Исследование технологических упругих деформаций центрального отверстия шестерни малой технологической жесткости, вызванных силами закрепления
Авторы: Серков А.С., Масягин В.Б.
Опубликовано в выпуске: #3(159)/2025
DOI: 10.18698/2308-6033-2025-3-2433
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов
В целях передачи вращательного движения в системах и между разными механизмами в летательных аппаратах как правило применяются шестерни. Представлено исследование возникновения технологических упругих деформаций центрального отверстия шестерни малой технологической жесткости, вызванных ее закреплением в самоцентрирующих кулачковых патронах, а также в интегральном патроне. Рассмотрены две схемы изменения геометрических параметров отверстия такой шестерни при ее закреплении в трехкулачковом самоцентрирующем патроне: за наружный диаметр и за эвольвенту. Определены места прогиба и выгибания контура отверстия шестерни. Приведены полученные в ходе исследования числовые значения технологических упругих деформаций центрального отверстия шестерни для схем ее закрепления; за наружный диаметр и за эвольвенту в двух-, трех-, шестикулачковых самоцентрирующих патронах, а также в интегральном самоцентрирующем патроне. Расчеты технологических упругих деформаций отверстия выполнены с помощью компьютерного моделирования методом конечных элементов в системе автоматизированного проектирования SolidWorks Simulation. Проведено сравнение полученных значений технологических упругих деформаций в зависимости от числа кулачков самоцентрирующего патрона, а также показаны соотношения между ними. Сделан вывод о том, что закрепление шестерни за эвольвенту является наиболее оптимальным решением, так как обеспечивает меньшие технологические упругие деформации и более короткую размерную цепь, чем при закреплении за наружный диаметр. Даны рекомендации по оптимизации изготовления шестерней малой технологической жесткости.
EDN WRPDKJ
Литература
[1] Печенин В.А., Болотов М.А. Математическая модель, имитирующая базирование зубчатых колес на КИМ при использовании штифтов. Материалы научного форума с международным участием. Институт металлургии, машиностроения и транспорта. М.С. Кокорин, отв. ред. Санкт-Петербург, Изд-во СПБПУ, 2015, c. 285–287.
[2] Галузина Т.В., Поляков А.В. Исследование изменений формы и расположения кольцевых заготовок малой жесткости. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. Авиационная и ракетно-космическая техника, 2011, № 3 (27), с. 222–226.
[3] Константинова А.Н. Экспериментальное обоснование применения подхода «смягченных» режимов резания для обработки тонкостенных деталей. Евразийский союз ученых, 2018, № 4-1(49), с. 22–25.
[4] Фролов А.А., Васильев А.С. Исследование деформированного состояния заготовок типа колец при установке на станках токарной группы. Всероссийская научно-техническая конференция студентов. Студенческая научная весна 2016: Машиностроительные технологии. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. URL: https://studvesna.ru/db_files/articles/1511/article.pdf (дата обращения: 25.07.2024).
[5] Жедь О.В., Копылов В.В. Напряженно-деформированное состояние втулок в зависимости от сил зажима в самоцентрирующем патроне. Грузовик, 2018, № 11, c. 24–28.
[6] Серков, А.С., Масягин В.Б., Серкова Л.Б. Упругие деформации колец и втулок при их закреплении в самоцентрирующих патронах и их влияние на точность механической обработки. Известия Тульского государственного университета: технические науки, 2022, № 2, с. 389–397.
[7] Бояршинов С.В., Кулешова З.Г., Шатилов А.А. Деформации заготовок при закреплении в станочных приспособлениях и их влияние на точность механической обработки. Москва, Машиностроение, 1983, 43 с.
[8] Куклев Л.С., Тазетдинов М.М. Оснастка для обработки нежестких деталей высокой точности. Москва, Машиностроение, 1978, 104 с.
[9] Серков А.С., Масягин В.Б., Серкова Л.Б. Оптимизация технологии производства шестерней, зубчатых колес, сателлитов. Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2021, № 4, с. 134–139.
[10] Елисеев Ю.С. Производство зубчатых колес газотурбинных двигателей. Москва, Высшая школа, 2001, 492 с.
[11] Калашников С.Н., Калашников А.С. Прогрессивные методы зубообработки цилиндрических зубчатых колес. Москва, Машиностроение, 1982, 44 с.
[12] Калашников С.Н., Калашников А.С., Коган Г.И. [и др.]. Производство зубчатых колес: Справочник. Б.А. Тайц, ред. 3-е изд., перераб. и доп., Москва, Машиностроение, 1990, 464 с.
[13] Тайц Б.А. Точность и контроль зубчатых передач. Ленинград, Машиностроение, 1978, 137 с.
[14] Калашников С.Н., Калашников А.С. Зубчатые колеса и их изготовление. Москва, Машиностроение, 1983, 264 с.
