Разработка методики автоматизированного расчета и проектирования муфт Хирта в T-FLEX CAD

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Статья посвящена муфтам Хирта, широко применяемым в различных областях машиностроения, в частности в металлорежущих станках, транспортных машинах, манипуляторах. В статье приведено подробное описание конструкции муфт Хирта, рассмотрен алгоритм аналитического расчета муфт по различным критериям прочности, указаны рекомендуемые материалы отдельных деталей муфт Хирта и рекомендуемые геометрические параметры зубьев муфт, обеспечивающие необходимую точность работы. Отмечен недостаток аналитического расчета, не отражающий распределение нагрузки по высоте зуба муфты. Также приводятся сведения о численном расчете муфт Хирта методом конечных элементов и возникающих при этом проблемах. Отмечена важность учета сил трения, возникающих при сопряжении зубьев муфты. Подробно рассмотрена работа муфты Хирта, применяемой в поворотном столе для позиционной автоматической линии и операции технологического процесса, применяемого при изготовлении муфты Хирта. Приводится информация об автоматизированном проектировании и геометрическом моделирования муфт Хирта в CAD-системе. Научная новизна работы заключается в разработанной авторами методике автоматизированного проектирования муфт Хирта, которая может быть использована для ускорения процесса создания объектов машиностроения, содержащих такие механизмы; разработанная расчетная модель муфты Хирта учитывает влияние исходных параметров применения в оборудовании на конечный геометрический образ муфты, который, в свою очередь, будет отражен в результирующем конструктиве образца технологического оборудования или другом машиностроительном объекте. Практическая значимость работы заключается в том, что в ней предложен комплекс инженерной поддержки автоматизированного проектирования муфт Хирта, включающий варианты проектных решений на основе параметрических адаптивных геометрических 3D-моделей в T-FLEX CAD.

Об авторах

А. Н. Соболев

ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН"

Автор, ответственный за переписку.
Email: t-64@mail.ru

А. Я. Некрасов

ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН"

Email: a.nekrasov@stankin.ru

А. В. Ривкин

ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН"

Email: alexey-rivkin@yandex.ru

Список литературы

  1. Исаев А. В., Лядник С. В., Купцов В. Р. Анализ конструкций приводных инструментальных блоков для прецизионных токарных станков с ЧПУ // Вестник МГТУ «Станкин». – 2022. – № 4 (63). – С. 75–80.
  2. Гречишников В. А., Пивкин П. М., Исаев А. В., Ершов А. А., Исаев А. В., Яшков В. А., Белоцкий А. С., Минин И. В., Бушуев В. В., Надыкто А. Б. Расширение технологических возможностей шлифовально-заточных станков с ЧПУ при изготовлении и заточке режущего инструмента методами API САПР // СТИН. – 2022. – № S12–2. – С. 2–5.
  3. Петухов Ю. Е., Домнин П. В., Желтиков С. А. Математическое моделирование профиля часового зубчатого колеса с помощью средств математического программирования в среде MathCAD // Вестник МГТУ «Станкин». – 2022. – № 4 (63). – С. 85–90.
  4. Croccolo D., Cavalli O., De Agostinis M., Fini S., Olmi G., Robusto F., Vincenzi N. A methodology for the lightweight design of modern transfer machine tools // Machines. – 2018. – Vol. 6 (2).
  5. Croccolo D., De Agostinis M., Fini S., Robusto F., Vincenzi N. On Hirth ring couplings: Design principles including the effect of friction // Actuators. – 2018. – Vol. 7. – Art. 79.
  6. Hirth C. A. Shaft coupling. U.S. Patent 1,660,792, 28 February 1928.
  7. Станок 16К20Ф3 // Технологии обработки металлов [Электронный ресурс]. – URL: https://www.metalcutting.ru/content/stanok-16k20fz (дата обращения: 20.08.2024).
  8. Бушуев В. В. Станочное оборудование автоматизированного производства / под ред. В. В. Бушуева. – М.: Станкин, 1993. – Т. 2. – 650 с.
  9. Вспомогательный инструмент для токарных станков с ЧПУ // Вунивере.ру. Учебные материалы для студентов [Электронный ресурс]. – URL: https://vunivere.ru/work13108/page2 (дата обращения: 20.08.2024).
  10. Matzke G. Verbindung von Wellen durch Verzahnung // Konstruktion. – 1951. – Vol. 3. – P. 211–216.
  11. Niemann G., Winter H., Hohn B. R. Maschinenelemente. – Berlin: Springer-Verlag, 2005.
  12. Croccolo D., De Agostinis M., Vincenzi N. Normalization of the stress concentrations at the rounded edges of a shaft-hub interference fit: Extension to the case of a hollow shaft // Journal of Strain Analysis for Engineering Design. – 2012. – Vol. 47. – P. 131–139.
  13. Croccolo D., De Agostinis M., Fini S., Morri A., Olmi G. Analysis of the influence of fretting on the fatigue life of interference fitted joints // In: Proc. of the ASME International Mechanical Engineering Congress.
  14. Jiang X. J., Zhang Y. Y., Yuan S. X. Analysis of the contact stresses in curvic couplings of gas turbine in a blade-off event // Strength of Materials. – 2012. – Vol. 44. – P. 539–550.
  15. Yuan S. X., Zhang Y. Y., Zhang Y. C., Jiang X. J. Stress distribution and contact status analysis of a bolted rotor with curvic couplings // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. – 2010. – Vol. 224. – P. 1815–1829.
  16. Richardson I. J., Hyde T. M., Becker A. A., Taylor J. W. A three-dimensional finite element investigation of the bolt stresses in an aero-engine curvic coupling under a blade release condition // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering. – 2000. – Vol. 214. – P. 231–245.
  17. Croccolo D., Cuppini R., Vincenzi N. Friction coefficient definition in compression-fit couplings applying the DOE method // Strain. – 2008. – Vol. 44. – P. 170–179.
  18. RR71, Friction in Temporary Works. – HSE Books. – ISBN 0 7176 2613 X. – URL: http://www.hse.gov.uk/research/rrhtm/rr071.htm (дата обращения: 10.06.2024).
  19. Пирожков В. Г., Соболев А. Н., Некрасов А. Я., Арбузов М. О. Автоматизированное проектирование и моделирование в машиностроении: ортогональные цилиндро-конические передачи // Труды РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. – 2019. – № 2. – С. 95–106.
  20. Abruzzo M., Macoretta G., Romoli L., Veracini M. Technological and contact analysis of Hirth joints including manufacturing tolerances // Precision Engineering. – 2024. – Vol. 86. – P. 66–74.
  21. Kim B. J., Oh J., Palazzolo A. Test and theory for a refined structural model of a Hirth coupling // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. – 2022. – Vol. 144. – Art. 031027.
  22. Kim B. J., Oh J., Palazzolo A. Beam based rotordynamics modelling for preloaded Hirth, Curvic and butt couplings // Journal of Sound and Vibration. – 2023. – Vol. 565. – Art. 117921.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».