Патрина Т.А., Степанов С.К. Расчеты на прочность конического редуктора при напряжениях, переменных во времени // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2024. № 2(60). С. 5-23. DOI: https://doi.org/10.37972/chgpu.2024.60.2.001. EDN: XWGILD.

Автор(ы)

Патрина Т.А. — Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

Степанов С.К. — Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

Название статьи

Расчеты на прочность конического редуктора при напряжениях, переменных во времени

Название (англ.): Strength calculations of the conical gearbox at stresses variable over time

Индекс(ы) УДК

531: 004.942

DOI

10.37972/chgpu.2024.60.2.001

EDN

XWGILD

Ключевые слова

механика деформированного твердого тела; теория механизмов и машин; усталостное разрушение; прочность материалов при переменных напряжениях; трехмерное проектирование в Компас 3D V.21; CAE-система APM WinMachine; статический и динамический прочностной анализ материалов по контактным напряжениям и напряжениям при изгибе

Аннотация

Авторами статьи выполнен проверочный расчет на контактную выносливость поверхностей зубьев и выносливость на изгиб конического косозубого редуктора с учетом динамической нагрузки. Редуктор применяется в агротехнике для преобразования крутящего момента, изменения частоты вращения и передачи его другим агрегатам. В статье представлен анализ результатов прочностного расчета деталей механизма с применением компьютерного моделирования усталостного разрушения в САПР Компас 3D, CAE-системе APM WinMachine, начиная c возникновения первых микротрещин на поверхности, внутри деталей и заканчивая разрушением от усталости. Прочностные свойства деталей зависят от геометрических размеров, состояния поверхности, способа обработки поверхностей и ряда других факторов. Предложенная авторами статьи методика прочностного анализа на основе динамических расчетов максимальных, контактных и изгибных напряжений, переменных во времени в материалах деталей редуктора с учетом состояния поверхности зубьев в процессе эксплуатации, с применением аналитических и компьютерных методов позволяет уменьшить вероятность зарождения усталостных трещин, остановить их дальнейший рост.

Даты

Поступила: 11.07.2024; Принята: 29.11.2024; Опубликована: 18.12.2024

Страницы

5-23

Полная версия статьи

Скачать PDF

QR-код EDN

1. Кормилицын О. П., Шукейло Ю. А. Механика материалов и структур нано- и микротехники. М.: Академия, 2008. 224 с. ISBN: 978-5-7695-4093-6 EDN: QJTCTT
2. Кузнецов В. В., Рубцов Э. Р., Шкуряков Н. П. Материаловедение. Железоуглеродистые сплавы. Строение. Структура. Свойства: учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ 2013. 80 с.
3. Морозова М. Р., Орлов М. Р. Исследование причин разрушения зубчатых колес в процессе эксплуатации // Авиационные материалы и технологии. 2015. № S1. С. 37-38. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-S1-37-48 EDN: VKAIOL
4. Пономарев С. Д., Видерман В. Л., Лихарев К. К., Макушин В. М., Малинин Н. Н., Федосьев В. И. Основы современных методов расчета на прочность в машиностроении. М.: Машгиз, 1952. 884 с.
5. Ткачев Е. С., Федорова И. Ф. Влияние температуры отпуска на механические свойства стали 11Х9К3В2НМАФБР // XV международная научно-техническая Уральская школасеминар металловедов-молодых ученых (Екатеринбург, 8-12 декабря 2014 г.): сб. науч. тр. Екатеринбург, 2014. С. 315-317.
6. Кайбышев Р. О., Скоробогатых В. Н., Щенкова И. А. Новые стали мартенситного класса для тепловой энергетики. Жаропрочные свойства // ФММ. 2010. Т. 109. С. 200-215. EDN: LOIWVD
7. Abe F., Taneike M., Sawada K. Alloy design of creep resistant 9Cr steel using a dispersion of nano-sized carbonitrides // Int. J. Pressure Vessels Piping. 2007. Vol. 84. P. 3-12. DOI: 10.1016/j.ijpvp.2006.09.003
8. Fedorova I., Kipeliva A., Belyakov A., Kaibyshev R. Microstructure evolution in an advanced 9pct Cr martensitic steel during creep at 650°C // Metall. Mater. Trans. A. 2012. Vol. 44. P. 128-135. DOI: 10.1007/s11661-012-1182-9 EDN: UEGWHZ
9. Мельников П. А., Пахоменко А. Н. Расчет и проектирование цилиндрических зубчатых передач: метод. указания к выполнению курсовой работы по дисциплине "Детали машин". Тольятти: Изд-во ТГУ, 2004. 63 с.
10. Первицкий Ю. Д. Расчет и конструирование точных механизмов. Л.: Машиностроение, 1976. 456 с.
11. Воробьев С. В., Кормилицын О. П., Лобачева Д. А., Степанов С. К., Патрина Т. А. Расчет основных кинематических параметров и проектирование приборных механизмов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ 2020. 57 с.
12. Чернавский С. А., Боков К. Н., Черний И. М., Ицкович Г. М., Козинцов В. П. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие для учащихся К93 машиностроительных специальностей техникумов. М.: Машиностроение, 1988. 416 с.
13. Кузьмин А. В., Чернин И. М., Козинцов Б. С. Расчеты деталей машин. Справочное пособие. Изд. 3-е, перераб. и доп. Минск: ВЫШЭЙШАЯ ШКОЛА, 1986. 400 с.

