Повышение КПД шариковых и роликовых передач путем оптимизации геометрических параметров деталей зацепления

Abstract

Представлены исследования, связанные с повышением КПД новых конструкций планетарных передач с промежуточными телами качения шариками и роликами с беговыми дорожками, замкнутыми на плоскости, имеющих более высокие кинематические и динамические характеристики. Наиболее эффективно повысить КПД данных передач можно оптимизацией геометрических параметров деталей зацепления, к которым относятся углы подъема, амплитуда и средний радиус беговых дорожек. Разработана методика и получены математические зависимости, позволяющие определить оптимальные геометрические параметры планетарных шариковых и роликовых передач для повышения их КПД. Рассчитаны потери мощности при углах подъема беговых дорожек, обеспечивающих наибольший КПД передачи, для каждого звена исследуемых планетарных передач, построенных по единой кинематической схеме. Получены зависимости потерь мощности планетарных шариковых и роликовых передач от углов подъема ведущей беговой дорожки. Определены наибольшие значения КПД передач в зависимости от оптимальных углов подъема ведущей беговой дорожки и передаточного отношения. Установлены оптимальные значения среднего радиуса и амплитуды беговых дорожек, получены их наилучшие соотношения, обеспечивающие наибольший КПД передачи. Представлены результаты расчетов геометрических параметров, обеспечивающих наибольший КПД новых конструкций планетарных шариковых и роликовых передач. Studies related to increasing the efficiency of new planetary gear designs with intermediate rolling bodies, balls and rollers of tire wearing surface with higher kinematic and dynamic characteristics are presented. The most effective way to increase the efficiency of these gears is to optimize the geometrics of engagement parts, which include lifting angles, amplitude and average radius of tire wearing surface. A technique is developed and mathematical dependencies are obtained that allow determining the optimal geometrics of 21 planetary ball and roller gears to increase their efficiency. The power losses at lifting angles of tire wearing surface providing the highest transmission efficiency are calculated for each link of the studied planetary gears constructed according to a single kinematic scheme. The dependences of power losses of planetary ball and roller gears on lifting angles of the leading tire wearing surface are obtained. The highest values of transmission efficiency are determined depending on the optimal lifting angles of the leading tire wearing surface and the gear ratio. The optimal values of average tire wearing surface radius and amplitude are found out, and their best ratios are obtained, ensuring the highest transmission efficiency. The calculation results of geometrics providing the highest efficiency of new planetary ball and roller gear designs are presented.