Головна > ВПЛИВ ПРУЖНОСТІ ВАЛІВ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ МАШИН З АКТИВНИМИ РОБОЧИМИ ОРГАНАМИ НА ЗУСИЛЛЯ В ЗУБЧАТИХ МУФТАХ

УДК 621.826.56

 

Калінін Є., д-р техн. наук, доц., Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, kalininhntusg@gmail.com, Orcid ID: 0000-0001-6191-8446;

Лебедєва І., п. н. с., Харківська філія Українського науково-дослідного інституту прогнозування та випробування техніки і технологій для сільськогосподарського виробництва імені Леоніда Погорілого, hfukrndipvt@gmail.com, Orcid ID: 0000-0002-1349-0702

Анотація

Мета дослідження – синтез аналітичного апарату визначення максимального зусилля в зубах муфт з урахуванням пружності сполучених з ними валів, дослідженням механізму взаємодії зубчатих коліс у разі деформації валів.

Методи дослідження. Методологічною основою роботи є узагальнення та аналіз відомих наукових результатів щодо динаміки зубчатих муфт та використання системного підходу. Для формування наукової проблеми, визначення мети і постановки задач дослідження використовувався аналітичний метод та порівняльний аналіз. У створенні емпіричних моделей використані основні положення теорії зубчатого зачеплення, методології системного аналізу та дослідження операцій.

Результати дослідження. Під час навантаження муфти в початковий період в контакті перебуває тільки одна пара зубів. Будемо називати її нульовою. Зі зростанням навантаження в роботу будуть включатися суміжні пари зубів і радіальне зусилля, пов’язане з кривошипним ефектом, буде згинати з’єднані вали в протилежні сторони. Якщо вважати, що вали є абсолютно жорсткими, то зміна зазорів між зубами буде викликана тільки деформацією самих зубів. Насправді вали – пружні тіла і їх загальна деформація від вигину радіальною силою призведе до перерозподілу зазорів і навантаження між зубами муфти. Під час повороту напівмуфт однієї відносно іншої на величину найменшого зазору зазори між зубами дорівнюватимуть певній величині. Подальша деформація валів припиниться, оскільки радіальна сила вже не буде змінюватися.

Визначено величини, які беруть участь у виразі для визначення цієї деформації. Замінюючи систему елементарних сил, розподілених за висотою, їхньою рівнодійною, прикладеною в полюсі зачеплення, одержано розрахункову схему контакту поблизу полюса пари евольвентних зубів зовнішнього зачеплення.

Висновки. Отримано залежності радіального зусилля, яке сприймається валами, і зусилля, переданого парою зачеплення в момент початку участі всіх зубів у зачепленні (наприклад, в момент пуску активного приводу робочих органів сільськогосподарських машин). Використання розробленого математичного апарату дає змогу враховувати пружність валів у конструкторських розрахунках перехідних процесів зубчатих муфт.

Ключові слова: зубчаста муфта, активний привід робочих органів, пружність валів, радіальне зусилля, перехідний процес

 

Читати повну версію статті

 

ВЛИЯНИЕ УПРУГОСТИ ВАЛОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН С АКТИВНЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ НА УСИЛИЯ В ЗУБЧАТЫХ МУФТАХ

 

Калинин Е., д-р техн. наук, доц., Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени Петра Василенка, kalininhntusg@gmail.com, Orcid ID: 0000-0001-6191-8446;

Лебедева И., в. н. с., Харьковская филия Украинского научно-исследовательского института прогнозирования и испытания техники и технологий для сельскохозяйственного производства имени Леонида Погорелого, hfukrndipvt@gmail.com, Orcid ID: 0000-0002-1349-0702 

 

Аннотация

Цель исследования. Целью исследования является синтез аналитического аппарата определения максимального усилия в зубах зубчатых муфт с учетом упругости валов, которые ими соединяются путем исследования механизма взаимодействия зубчатых колес при деформации валов.

Методы исследования. Методологической основой работы является обобщение и анализ известных научных результатов по динамике зубчатых муфт и использование системного подхода. Для формирования научной проблемы, определения цели и постановки задач исследования использовался аналитический метод и сравнительный анализ. При создании эмпирических моделей использованы основные положения теории зубчатого зацепления, методологии системного анализа и исследования операций.

