RU2643309C1

RU2643309C1 - Damping element

Info

Publication number: RU2643309C1
Application number: RU2016140428A
Authority: RU
Inventors: Егор Викторович Кожаринов; Дмитрий Владимирович Калинин; Юрий Моисеевич Темис; Виктор Васильевич Голованов
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2018-01-31

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention refers to mechanical engineering. Damping element for the bevel wheel is made in the form of the metal ring, which is installed with the ability to interact with the internal support surface. Metal ring is made with the rectangular cross-section and the transverse section. Axis of the internal cylindrical surface of the metal ring is parallel to the axis of its outer surface in the direction of the transverse section. Magnitude of the displacement V is determined by the ratio V=0.0388⋅d_n+b₁⋅δ.

EFFECT: simplified technology of production and assembly of the gear wheel with the annular damping element.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для гашения резонансных колебаний зубчатых колес в высоконагруженных зубчатых передачах, в частности в передачах центрального и углового приводов авиационных двигателей.The invention relates to mechanical engineering and can be used to damp the resonant vibrations of gears in highly loaded gears, in particular in gears of central and angular drives of aircraft engines.

Конические зубчатые передачи, применяемые в центральных и угловых приводах авиационных газотурбинных установок и трансмиссиях вертолетов, обладая низкой массой и габаритами, работают при высоких значениях угловых скоростей и передаваемого крутящего момента. Большинство разрушений конических зубчатых колес в авиационных приводах связаны с недостаточной усталостной прочностью обода зубчатого колеса, резонансные колебания которого возбуждаются полигармонической силой в зацеплении.Bevel gears used in central and angular drives of aircraft gas turbine plants and helicopter transmissions, having low mass and dimensions, operate at high angular velocities and transmitted torque. Most of the destruction of bevel gears in aircraft drives are associated with insufficient fatigue strength of the gear rim, the resonant vibrations of which are excited by the polyharmonic force in engagement.

При этом широкий диапазон применяемых зубчатых колес делает крайне затруднительной отстройку всех собственных частот колебаний обода конических колес из рабочего режимного диапазона, вследствие чего для снижения амплитуды резонансных колебаний зубчатых колес необходимо использовать демпфирующие устройства. Одним из эффективных способов снижения амплитуды резонансных колебаний зубчатых колес является применение демпферов сухого трения.At the same time, the wide range of gears used makes it extremely difficult to tune all natural frequencies of the bevel rim from the operating mode range, as a result of which damping devices must be used to reduce the amplitude of the resonant vibrations of the gears. One of the effective ways to reduce the amplitude of resonant vibrations of gears is the use of dry friction dampers.

Известен демпфирующий элемент для конического зубчатого колеса, выполненный в виде металлического кольца, установленного с возможностью взаимодействия с внутренней опорной поверхностью зубчатого колеса (заявка Японии №2012097760). В известном зубчатом колесе кольцевой демпфирующий элемент выполнен в виде диска, установленного между ступицей и внутренней поверхностью обода и жестко закреплен на несущей диафрагме, что обеспечивает снижение виброактивности зубчатого колеса.Known damping element for a bevel gear, made in the form of a metal ring mounted with the possibility of interaction with the inner supporting surface of the gear (Japanese application No. 2012097760). In the known gear wheel, the annular damping element is made in the form of a disk mounted between the hub and the inner surface of the rim and is rigidly fixed to the supporting diaphragm, which reduces the vibration activity of the gear.

Недостатком известного демпфирующего элемента является то, что он может воспринимать только радиальные нагрузки, поэтому гашение вибрации колеса в осевом и окружном направлениях осуществить невозможно.A disadvantage of the known damping element is that it can only absorb radial loads, therefore, damping the vibration of the wheel in the axial and circumferential directions is impossible.

Известен демпфирующий элемент для конического зубчатого колеса, выполненный в виде металлического кольца, установленного с возможностью взаимодействия с внутренней и боковой опорной поверхностью зубчатого колеса (заявка США 2016/0069416). В известном зубчатом колесе демпфирующий элемент выполнен в виде тарельчатой пружины, поджатой к торцевой поверхности зубчатого колеса.Known damping element for a bevel gear, made in the form of a metal ring mounted with the possibility of interaction with the inner and side supporting surface of the gear (application US 2016/0069416). In the known gear wheel, the damping element is made in the form of a Belleville spring, pressed against the end surface of the gear.