[15] Пономарев В.П., Батов А.С., Захаров А.В. [и др.]. Конструкторско-техноло-гическое обеспечение качества деталей машин. Москва, Машиностроение, 1984, 184 с.
[16] Жедь О.В., Копылов В.В. Влияние формы отверстия зубчатого венца на его предварительное напряженное состояние при сборке с базовой деталью. Часть 1. Грузовик, 2017, № 12, с. 14–15.
[17] Жедь О.В., Копылов В.В. Влияние формы отверстия зубчатого венца на его предварительное напряженное состояние при сборке с базовой деталью. Часть 2. Грузовик, 2018, № 1, с. 18–22.
[18] Рогов В.А., Жедь О.В. Влияние предварительного напряженного состояния зубчатого венца вследствие натяга с базовой деталью в расчетах на изгибную прочность зуба. Технология машиностроения, 2018, № 8, с. 31–39.
[19] Zhed O., Koshelenko A., Khishova K. The effect of the stressed state of the ring gear due to interference with the base part in calculating the flexural strength of the tooth. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, Vol. 709, Issue 2, рр. 022035-1–022035-8. DOI: 10.1088/1757-899X/709/2/022035
[20] Серков А.С. Внедрение универсальной оснастки в процесс шлифования отверстия и торца заготовки сателлита. Известия тульского государственного университета. Технические науки, 2020, № 4, с. 316–320.
[21] Серков А.С., Масягин В.Б., Серкова Л.Б. Оптимизация технологии производства шестерней, зубчатых колес, сателлитов. Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2021, № 4, с. 134–139.
[22] Клепиков В.В. Повышение качества центрирования зубчатых колес. Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2005, № 2, с. 44. Avtomash.ru URL: http://www.avtomash.ru/gur/2005/20050244.htm (дата обращения: 31.03.2021).
[23] Клепиков В.В. Центрирование зубчатых колес по эвольвентному шлицевому профилю базового отверстия. Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2004, № 12, с. 46. Avtomash.ru URL: http://www.avtomash.ru/gur/2004/20041246.htm (дата обращения: 31.03.2021).
[24] Маликов А.А., Малахов Г.В., Михайлов А.В. Определение параметров зубчатого венца заготовок с предварительно оформленными зубьями. Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2017, № 8-1, с. 344–353.
[25] Рогов В.А., Кошеленко А.С., Хишова Е.С. Исследование напряженного состояния зубчатого венца на оптических моделях от сил зажима в самоцентрирующем патроне. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования, 2015, № 4, с. 29–37.
[26] Рогов В.А., Кошеленко А.С., Хишова Е.С. Исследование методом фотомеханики напряженно-деформированного состояния зубчатого венца, вызванного зажимом в самоцентрирующем патроне при механической обработке. Вестник МГТУ «Станкин», 2015, № 4 (35), с. 36–41.
[27] Рогов В.А., Кошеленко А.С., Жедь О.В., Хишова Е.С. Исследование методом фотомеханики напряженно-деформированного состояния зубчатого венца от сил зажима в самоцентрирующем патроне на этапах механической обработки. Грузовик, 2016, № 2, c. 19–22.
[28] Рогов В.А., Кошеленко А.С., Хишова Е.С. Исследование напряженного состояния зубчатого венца на оптических моделях от сил зажима в самоцентрирующем патроне. Технология машиностроения, 2016, № 3, с. 10–14.
[29] Серков А.С., Масягин В.Б., Серкова Л.Б. Исследование напряженно-дефор-мированного состояния заготовки зубчатого колеса на математических моделях. Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2020, № 5, с. 362–373.
[30] Серков А.С., Масягин В.Б., Артюх Р.Л., Серкова Л.Б., Акимов В.В. Исследование напряженно-деформированного состояния заготовки зубчатого колеса с применением математических моделей в зависимости от сил зажима в 3-х и 6-ти кулачковых самоцентрирующих патронах. Омский научный вестник, 2020, № 4 (172), с. 13–18.
[31] Серков А.С. Зависимость силы закрепления зубчатого колеса при шлифовании центрального отверстия. Известия Тульского государственного университета: Технические науки, 2023, № 7, с. 278–289.
[32] Серков А.С., Масягин В.Б., Серкова Л.Б. Разработка графической методики расчета конструктивных элементов для закрепления зубчатых колес. Известия Тульского государственного университета: Технические науки, 2021, № 5, с. 389–397.
[33] Серков А.С., Масягин В.Б. Расчет диаметра роликов при закреплении по зубьям. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2022617841 Российская Федерация. № 2022616889; заявл. 19.04.2022; рег. 26.04.2022.
[34] Серков А.С., Серкова Л.Б., Масягин В.Б. Шестикулачковый самоцентрирующий спирально-реечный патрон. Пат. № 201747 Российская Федерация, 2020, бюл. № 1, 5 с.