Результаты исследований. При нагрузке муфты в начальный период в контакте находится только одна пара зубов. Будем называть ее нулевой. С ростом нагрузки в работу будут включаться смежные пары зубов и радиальное усилие, связанное с кривошипным эффектом, будет сгибать соединенные валы в противоположные стороны. Если считать, что валы являются абсолютно жесткими, то изменение зазоров между зубами будет вызвано только деформацией самих зубов. На самом деле валы – упругие тела и их общая деформация от изгиба радиальной силой приведет к перераспределению зазоров и нагрузки между зубьями муфты. При повороте полумуфт одной относительно другой на величину наименьшего зазора зазоры между зубами равны определенной величине. Дальнейшая деформация валов прекратится, поскольку радиальная сила уже не будет меняться.

Определены величины, участвующих в выражении для определения данной деформации. Заменой системы элементарных сил, распределенных по высоте, их равнодействующей, которая приложена в полюсе зацепления, получено расчетную схему контакта вблизи полюса пары эвольвентных зубьев внешнего зацепления.

Выводы. Получены зависимости радиального усилия, воспринимаемого валами и усилия, передаваемого парой зацепления в момент начала участия всех зубьев в зацеплении (например, в момент пуска активного привода рабочих органов сельскохозяйственных машин). Использование разработанного математического аппарата позволяет учитывать упругость валов при конструкторских расчетах переходных процессов зубчатых муфт.

Ключевые слова: зубчатая муфта, активный привод рабочих органов, упругость валов, радиальное усилие, переходный процесс

 

THE EFFECT OF THE ELASTIC TENSION OF AGRICULTURAL MACHINES WITH ACTIVE WORKING BODIES ON THE STRENGTH IN THE GEAR COUPLINGS

 

Kalinin E., Ph. D, Associate Professor, Kharkiv Petro Vasilenko National Technical University of Agriculture, kalininhntusg@gmail.com, Orcid ID: 0000-0001-6191-8446;

Lebedeva I., Leading Researcher, L. Pogoriliy Ukrainian Scientific Research Institute of Forecasting and Testing of Machinery and Technologies for Agricultural Production, Kharkov branch, hfukrndipvt@gmail.com, Orcid ID: 0000-0002-1349-0702

Abstract

Purpose of the study. The aim of the study is the synthesis of an analytical apparatus for determining the maximum force in the teeth of toothed couplings, taking into account the elasticity of the shafts, which they connect by studying the mechanism of interaction of toothed wheels during shaft deformation.

Research methods. The methodological basis of the work is the generalization and analysis of known scientific results on the dynamics of toothed couplings and the use of a systematic approach. An analytical method and a comparative analysis were used to formulate a scientific problem, determine a goal, and formulate research objectives. When creating empirical models, the main provisions of the theory of gearing, the methodology of system analysis and the study of operations are used.

The results of the study. When the coupling is loaded in the initial period, only one pair of teeth is in contact. We will call it zero. As the load increases, adjacent tooth pairs will be included in the work, and the radial force associated with the crank effect will bend the connected shafts in opposite directions. If we assume that the shafts are absolutely rigid, then the change in the gaps between the teeth will be caused only by the deformation of the teeth themselves. In fact, shafts are elastic bodies and their general deformation from bending by radial force will lead to the redistribution of gaps and loads between the teeth of the coupling. When you rotate the coupling half relative to the other by the size of the smallest gap, the gaps between the teeth are equal to a certain value. Further deformation of the shafts will stop, since the radial force will no longer change.

The quantities involved in the expression for determining this strain are determined. By replacing the system of elementary forces distributed over the height, their resultant, which is applied in the gearing pole, a design contact pattern is obtained near the pole of the pair of involute teeth of the external gearing.

Conclusions. The dependences of the radial force perceived by the shafts and the force transmitted by the engagement pair at the moment of the start of the participation of all the teeth in the engagement (for example, at the time of starting the active drive of the working bodies of agricultural machines) are obtained. Using the developed mathematical apparatus allows us to take into account the elasticity of the shafts during the design calculations of transient processes of gear couplings.

Keywords: gear coupling, active drive of working bodies, shaft elasticity, radial force, transient

скачать софт
Повернутись назад