Такое выполнение демпфирующего устройства повышает габариты и массу вращающихся деталей, что ограничивает возможность применения таких устройств в зубчатых передачах авиационных приводов.This embodiment of the damping device increases the dimensions and mass of the rotating parts, which limits the possibility of using such devices in the gears of aircraft drives.

Известен демпфирующий элемент для конического зубчатого колеса, выполненный в виде металлического кольца, установленного с возможностью взаимодействия с внутренней опорной поверхностью зубчатого колеса, (авторское свидетельство СССР №1537932). Известный демпфирующий элемент выполнен пластинчатым и упругодеформируемым в перпендикулярном к его поверхности направлении для гашения вибрационных колебаний, возникающих в ободе.Known damping element for a bevel gear, made in the form of a metal ring mounted with the possibility of interaction with the inner supporting surface of the gear (copyright certificate of the USSR No. 1537932). The known damping element is made lamellar and elastically deformable in a direction perpendicular to its surface to damp vibrational vibrations arising in the rim.

Однако использование таких пластинчатых демпфирующих элементов в скоростных высоконагруженных передачах практически исключено в связи с малой надежностью и долговечностью их работы, поскольку вся энергия, выделяющаяся при совершении пластинчатой пружиной работы по демпфированию вибрационных колебаний обода, тратится на создание внутренних напряжений в пластинчатой пружине практически без отвода энергии во внешнюю среду.However, the use of such plate damping elements in high-speed high-speed gears is practically excluded due to the low reliability and durability of their operation, since all the energy released when the plate spring performs damping vibration vibrations of the rim is spent on creating internal stresses in the plate spring practically without energy removal into the external environment.

Известен демпфирующий элемент для конического зубчатого колеса, выполненный в виде металлического кольца, установленного с возможностью взаимодействия с внутренней опорной поверхностью зубчатого колеса (патент РФ №2567689). В известном зубчатом колесе демпфирующий элемент выполнен в виде лепесткового пластинчатого диска, установленного между ступицей и ободом и закрепленного внутренней частью на наружной поверхности ступицы, причем наружная часть каждого лепестка пластинчатого диска снабжена, по меньшей мере, двумя торообразными выступами, расположенными концентрично один относительно другого и взаимодействующими с внутренней поверхностью обода.Known damping element for a bevel gear made in the form of a metal ring mounted with the possibility of interaction with the inner supporting surface of the gear (RF patent No. 2567689). In the known gear wheel, the damping element is made in the form of a lamellar plate disk installed between the hub and the rim and fixed with an inner part on the outer surface of the hub, and the outer part of each lobe of the plate disk is provided with at least two toroidal protrusions located concentrically one relative to the other and interacting with the inner surface of the rim.

Гашение осевых колебаний обода происходит не за счет циклической упругой деформации лепесткового пластинчатого диска, а за счет силы сухого трения между поверхностями тороидальных выступов и внутренней конической поверхностью обода. Лепестковый пластинчатый диск при таком выполнении зубчатого колеса служит только для создания предварительного усилия между поверхностями тороидальных выступов и внутренней конической поверхностью обода и не подвержен циклическим знакопеременным высокоамплитудным нагрузкам от обода зубчатого колеса.The damping of the axial vibrations of the rim does not occur due to cyclic elastic deformation of the blade plate disc, but due to the dry friction force between the surfaces of the toroidal protrusions and the inner conical surface of the rim. The petal plate disk in this embodiment of the gear wheel serves only to create a preliminary force between the surfaces of the toroidal protrusions and the inner conical surface of the rim and is not subject to cyclic alternating high-amplitude loads from the gear rim.

К недостаткам известного зубчатого колеса следует отнести повышенные массогабаритные характеристики, связанные с выполнением демпфирующего элемента в виде пластинчатого диска с устройством для регулирования предварительного усилия прижатия его к внутренней поверхности обода.The disadvantages of the known gears include increased weight and size characteristics associated with the implementation of the damping element in the form of a plate disk with a device for regulating the preliminary force of pressing it against the inner surface of the rim.

