АНАЛІЗ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ЗУБЧАСТОГО ЗАЧЕПЛЕННЯ ШЕСТЕРЕННОГО НАСОСУ В ПРОГРАМНОМУ КОМПЛЕКСІ ANSYS
DOI:
https://doi.org/10.18372/0370-2197.1(106).19820Ключові слова:
моделювання, зубчасте зачеплення, напружено-деформований стан, шестеренний насосАнотація
Метою роботи була оцінка напружено-деформованого стану в зоні зачеплення зубців при терті при моделюванні зубчатого зачеплення шестеренного насосу в ANSYS Workbench. Встановлено, що при збільшенні контактного напруження за Герцем з 180 до 555 МПа глибина зони розподілу еквівалентних напружень по Мізесу та глибина локалізації максимальних еквівалентних напружень по Мізесу зростає на 20% та 23% відповідно. Аналіз епюр дотичних напружень (τxy) у поперечному перерізі зубців свідчить, що в зоні контакту дотичні напруження змінюються за величиною та знаком. Епюри мають два екстремуми, причому, величина максимальних напружень на випереджаючій поверхні (початковій головці зуба шестерні) приблизно на 10-15% нижче напружень на відстаючій поверхні (початковій ніжці зубця колеса). Встановлено високі розбіжності в визначенні максимальних дотичних напружень в симуляційній моделі зубчастого зачеплення в умовах кочення з проковзуванням за формулою Беляєва та при моделюванні. Запропоновано розрахункові формули визначення величини і знаку максимальних дотичних напружень в зоні зачеплення зубців з найбільшим проковзуванням, які узгоджуються з результатами моделювання методом скінченних елементів.
Посилання
Voroncov B., Dolja A. Pіdvishhennja stіjkostі ta poverhnevoї tverdostі zubchastih kolіs іonnim azotuvannjam. Materіali Mіzhnarodnoї naukovo-praktichnoї іnternet-konferencії «Tendencії ta perspektivi rozvitku nauki і osvіti v umovah globalіzacії»: Zb. nauk. prac'. Perejaslav, 2019. Vip. 52. S. 426-428
Gasanov M.І., Klochko O.O., Zakovorotnij O.Ju., Permіnov Є.V. Tehnologіchnij reglament optimіzacії sistem vіdnovlennja funkcіonal'nih vlastivostej velikogabaritnih vіdkritih zubchatih peredach. Vіsnik Nacіonal'nogo tehnіchnogo unіversitetu «HPІ». Serіja: Tehnologії v mashinobuduvannі (Bulletin of the National Technical University «KhPI». Series: Techniques in a machine industry): zb. nauk. pr.: Nacіonal'nij tehnіchnij unіversitet «Harkіvs'kij polіtehnіchnij іnstitut». Harkіv : NTU «HPІ», 2018. № 6 (1282) 2018. S. 107–112.
Іmіtacіjne modeljuvannja v zadachah mashinobudіvnogo virobnictva: navch. pos. / za red. O. M. Shelkovogo. ‒ Harkіv : NTU «HPІ», 2019. 500 s. http://library.kpi.kharkov.ua/files/imitaciyne_modelyuvannya.pdf
Vasil'єva O.E., Chaliĭ D.O., Pridatko O.V. Analіz metodіv pokrashhennja roboti zubchastih peredach reduktorіv zagal'nogo priznachennja. Materіali ІІІ vseukraїns'koї naukovo-praktichnoї іnternet-konferencії «Suchasnіst'. nauka, chas. Vzaєmodіja ta vzaєmovpliv». Kiїv, 22-24 listopada 2007. S. 64-67.
Klimenko O.D., Muravinec' Ju.V., Puc' V.S. Pіdvishhennja nadіjnostі zubchastih peredach. Naukovі notatki. 2022. №. 74. S. 140-144. https://doi.org/10.36910/775.24153966.2022.74.23
Casaroli А., Boniardi М., Conrado Е. et al.Mechanical and metallurgical characterization of contact fatigue mechanisms in ADI spur gears. Engineering Failure Analysis. 2024. Vol. 165. 108775. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2024.108775
Aulin V., Lysenko S., Grinkiv A. et al. Stress-strain State of the Surface Layer of Parts During the Implementation of Tribotechnical Running-in and Recovery Technologies. Central'noukraїns'kij naukovij vіsnik: Tehnіchnі nauki. 2019. № 1 (32). С.103-113. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2019.1(32).103-113
Aulіn V. V. Tribofіzichnі osnovi pіdvishhennja znosostіjkostі detalej ta robochih organіv sіl's'kogospodars'koї tehnіki: dis. d-ra. tehn. nauk : 05.02.04 / KNTU. Kіrovograd, 2014. 447 s.
Suh N. P. The delamination theory of wear. Wear. 1973. Vol. 25, Is. 1. Р. 111-124. https://doi.org/10.1016/0043-1648(73)90125-7
Aulіn V.V., Grin'kіv A.V., Lisenko S.V., Lіvіc'kij O.M., Babіj A.V. Zakonomіrnostі vplivu visokomodul'nih napovnjuvachіv na rozpodіl polіv napruzhen' v poverhnevih sharah detalej mashin, vigotovlenih z polіmernih kompozitnih materіalіv. Central'noukraїns'kij naukovij vіsnik. Tehnіchnі nauki. 2022. Vip. 5(36)_І. S. 55-70. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2022.5(36).І.55-70
Marchenko D., Matvyeyeva K. Study of the Stress-Strain State of the Surface Layer During the Strengthening Treatment of Parts. Problems of Tribology. 2022. 27(3/105). Р. 82–88. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2022-105-3-82-88
Lyashenko I. Description of the Stationary Structural States of a Boundary Lubricant Making Use of the Relation between the Density-Modulation and Excess-Volume Order Parameters. Ukrainian Journal of Physics. 2021. 66(11), 993. https://doi.org/10.15407/ujpe66.11.993
Lyashenko I. A., Filippov A. E., Popov M., Popov V. L. Effect of stress nonhomogeneity on the shear melting of a thin boundary lubrication layer. Physical Review E. 2016. 94, 5. Р. 053002. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.94.053002
Vasil'ev A.Ju., Grabovskij A.V., Martynenko A.V. ta іn. Sopostavlenie raschetov kontaktnyh naprjazhenij v zubchatom zaceplenii po formule Gerca i metodom konechnyh jelementov. Vestnik Nac. tehn. un-ta "HPI" : sb. nauch. tr. Temat. vyp. : Problemy mehanicheskogo privoda. 2012. № 36. S. 20-24. https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/10579.
Hussein A.W., Abdullah M.Q. Experimental stress analysis of enhanced sliding contact spur gears using transmission photoelasticity and a numerical approach, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 2023. 237. P. 4316-4336. DOI: 10.1177/09544062231152158
Dolan T.J. Influence of certain variables on the stresses in gear teeth. J. Appl. Phys. 1941. 12. P.584-591. DOI:10.1063/1.1712943
Toman A. A., Abdullah M. Q. An analytical approach for predicting the fillet and contact stresses in symmetric and asymmetric spur gears under frictional mesh assumptions. Results in Engineering. 2024. Vol. 23. Р. 102391. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.102391
Mikosianchyk О. О., Pedan Y. V., Mnatsakanov R. G. et al. Analysis of models and methods for assessing the strength characteristics of polymer composite materials. Problems of friction and wear. 2023. 3 (100). С.15-29. https://doi.org/10.18372/0370-2197.3(100).17891
