Численное моделирование кинематической ошибки Т-редуктора закрылка

DOI: 10.34759/trd-2022-126-22

Авторы

Будаев Г. А.^*, Данилов Д. А., Конотоп О. И.

ПАО «Яковлев», Ленинградский проспект, 68, Москва, 125315, Россия

*e-mail: Gleb.Budaev@irkut.com

Аннотация

Данная работа посвящена исследованию кинематической ошибки в агрегатах следящих систем с механическими передачами. В качестве объекта исследования был рассмотрен Т-редуктор закрылка трансмиссии механизации крыла. Для определения кинематической точности объекта исследования использовались методы численного моделирования. Были назначены допуски форм и размеров компонентов редуктора, построена электронная модель с учетом наиболее неблагоприятного вероятного сочетания полей допусков, присвоены характеристики материала, назначены силы, ограничения и граничные условия, проведен анализ полученных результатов. Существует множество методик решения данной задачи. Аналитические методы и методы с применением 3D моделирования позволяют определить кинематическую ошибку на ранних этапах проектирования, однако не являются автоматизированными. Экспериментальные методы расчета обладают наибольшей точностью, но их невозможно провести на ранних стадиях разработки проекта. Метод численного моделирования позволяет избавиться от недостатков аналитических методов. Для исследованной системы было составлено основное уравнение динамики, которое было решено при помощи HHT интегратора, основанного на α-методе. Сопряжение между поверхностями твердых тел модели задано при помощи контактной силы. В первом варианте расчета корпус редуктора был зафиксирован в пространстве, остальные тела получили ограничения передвижения в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения соответствующих валов. Во втором варианте ограничение передвижения в плоскости получили только внешние кольца подшипников и их втулки, так как в реальной конструкции они зафиксированы в осевом направлении. Из-за возможности смещения осей валов в угловых направлениях и возможности осевого перемещения значительно увеличилась кинематическая ошибка. На стадии разработки компоновочной схемы определено значение кинематической точности редуктора. Полученное значение удовлетворяет требованиям точности работы трансмиссии механизации крыла. Назначенные допуски размеров и форм не являются завышенными или грубыми и возможны к применению на других одноступенчатых конических редукторах, используемых в трансмиссии механизации крыла.

Ключевые слова:

кинематическая ошибка, редуктор, зубчатая передача, допуск, численное моделирование