Наиболее близким аналогом изобретения является демпфирующий элемент для конического зубчатого колеса, выполненный в виде металлического кольца, установленного с возможностью взаимодействия с внутренней опорной поверхностью зубчатого колеса, (Стандарт AGMA 937-А12 «Аэрокосмические конические зубчатые колеса», опубликованный Американской ассоциацией производителей зубчатых колес 25 октября 2012 г., стр. 36, фиг. 27а).The closest analogue of the invention is a damping element for a bevel gear made in the form of a metal ring mounted to interact with the inner bearing surface of the gear (AGMA Standard 937-A12 "Aerospace Bevel Gears" published by the American Association of Gear Manufacturers on October 25 2012, p. 36, Fig. 27a).

Известный демпфирующий элемент выполнен в виде набора пружинных колец, установленных в пазу с предварительным натягом, что позволяет повысить силу поджатия демпфирующего элемента к поверхности паза и тем самым обеспечить величину работы силы сухого трения, необходимую для эффективного снижения амплитуды колебаний обода зубчатого колеса.The known damping element is made in the form of a set of spring rings installed in the groove with a preload, which allows to increase the compressive force of the damping element to the groove surface and thereby provide the amount of work of the dry friction force necessary to effectively reduce the amplitude of vibration of the gear wheel rim.

Однако значение силы предварительного натяга можно увеличивать только до определенного предела, т.к. при высоких значениях удельного контактного давления относительное перемещение между элементами демпфера и поверхностью обода стремится к нулю и работа силы сухого трения становится незначительной. Поэтому дальнейшее повышение силы поджатия возможно только за счет увеличения ее центробежной составляющей путем уменьшения внутреннего диаметра кольцевого демпфирующего элемента.However, the value of the preload force can be increased only to a certain limit, because at high values of specific contact pressure, the relative displacement between the damper elements and the rim surface tends to zero and the work of the dry friction force becomes insignificant. Therefore, a further increase in the preload force is possible only by increasing its centrifugal component by reducing the inner diameter of the annular damping element.

При этом, как показали экспериментальные исследования, увеличение центробежной составляющей силы поджатия за счет уменьшения внутреннего диаметра кольцевого демпфирующего элемента сопровождается увеличением дисбаланса зубчатого колеса. Поэтому в процессе сборки зубчатой передачи, в которой используется зубчатое колесо с известным демпфирующим элементом, необходимо в обязательном порядке осуществлять балансировку зубчатого колеса в сборе с кольцевым демпфирующим элементом и последующую фиксацию кольцевого демпфера от проворота в пазу обода.Moreover, as experimental studies have shown, an increase in the centrifugal component of the compressive force due to a decrease in the inner diameter of the annular damping element is accompanied by an increase in the imbalance of the gear wheel. Therefore, in the process of assembling a gear transmission, in which a gear wheel with a known damping element is used, it is necessary to balance the gear assembly with the annular damping element and then fix the ring damper from turning into the groove of the rim.

Технической проблемой является сложность конструкция демпфирующего элемента и технологии его установки на зубчатое колесо, связанные с тем, что известное устройство требует обязательной балансировки зубчатого колеса в сборе с кольцевым демпфирующим элементом и последующей фиксации кольцевого демпфера от проворота относительно обода.The technical problem is the complexity of the design of the damping element and the technology of its installation on the gear wheel, due to the fact that the known device requires the balancing of the gear assembly with the annular damping element and the subsequent fixation of the ring damper from the rotation relative to the rim.

Техническим результатом изобретения является оптимизация формы кольцевого демпфера, позволяющей увеличить центробежную составляющую силы поджатия без повышения величины его дисбаланса.The technical result of the invention is the optimization of the shape of the annular damper, which allows to increase the centrifugal component of the compressive force without increasing its imbalance.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что демпфирующий элемент для конического зубчатого колеса выполнен в виде металлического кольца, установленного с возможностью взаимодействия с внутренней опорной поверхностью зубчатого колеса.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the damping element for the bevel gear is made in the form of a metal ring mounted with the possibility of interaction with the inner supporting surface of the gear.

