10 классических американских слиперов стоимостью менее 30 000 долларов
Jun 08, 202310 самых противоречивых мотоциклов на рынке
Jun 25, 202310 самых надежных подержанных небольших пикапов, которые стоит купить
Oct 13, 202310 вещей, которые нам нравятся в Triumph Street Triple Moto2 Edition
Jun 20, 202310 недооцененных особенностей мотоцикла
Jun 24, 2023Модификация конструкции редуктора кукурузоуборочного комбайна для увеличения усталостного ресурса
Том 12 научных отчетов, номер статьи: 15576 (2022 г.) Цитировать эту статью
986 Доступов
1 Цитаты
1 Альтметрика
Подробности о метриках
Преимущество коробки передач состоит в том, что она позволяет изменять крутящий момент и скорость вращения в зависимости от передаточного числа и имеет высокую эффективность передачи мощности за счет передачи мощности через контакт зубчатой пары. При оценке прочности и усталостной долговечности редуктора с использованием расчетной нагрузки или эквивалентной нагрузки существует вероятность того, что результаты будут сильно отличаться от фактических. Поэтому в данном исследовании для достоверной оценки прочности и усталостной долговечности коробки передач использовалось распределение продолжительности нагрузки (LDD), построенное на основе фактической рабочей нагрузки. В результате оценки прочности и усталостной долговечности коробки передач с помощью ЛДД было подтверждено, что существующая коробка передач не удовлетворяет целевому сроку службы в условиях эксплуатации. Поэтому были проанализированы причины этих результатов, и на основе проанализированных результатов была выполнена модификация конструкции. В результате изменения конструкции прогиб вала уменьшился за счет перестановки подшипников с консольного типа на седловидный, что позволило повысить усталостную долговечность шестерен и подшипников. Наконец, распределение нагрузки, действующей на поверхность зубьев шестерен, было улучшено за счет модификации микрогеометрии шестерен.
Шестерня — это элемент машины в передаче мощности, широко используемый в различных областях1. Редуктор — это система передачи мощности, состоящая из шестерен, валов, подшипников и корпусов; и входная мощность на вал передается на ведомую шестерню (в данном случае шестерню) через ведущую шестерню (в данном случае шестерню). Кроме того, когда мощность передается с помощью зубчатой пары, поскольку передаточное число изменяет скорость вращения и крутящий момент, возникает преимущество управления скоростью вращения и крутящим моментом путем изменения передаточного числа. Рабочие характеристики коробки передач можно оценить по таким параметрам, как усталостная долговечность, шум, вибрация и эффективность передачи мощности. В случае усталостной долговечности, поскольку она определяет, работает коробка передач или нет, необходимо надежно прогнозировать и оценивать срок службы коробки передач2.
Для достоверного прогнозирования и оценки работы коробки передач необходимо точно определить нагрузку, действующую на коробку передач. Величину нагрузки, действующей на редуктор, продолжительность пребывания под нагрузкой и диапазон колебаний нагрузки определяют в зависимости от назначения и условий эксплуатации коробки передач. Однако численно определить нагрузку, действующую на коробку передач, сложно. Поэтому многие исследователи использовали теорию кумулятивного усталостного повреждения, основанную на правиле Палмгрена-Майнера, и прогнозировали и оценивали характеристики коробки передач в условиях эквивалентной нагрузки, используя концепцию средних значений3,4. Хотя использование эквивалентной нагрузки при оценке производительности коробки передач может сократить время расчета, существует недостаток, заключающийся в невозможности учесть влияние колебаний нагрузки и пиковой нагрузки, действующих на коробку передач. Кроме того, показатель усталостного повреждения, используемый для расчета эквивалентной нагрузки, представляет собой значение, которое варьируется в зависимости от вида разрушения каждого элемента, составляющего коробку передач. На этапе проектирования показатель усталостного повреждения не может быть точно определен, поскольку заранее не известны ключевые виды отказов коробки передач5,6,7.
Донг и др.8 провели исследование влияния колебаний скорости ветра на контактную усталость шестерен редуктора ветряной турбины. Контактная усталость шестерни была проанализирована с использованием в общей сложности 11 различных скоростей ветра, доступных в литературе, для учета колебаний скорости ветра. Однако, поскольку этот анализ не отражал практическую среду, в которой фактически используется редуктор ветряной турбины, надежность результатов анализа была ограничена. Патель и Джоши9 провели анализ конструкции и усталости корпуса коробки передач и подтвердили, что его усталостная долговечность меняется в зависимости от материала и формы. Однако анализ имел те же ограничения, что и предыдущее исследование, а также дополнительное ограничение, заключающееся в том, что он проводился только при одном условии нагрузки. Ду и др.10 провели исследование с целью прогнозирования усталостного ресурса коробки передач гусеничной машины с помощью испытания на имитацию движения. Была смоделирована среда, в которой работал редуктор, и по результатам моделирования была получена нагрузка, действующая на редуктор. Кроме того, с использованием производной нагрузки оценивалась усталостная долговечность коробки передач. Однако, поскольку полученная нагрузка не была проверена, надежность результатов моделирования была ограничена. Ким и др.11 построили модель трансмиссии трактора с использованием коммерческого программного обеспечения и разработали модель, позволяющую оценить усталостную долговечность спирально-конических шестерен. Дополнительно были измерены нагрузки, возникающие в рабочей среде, и спрогнозирован усталостный ресурс спиральной передачи путем построения спектра нагрузок на основе измеренных данных. Метод распределения продолжительности нагрузки (LDD) был предназначен для прогнозирования производительности зубчатых колес и подшипников12; это исследование неверно спрогнозировало их производительность в зависимости от спектра нагрузки с использованием алгоритма подсчета дождевых потоков. Аналогичным образом, в большинстве исследований, проведенных в различных областях, которые прогнозировали и оценивали работу коробки передач, определение рабочей среды было недостаточным. Ван и др.13 провели исследование по проектированию, моделированию и анализу трансмиссий морских ветряных турбин. Была представлена процедура итерационного проектирования для минимизации веса и объема при проектировании трансмиссии ветряной турбины, а модель была проверена путем сравнения разработанной многотельной модели с ранее разработанной моделью. Однако существует ограничение: при проектировании и проверке трансмиссии ветряной турбины использовалась расчетная нагрузка, а не фактическая нагрузка окружающей среды. Ю и др.14 разработали имитационную модель редуктора ветряной турбины, чтобы подтвердить работоспособность планетарной передачи, к которой был применен гибкий штифт. Моделирование проводилось с использованием коммерческого программного обеспечения. В результате исследования было подтверждено, что распределение нагрузки между сателлитами улучшается при применении гибких штифтов к планетарному ряду. Однако существует ограничение, заключающееся в том, что при работе планетарной передачи предполагалась среда, в которой работает редуктор ветряной турбины.