Технологические предпосылки снижения динамических нагрузок и шума за счет создания и прогнозирования априорных передаточных чисел с формированием оптимального поверхностного слоя зубчатых передач

Abstract

Показано, что зубчатые передачи характеризуются значительной виброактивностью и являются одним из основных источников шума в приводах машин. Это требует динамических подходов при проектировании зубчатых передач и автоматизации проектных работ на основе компьютерных технологий, что позволит не только минимизировать ошибки и сократить сроки проектирования, но и осуществить качественно новый вид проектирования – оптимальное проектирование. Отмечается, что основными способами снижения уровня шума и вибраций передач является минимизация причин их возникновения и демпфирование колебаний. При динамическом расчете нагрузочная характеристика передач должна учитывать как внешние, так и внутренние силы, возникающие из-за погрешностей изготовления, упругой податливости и трения элементов передач, а также кинематики всей приводной системы. Следующим шагом является математическое описание расчетной схемы, т.е. разработка системы уравнений (математической модели), характеризующих динамику передачи в произвольный момент времени. На третьем этапе расчета осуществляется поиск решения полученных уравнений динамики (реализация математической модели), в частности, интегрирование дифференциальных уравнений движения с целью определения числовых значений искомых параметров передач. Завершающим этапом расчета является обработка и анализ полученных результатов с учетом априорности передаточного отношения и формированием оптимального поверхностного слоя зубчатых передач, обеспечивающих эксплуатационные характеристики исполнительных механизмов. Показано, що зубчасті передачі характеризуються значною віброактивністю та є одним з основних джерел шуму в приводах машин. Це вимагає динамічних підходів при проектуванні зубчастих передач та автоматизації проектних робіт на основі комп'ютерних технологій, що дозволить не тільки мінімізувати помилки і скоротити терміни проектування, а й здійснити якісно новий вид проектування – оптимальне проектування. Відзначається, що основними способами зниження рівня шуму і вібрацій передач є мінімізація причин їх виникнення і демпфірування коливань. При динамічному розрахунку навантажувальна характеристика передач повинна враховувати як зовнішні, так і внутрішні сили, що виникають через похибки виготовлення, пружної піддатливості та тертя елементів передач, а також кінематики всієї приводної системи. Наступним кроком є математичне описання розрахункової схеми, тобто розробка системи рівнянь (математичної моделі), що характеризують динаміку передачі в довільний момент часу. На третьому етапі розрахунку здійснюється пошук рішення отриманих рівнянь динаміки (реалізація математичної моделі), зокрема, інтегрування диференціальних рівнянь руху з метою визначення числових значень шуканих параметрів передач. Завершальним етапом розрахунку є обробка і аналіз отриманих результатів з урахуванням апріорності передавального відношення та формуванням оптимального поверхневого шару зубчастих передач, що забезпечують експлуатаційні характеристики виконавчих механізмів. It is shown that gears are characterized by significant vibroactivity and are one of the main sources of noise in machine drives. This requires dynamic approaches in the design of gears and the automation of design work based on computer technology, which will not only minimize errors and shorten the design time, but also carry out a qualitatively new type of design - optimal design. It is noted that the main ways to reduce noise and vibration of gears is to minimize the causes of their occurrence and damping vibrations. When dynamically calculating, the load characteristic of gears should take into account both external and internal forces arising from manufacturing errors, elastic compliance and friction of transmission elements, as well as the kinematics of the entire drive system. The next step is a mathematical description of the design scheme, i.e. development of a system of equations (mathematical model) characterizing the dynamics of transmission at an arbitrary point in time. At the third stage of the calculation, a search is made for the solution of the obtained dynamic equations (the implementation of a mathematical model), in particular, the integration of the differential equations of motion in order to determine the numerical values of the desired transmission parameters. The final stage of the calculation is the processing and analysis of the obtained results, taking into account the apriority of the gear ratio and the formation of the optimal surface layer of gears, providing the operational characteristics of the actuators.