Согласно изобретению металлическое кольцо выполнено с прямоугольным поперечным сечением и поперечным разрезом, ось внутренней цилиндрической поверхности металлического кольца параллельно смещена относительно оси его наружной поверхности в сторону поперечного разреза, причем величина смещения V определяется следующим соотношением:According to the invention, the metal ring is made with a rectangular cross-section and a transverse section, the axis of the inner cylindrical surface of the metal ring is parallelly shifted relative to the axis of its outer surface towards the transverse section, and the displacement value V is determined by the following ratio:

V=0,0388⋅d_н+b₁⋅δ, гдеV = 0.0388⋅d _n + b ₁ ⋅δ, where

d_н - диаметр наружной цилиндрической поверхности металлического кольца;d _n - the diameter of the outer cylindrical surface of the metal ring;

b₁ - коэффициент пропорциональности максимально допустимой величины дисбаланса, равный 0,0077 г^-1;b ₁ - the proportionality coefficient of the maximum allowable imbalance equal to 0.0077 g ^-1 ;

δ - величина максимально допустимого дисбаланса зубчатого колеса, г⋅мм,δ is the value of the maximum allowable imbalance of the gear, g⋅mm,

а диаметр внутренней цилиндрической поверхности металлического кольца d_вн определяется следующим соотношением:and the diameter of the inner cylindrical surface of the metal ring d _VN is determined by the following ratio:

d_вн=d_н(1,25-1,05λ),d _int = d _n (1.25-1.05 λ),

где λ - безразмерный коэффициент, зависимый от заданного значения силы поджатия демпфера и выбираемый в диапазоне 0,21-0,35.where λ is a dimensionless coefficient that depends on a given value of the compression force of the damper and is selected in the range of 0.21-0.35.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что оптимизация формы кольцевого демпфирующего элемента позволяет с одной стороны за счет подбора величины смещения V ограничить величину дисбаланса зубчатого колеса в сборе с демпфирующим элементом, а с другой стороны, определяя при проектировании требуемый диаметр внутренней цилиндрической поверхности металлического кольца, обеспечить необходимое значение силы поджатия кольцевого демпфера к опорной поверхности зубчатого колеса при его работе, что упрощает технологию производства демпфирующего элемента и процесс установки его на зубчатое колесо без предварительного его поджатия и фиксации.The technical result of the invention is achieved due to the fact that the optimization of the shape of the annular damping element allows, on the one hand, by selecting the displacement value V to limit the imbalance of the gear assembly with the damping element, and on the other hand, determining the required diameter of the inner cylindrical surface of the metal ring during design to provide the necessary value of the force of compression of the annular damper to the supporting surface of the gear during its operation, which simplifies the technology of duction of the damping element and the process of installing it on toothed wheel without its preload and locking.

Сущность изобретения поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 представлен общий вид кольцевого демпфирующего элемента;in FIG. 1 is a perspective view of an annular damping element;

на фиг. 2 представлены две проекции конического зубчатого колеса с демпфирующим элементом, установленным с помощью кольцевой планки;in FIG. 2 shows two projections of a bevel gear with a damping element mounted using an annular bar;

на фиг. 3 представлены две проекции конического зубчатого колеса с демпфирующим элементом, установленным с помощью ограничителей, выполненных в виде скобы;in FIG. 3 shows two projections of a bevel gear with a damping element mounted using stops made in the form of a bracket;

на фиг. 4 представлена номограмма зависимости силы поджатия демпфера F_п от диаметра внутренней цилиндрической поверхности d_вн;in FIG. 4 shows a nomogram of the dependence of the pressing force of the damper F _p on the diameter of the inner cylindrical surface d _int ;

на фиг. 5 представлены графики амплитудно-частотных характеристик зубчатого колеса по напряжениям во впадине в области резонансных колебаний.in FIG. 5 shows graphs of the amplitude-frequency characteristics of the gear wheel according to the stresses in the cavity in the region of resonant vibrations.

Демпфирующий элемент для конического зубчатого колеса 1 (фиг. 2 и 3) выполнен в виде металлического кольца 2 с прямоугольным поперечным сечением 3 и поперечным разрезом 4 и установлен с возможностью взаимодействия с внутренней опорной поверхностью 5 зубчатого колеса 1.The damping element for the bevel gear 1 (Fig. 2 and 3) is made in the form of a metal ring 2 with a rectangular cross section 3 and a cross section 4 and is installed with the possibility of interaction with the inner bearing surface 5 of the gear 1.