1. Kormilitsyn O.P., Shukeilo Yu.A. Mechanics of Materials and Structures in Nano- and Microtechnology. Moscow, Akademiya Publ., 2008. 224 p. ISBN: 978-5-7695-4093-6. EDN: QJTCTT. (In Russian).
2. Kuznetsov V.V., Rubtsov E.R., Shkuryakov N.P. Materials Science. Iron–Carbon Alloys: Constitution, Structure, and Properties. Textbook. St. Petersburg, Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI” Publ., 2013. 80 p. (In Russian).
3. Morozova M.R., Orlov M.R. Investigation of the causes of gear failure during operation. Aviatsionnye Materialy i Tekhnologii, 2015, no. S1, pp. 37–38. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-S1-37-48. EDN: VKAIOL. (In Russian).
4. Ponomarev S.D., Viderman V.L., Likharev K.K., Makushin V.M., Malinin N.N., Fedos'ev V.I. Fundamentals of Modern Strength-Calculation Methods in Mechanical Engineering. Moscow, Mashgiz Publ., 1952. 884 p. (In Russian).
5. Tkachev E.S., Fedorova I.F. Effect of tempering temperature on the mechanical properties of 11Kh9K3V2NMAFBR steel. XV Mezhdunarodnaya Nauchno-Tekhnicheskaya Ural'skaya Shkola-Seminar Metallovedov–Molodykh Uchenykh, Yekaterinburg, December 8–12, 2014. Yekaterinburg, 2014, pp. 315–317. (In Russian).
6. Kaibyshev R.O., Skorobogatykh V.N., Shchenkova I.A. New martensitic steels for thermal power engineering: Heat-resistant properties. Fizika Metallov i Metallovedenie, 2010, vol. 109, pp. 200–215. EDN: LOIWVD. (In Russian).
7. Abe F., Taneike M., Sawada K. Alloy design of creep-resistant 9Cr steel using a dispersion of nanosized carbonitrides. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 2007, vol. 84, pp. 3–12. DOI: 10.1016/j.ijpvp.2006.09.003.
8. Fedorova I., Kipeliva A., Belyakov A., Kaibyshev R. Microstructure evolution in an advanced 9 pct Cr martensitic steel during creep at 650 °C. Metallurgical and Materials Transactions A, 2012, vol. 44, pp. 128–135. DOI: 10.1007/s11661-012-1182-9. EDN: UEGWHZ.
9. Mel'nikov P.A., Pakhomenko A.N. Calculation and Design of Cylindrical Gear Transmissions: Guidelines for Course Work in the Machine Elements Discipline. Tolyatti, Tolyatti State University Publ., 2004. 63 p. (In Russian).
10. Pervitskii Yu.D. Calculation and Design of Precision Mechanisms. Leningrad, Mashinostroenie Publ., 1976. 456 p. (In Russian).
11. Vorob'ev S.V., Kormilitsyn O.P., Lobacheva D.A., Stepanov S.K., Patrina T.A. Calculation of Basic Kinematic Parameters and Design of Instrument Mechanisms. St. Petersburg, Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI” Publ., 2020. 57 p. (In Russian).
12. Chernavskii S.A., Bokov K.N., Chernii I.M., Itskovich G.M., Kozintsov V.P. Course Design of Machine Elements: Textbook for Students of Mechanical-Engineering Specialties at Technical Schools. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1988. 416 p. (In Russian).
13. Kuz'min A.V., Chernin I.M., Kozintsov B.S. Calculations of Machine Elements: Reference Manual. 3rd rev. and enl. ed. Minsk, Vysheishaya Shkola Publ., 1986. 400 p. (In Russian).

Авторские права и лицензия

© 2024 Автор(ы). Статья публикуется в открытом доступе на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» 4.0 Всемирная (CC BY 4.0), которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего указания авторства. Авторские права на статью сохраняются за авторами.