Библиографический список

1. Егоров И.М., Алексанин С.А., Федосовский М.Е., Кряжева Н.П. Математическое моделирование погрешностей изготовления элементов цевочной передачи планетарного редуктора // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014. № 6 (94). С. 171-176.
2. Тимофеев Б.П., Абрамчук М.В., Бжихатлов И.А. Определение параметров точности многозвенных зубчатых механизмов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2019. Т. 62. № 12. С. 1092-1097. DOI: 17586/0021-3454-2019-62-12-1092-1097
3. Тимофеев, Б.П., Абрамчук М.В. Использование стандартов при проектировочных оценках кинематической погрешности зубчатых передач // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2020. Т. 63. № 6. С. 555-561. DOI: 17586/0021-3454-2020-63-6-555-561
4. Кокина Т.М. Установление влияния неточностей изготовления и монтажа передач приводов машин на кинематическую точность вращения рабочих органов // Научно-технический вестник Поволжья. 2017. № 3. С. 50-53. DOI: 24153/2079-5920-2017-7-3-50-53
5. Забелин Д.А. Исследование образования кинематических погрешностей зубчатых колес на основе 3D-моделирования // Вестник Могилевского технического университета. 2006. № 1 (10). С. 73-77.
6. Васильев М.А., Степанов В.С. Компьютерное моделирование кинематической ошибки волновой передачи с телами качения // Вестник Московского авиационного института. Т. 23. № 1. С. 163 — 169.
7. Vasiliev M., Stepanov V. Research of the Kinematic Error of a Wave Gear with Rolling Bodies // Advances in Intelligent Systems and Computing, 2020, vol. 1115, pp. 550-558. DOI: 1007/978-3-030-37916-2_53
8. Васильев М.А. Исследование влияния конструктивных параметров волновой передачи с телами качения на кинематическую погрешность передачи // 17 Международная конференция «Авиация и космонавтика-2018» (Москва, 19–23 ноября 2018): тезисы докладов. — М.: Люксор, 2018. — С. 376-377.
9. Капитонов А.В., Непша Д.В., Гончаров М.В., Лысов В.П., Черняков С.Г. Исследование кинематической погрешности планетарного эксцентрикового редуктора // Вестник Белорусско-Российского университета. 2014. № 3 (44). С. 14-24. DOI: 53078/20778481_2014_3_14
10. Костиков Ю.В., Тимофеев Г.А., Фурсяк Ф.И. Кинематическая погрешность и мертвый ход волновых зубчатых передач внешнего деформирования // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2013. № 8. С. 30-34.
11. Люминарский И.Е., Люминарский С.Е., Иванов Ю.С. Влияние угловой координаты неподвижного зубчатого колеса на кинематическую погрешность волновой передачи // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2019. № 11 (716). С. 3-8. DOI: 18698/0536-1044-2019-11-3-8
12. Люминарский И.Е., Люминарский С.Е., Баласанян В.В. Математическая модель динамико-кинематической погрешности волновой зубчатой передачи // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2021. № 4 (733). С. 48-54. DOI: 18698/0536-1044-2021-4-48-54
13. Голдовский А.А., Фирсанов В.В. Алгоритмы исследования ударного взаимодействия элементов авиационных конструкций // Труды МАИ. 2020. № 111. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=115122. DOI: 34759/trd-2020-111-6
14. Голдовский А.А. Численные модели прогнозирования контактных зон в результате ударного взаимодействия авиационных конструкций с преградой при аварийных ситуациях // Труды МАИ. 2019. № 107. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=107919
15. Юдин Д.А. Результаты численного моделирования конструкций изделий, при ударе о жидкую и твердую преграды // Труды МАИ. 2019. № 107. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=107913
16. Новоселов Б.В., Бушенин Д.В. Проектирование механических передач следящего привода. — Владимир: Областной совет НТО, 1981. — 172 с.
17. Честнат Г., Майер Р. Проектирование и расчет следящих систем и систем регулирования. — М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959. — Ч. I. — 340 с.; Ч. II. — 391 с.
18. Новоселов Б.В. Механические передачи в следящем приводе. — М.: НТЦ Инфротехника, 1993. — 112 с.
19. Балакшин Б.С. и др. Bзаимозаменяемость и технические измерения в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1972. — 616 c.
20. Адам Я.И., Овумян Г.Г. Справочник зубореза. — M.: Машиностроение, 1971. — 232 c.
21. Hilber H.M., Hughes T.J.R., Taylor R.L. Improved numerical dissipation for time integration algorithms in structural dynamics // Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1977, vol. 5 (3), pp. 283-292. DOI: 1002/eqe.4290050306.
22. Newmark N.M. A method of computation for structural dynamics // Journal of the Engineering Mechanics Division, 1959. DOI: 1061/TACEAT.0008448
23. Hussein B., Shabana A.A., Negrut D. Implicit and explicit integration in the solution of the absolute nodal coordinate differential/algebraic equations // Nonlinear Dynamics, 2008, vol. 54, no. 4, pp. 283-296. DOI 1007/s11071-007-9328-9
24. Лустенкова Е.С., Метелица Я.Н., Моисеенко А.Н. Моделирование плоскоконического роликового зацепления в системах NX и MSC.Adams // Вестник Белорусско-Российского университета. 2020. № 2 (67). С. 68-77. DOI: 53078/20778481_2020_2_68
25. Герасимчук В.В. Моделирование динамики движения двухзвенного механизма посадочной платформы десантного модуля // Труды МАИ. 2019. № 107. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=107904
26. Lankarani H.M., Nikravesh P.E. A contact force model with hysteresis damping for impact analysis of multibody systems // Journal of mechanical design, 1990, vol. 112 (3), pp. 369-376. DOI: 1115/1.2912617
27. Марченко Д.М., Шимановский А.О. Верификация сил трения, реализуемых в MSC.Adams при работе функции «contact» // Механика. Исследования и инновации. 2018. № 11. С. 185-194.
28. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. — М.: Машиностроение, 2001. Т.2 −683 р.
29. ГОСТ 1758-56. Передачи зубчатые. — М.: Изд-во стандартов, 1973. — 219 с.
30. Нахатакян Ф.Г. Влияние зазора в роликовых подшипниках на силовой контакт между его элементами // Труды МАИ. 2020. № 115. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=119901. DOI: 34759/trd-2020-115-04
31. Сорокин Ф.Д., Чжан Х., Попов В.В., Иванников В.В. Экспериментальная верификация энергетической модели роликового подшипника для моделирования опорных узлов авиационных двигателей. Часть 1. Нагружение подшипника радиальной силой и поперечным моментом на специальном стенде, предотвращающем изгиб колец // Труды МАИ. 2018. № 103. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=100582
32. Терсков В.Г., Романцов В.А. Динамические свойства и кинематические погрешности исполнительных механизмов при расчете и проектировании следящих систем. — М.: Изд-во МАИ, 1976. — 130 с.

Скачать статью