Металлическое кольцо 2 выполнено с поперечным разрезом 4 (фиг. 1), ширина которого выбирается исходя из условий его свободной установки (без предварительного натяга) на внутренней цилиндрической опорной поверхности 5 зубчатого колеса 1, причем диаметр наружной поверхности 6 металлического кольца 2 равен диаметру внутренней опорной поверхности 5 зубчатого колеса 1.The metal ring 2 is made with a transverse section 4 (Fig. 1), the width of which is selected based on the conditions of its free installation (without preload) on the inner cylindrical supporting surface 5 of the gear wheel 1, and the diameter of the outer surface 6 of the metal ring 2 is equal to the diameter of the internal supporting surface 5 of gear 1.

Металлическое кольцо 2 выполнено с переменной площадью поперечного сечения, увеличивающейся от поперечного разреза 4 к противоположной стороне металлического кольца 2. Изменение площади поперечного сечения металлического кольца 2 достигается тем, что ось 7 внутренней цилиндрической поверхности 8 металлического кольца 2 параллельно смещена относительно оси 9 его наружной поверхности 6 в сторону поперечного разреза 4.The metal ring 2 is made with a variable cross-sectional area, increasing from the cross-section 4 to the opposite side of the metal ring 2. The change in the cross-sectional area of the metal ring 2 is achieved by the fact that the axis 7 of the inner cylindrical surface 8 of the metal ring 2 is parallel offset from the axis 9 of its outer surface 6 towards the cross section 4.

Величина смещения V определяется следующим соотношением:The magnitude of the displacement V is determined by the following relationship:

V=0,0388⋅d_н+b₁⋅δ, гдеV = 0.0388⋅d _n + b ₁ ⋅δ, where

d_н - диаметр наружной цилиндрической поверхности 6 металлического кольца;d _n - the diameter of the outer cylindrical surface 6 of the metal ring;

δ - величина максимально допустимого дисбаланса зубчатого колеса, г⋅мм.δ is the value of the maximum allowable imbalance of the gear, g⋅mm.

Коэффициент b₁ определяется при помощи регрессионной модели, описывающей связь параметров демпфера d_вн и V с величиной дисбаланса зубчатого колеса с демпфером δ_д при условии равенства дисбаланса зубчатого колеса с демпфером и максимально допустимой величиной дисбаланса зубчатого колеса δ.The coefficient b _{1 is} determined using a regression model that describes the relationship between the parameters of the damper d _vn and V with the size of the gear unbalance with the damper δ _d provided that the gear unbalance with the damper is equal to the maximum allowable gear imbalance δ.

Величина дисбаланса зубчатого колеса с демпфером определяется по следующей формуле:The imbalance of the gear with the damper is determined by the following formula:

, где

where

n - количество элементов модели демпфера;n is the number of elements of the damper model;

m_i - масса элемента с номером i;m _i is the mass of the element with number i;

y_i - координата центра масс элемента с номером i.y _i is the coordinate of the center of mass of element i.

Диаметр внутренней цилиндрической поверхности 8 металлического кольца d_вн определяется следующим соотношением:The diameter of the inner cylindrical surface 8 of the metal ring d _int is determined by the following ratio:

d_вн=d_н(1,25-1,05λ), гдеd _int = d _n (1.25-1.05λ), where

λ - безразмерный коэффициент, зависимый от заданного значения силы поджатия демпфера и выбираемый в диапазоне 0,21-0,35.λ is a dimensionless coefficient that depends on a given value of the compression force of the damper and is selected in the range of 0.21-0.35.

Металлическое кольцо 2 демпфирующего элемента фиксируется на цилиндрической опорной поверхности 5 зубчатого колеса 1 с помощью прижимного кольца 10 (фиг. 2) или отдельных скоб 11, установленных равномерно по окружности боковой поверхности зубчатого колеса 1 (фиг. 3).The metal ring 2 of the damping element is fixed on the cylindrical bearing surface 5 of the gear 1 using the clamping ring 10 (Fig. 2) or individual brackets 11 mounted evenly around the circumference of the side surface of the gear 1 (Fig. 3).

