця форма двоголового розподілу потужності відповідає вимогам для руху вертольота та передачі потужності. Як показано на малюнку 3, умови роботи одного двигуна, що приводить в рух один гвинт, полягають у тому, що муфта 6 відкрита, коли гідравлічні муфти №3 та №4 закриті, а основні двигуни №1 та №2 працюють одночасно. Умови роботи одного двигуна, що керує двома гвинтами, полягають у тому, що муфта 6 закрита, коли основний двигун №1 працює окремо з відкритою гідравлічною муфтою №3, або головний двигун №2 працює окремо з відкритою гідравлічною муфтою №4.