Проблемы динамики авиационных зубчатых передач

Аннотация

Актуальность исследования динамики зубчатых передач повышается с развитием конструкций редукторных приводов - увеличением их быстроходности и повышением удельной передаваемой нагрузки. В стандартизованных методиках вопрос оценки динамических нагрузок в зубчатых передачах рассматривается ограниченно и требует значительной доработки. В статье описываются известные типы поломок и последствия высокой динамической нагруженности при работе редукторов авиационных двигателей. Проведен обзор существующих методик оценки динамики редукторов, а также предложен оригинальный подход к моделированию динамических процессов в зубчатых передачах, определению динамических нагрузок и собственных частот колебаний, сформированный на опыте исследования поломок и доводки высоконагруженных авиационных зубчатых колес. Сформулированы рекомендации по снижению виброактивности зубчатых передач на этапе проектирования, а также качественные подходы к анализу технического состояния трансмиссий на основе методов вибродиагностики. Описана динамическая модель цилиндрической зубчатой передачи, рассматривающая в качестве основного источника возбуждения крутильных колебаний и динамических нагрузок переменную жесткость зацепления. Расчет функции жесткости зацепления пары зубчатых колес с помощью метода конечных элементов позволяет оценивать влияние параметров геометрии зубьев, в том числе и микрогеометрии, например, профильной модификации. С помощью разработанной динамической модели сформулированы рекомендации к снижению уровней шума и вибраций в цилиндрических зубчатых передачах, а также диагностический признак развития усталостных трещин в ножке зуба. Динамическая модель была валидирована при экспериментальных исследованиях на натурном стенде ФАУ «ЦИАМ имени П. И. Баранова» с проведением динамического тензометрирования зубчатых колес.