В процессе работы зубчатого колеса 1 поджатие металлического кольца 2 демпфирующего элемента к внутренней цилиндрической поверхности 5 зубчатого колеса 1 осуществляется за счет центробежной силы. Величина возбуждающей силы F_a, действующей на зубчатое колесо, определяется следующим соотношением:In the process of operation of the gear 1, the compression of the metal ring 2 of the damping element to the inner cylindrical surface 5 of the gear 1 is carried out by centrifugal force. The magnitude of the exciting force F _a acting on the gear is determined by the following ratio:

, где

where

K_д - коэффициент динамичности передачи, определяемый посредством динамического моделирования;K _d - dynamic transmission coefficient, determined by dynamic modeling;

М_кр - крутящий момент на зубчатом колесе;M _cr - torque on the gear wheel;

d_m - средний делительный диаметр конического зубчатого венца;d _m is the average pitch diameter of the bevel gear;

α_n, ϕ, β_m - установочные углы конического зубчатого зацепления.α _n , ϕ, β _m - the installation angles of the bevel gear.

При возникновении колебаний в ободе зубчатого колеса 1 по собственным формам между контактирующими поверхностями металлического кольца 2 и зубчатого колеса 1 возникает сила сухого трения, работа которой рассеивает энергию колебаний в окружающую среду через тепло, за счет чего обеспечивается снижение амплитуды резонансных колебаний зубчатого колеса. Так как сухое трение является амплитудно-зависимым, оптимальные параметры демпфера сухого трения должны определяться в зависимости от величины амплитуды действующей возбуждающей силы.When vibrations occur in the rim of the gear wheel 1 in its own forms between the contacting surfaces of the metal ring 2 and the gear wheel 1, a dry friction force arises, the work of which dissipates the vibration energy into the environment through heat, thereby reducing the amplitude of the resonant vibrations of the gear wheel. Since dry friction is amplitude-dependent, the optimal parameters of the dry friction damper should be determined depending on the magnitude of the amplitude of the acting exciting force.

Полученные в результате динамического моделирования данные о зависимости величины удельной амплитуды А_уд вынужденных колебаний зубчатого колеса от нормированной силы поджатия F_п металлического кольца 2 при различных значениях амплитуды возбуждающей силы F_a показаны на фиг 4.The data obtained as a result of dynamic modeling on the dependence of the specific amplitude A_beats forced vibrations of the gear from the normalized compressive force F_P metal ring 2 at various values of the amplitude of the exciting force F_a shown in FIG. 4.

Оптимальная по критерию максимального снижения амплитуды вынужденных колебаний зубчатого колеса сила поджатия F_п кольцевого демпфирующего элемента 6 определяется по формуле:Optimal criterion for the maximum reduction in the amplitude of the forced vibrations of the gear wheel compressive force F _{p the} annular damping element 6 is determined by the formula:

F_п=0,6M_кр/d_m+c₁F_a ²+c₂F_a, гдеF _p = 0.6 M _cr / d _m + c ₁ F _a ² + c ₂ F _a , where

c₁=0,0361 H^-1 - коэффициент пропорциональности квадрата амплитуды возбуждающей силы,c ₁ = 0,0361 H ^-1 is the proportionality coefficient of the square of the amplitude of the exciting force,

с₂=41,3 - коэффициент пропорциональности амплитуды возбуждающей силы.with ₂ = 41.3 is the coefficient of proportionality of the amplitude of the exciting force.

При проектировании металлического кольца 2 значение диаметра d_него наружной цилиндрической поверхности 6, равного диаметру цилиндрической опорной поверхности 5 зубчатого колеса 1, определяется по формуле:When designing a metal ring 2, the diameter d _{n of} its outer cylindrical surface 6, equal to the diameter of the cylindrical bearing surface 5 of the gear 1, is determined by the formula:

d_н=0,95⋅d_m.d _n = 0.95⋅d _m .

Величина диаметра d_вн внутренней поверхности 8 металлического кольца 2 может быть получена расчетным путем по следующей формуле:The diameter d _ext inner surface 8 of the metal ring 2 can be obtained by calculation using the following formula:

d_вн=1,05⋅d_m+a ₁F_п ²+a ₂F_п, гдеd _ext = 1,05⋅d _m + a ₁ F _n ² F ₂ + a _n, where

a ₁=-6⋅10^-7 мм/Н² - коэффициент пропорциональности квадрата амплитуды силы поджатия; a ₁ = -6⋅10 ^-7 mm / N ² is the coefficient of proportionality of the square of the amplitude of the force of preload;

а ₂=1,8⋅10^-3 мм/Н - коэффициент пропорциональности амплитуды силы поджатия. and ₂ = 1.8⋅10 ^-3 mm / N is the proportionality coefficient of the amplitude of the preload force.

При проектировании величина диаметра d_вн может быть определена в соответствии со следующим соотношением:When designing, the diameter d _dn can be determined in accordance with the following ratio:

d_вн=d_н(1,25-1,05λ), гдеd _int = d _n (1.25-1.05λ), where

λ=a ₁F_п ²+a ₂F_п и его значение выбирается в диапазоне 0,21-0,35.λ = a ₁ F _p ² + a ₂ F _p and its value is selected in the range of 0.21-0.35.

Оптимальность указанного диапазона значений d_вн подтверждается полученными экспериментальным путем амплитудно-частотными характеристиками зубчатого колеса по напряжениям во впадине в области резонансных колебаний, приведенными на фиг. 5.The optimality of the indicated range of values of d _{vn is} confirmed by experimentally obtained amplitude-frequency characteristics of the gear wheel according to the stresses in the cavity in the region of resonant vibrations shown in FIG. 5.

С целью снижения динамических нагрузок, действующих на коническое зубчатое колесо в процессе эксплуатации, при проектировании демпфирующего элемента вводится ограничение по его дисбалансу относительно оси вращения зубчатого колеса в виде заданной величины максимально допускаемого дисбаланса δ.In order to reduce the dynamic loads acting on the bevel gear during operation, when designing the damping element, a restriction is introduced on its imbalance relative to the axis of rotation of the gear in the form of a given value of the maximum allowable imbalance δ.

Демпфер сухого трения не должен вносить в конструкцию дисбаланс, превышающий его максимально допускаемое значение для зубчатого колеса. Данное условие выполняется путем подбора величины смещения V оси 7 внутренней цилиндрической поверхности 8 кольцевого демпфирующего элемента относительно оси 9 его наружной поверхности 6 в сторону поперечного разреза 4.The dry friction damper must not introduce an imbalance in the design that exceeds its maximum permissible value for the gear. This condition is satisfied by selecting the displacement value V of the axis 7 of the inner cylindrical surface 8 of the annular damping element relative to the axis 9 of its outer surface 6 towards the transverse section 4.

Выбор оптимальной формы кольцевого демпфирующего элемента сухого трения позволяет упростить технологию производства и сборки зубчатого колеса с обеспечением снижения динамических нагрузок при работе зубчатого колеса в области резонансных колебаний.The choice of the optimal shape of the annular damping element of dry friction allows us to simplify the technology of production and assembly of the gear wheel while ensuring a reduction in dynamic loads during operation of the gear wheel in the region of resonant vibrations.

Claims

Демпфирующий элемент для конического зубчатого колеса, выполненный в виде металлического кольца, установленного с возможностью взаимодействия с внутренней опорной поверхностью зубчатого колеса, отличающийся тем, что металлическое кольцо выполнено с прямоугольным поперечным сечением и поперечным разрезом, ось внутренней цилиндрической поверхности металлического кольца параллельно смещена относительно оси его наружной поверхности в сторону поперечного разреза, причем величина смещения V определяется следующим соотношением:A damping element for a bevel gear made in the form of a metal ring mounted to interact with the internal supporting surface of the gear, characterized in that the metal ring is made with a rectangular cross section and a transverse section, the axis of the inner cylindrical surface of the metal ring is parallel offset from its axis the outer surface in the direction of the transverse section, and the magnitude of the displacement V is determined by the following ratio:

V=0,0388⋅d_н+b₁⋅δ, гдеV = 0.0388⋅d _n + b ₁ ⋅δ, where

d_н - диаметр наружной цилиндрической поверхности металлического кольца, мм;d _n - the diameter of the outer cylindrical surface of the metal ring, mm;

d_вн=d_н(l,25-l,05λ),d _int = d _n (l, 25-l, 05λ),