Проведение теоретических ресурсных испытаний коробки передач (КП) Тутаевского моторного завода (ТМЗ) в среде KISSsoft/KISSsys

Для коробки передач ТМЗ стояла задача выполнить верификацию полного комплекта конструкторской документации на этапе ее запуска в серийное производство.

В результате верификации КД была выявлена проблема несбалансированности конструкции. Так как очень часто, по старой «советской» традиции, нагрузки задаются весьма оптимистично и усреднено. Для получения сбалансированной конструкции по массе и коэффициентам запаса, а также снижения себестоимости применяется оптимизация пятна контакта под нагрузкой путем выбора оптимальных параметров модификаций.

Проект  по оценке сбалансированности конструкция КП ТМЗ проводился на этапе, когда уже существовала утвержденная КД на изделие. В этом случае, если дисбалансы будут обнаружены, их полное устранение влечет за собой необходимость внесения глобальных изменений в конструкцию (такие как изменение межосевых расстояний, модуля ЗК и др.). На данном этапе, предшествующем подготовке серийного производства, предполагая, что стратегия проектирования была выбрана верно, без внесения существенных изменений в конструкцию, возможна оптимизация пятна контакта под нагрузкой путем выбора оптимальных параметров модификаций.

В качестве исходных данных для проведения виртуальных ресурсных испытаний КП ТМЗ в модели KISSsoft/KISSsys были приняты свойства материалов зубчатых колес, спектр нагрузок и свойства смазочных материалов, приведенные в таблицпах ниже, соответствующий относительному времени работы КП ТМЗ на каждой передаче с учетом средней скорости движения на этой передачи.

В результате проведенных исследований были плучены следующие значения коэффициентов запаса.

Коэффициенты запаса по изгибу для модели с исходным (по чертежу), корректированным профилем, а также с корректированным профилем с модификацией в соответствии с КД на расчетную долговечность в 13000 ч

Коэффициенты запаса по контакту для модели с исходным, корректированным профилем, а также с корректированным профилем с модификацией в соответствии с КД модификацией на расчетную долговечность в 13000 ч

Эти графики наглядно отражают погрешность расчета, которая может возникнуть при некорректном с технологической точки зрения задании параметров исходного контура колеса. Коэффициенты запаса по изгибу и по контакту для профиля согласно таблицам КД выглядят значительно оптимистичнее расчета с корректированным профилем (проходящим все логические проверки на технологичность). Более того, при расчете с параметрами по КД мы получаем ошибочную картину распределения коэффициентов запаса выносливости. Причем точность задания исходных данных влияет на расчет больше чем вклад в долговечность КП применения модификаций ЗК. Таким образом, использование корректных параметров исходного профиля в расчетах на ранних этапах проектирования позволяет избежать неадекватной оценки долговечности (в нашем случае, завышенных коэффициентов запаса). Следует также отметить, что в случае проектирования в KISSsoft КП с самого начала, такая ситуация в принципе не могла возникнуть.

В результате исследований, проведенных компанией MicroExpress, установлено  что данной конструкции КП были обнаружены явные дисбалансы по массе и коэффициентам запаса ЗК. Линии индекса оптимальности коэффициентов запаса не только не лежат в рекомендуемой зоне, но еще и не пересекаются, это говорит о том, что конструкция имеет существенный дисбаланс. При этом лимитирующим фактором разрушения является контактная выносливость. Кроме того, полностью исправить данный дисбаланс относительно простыми изменениями в конструкции не представляется возможным. Тем не менее, анализ конструкции показал, что есть потенциал для оптимизации пятна контакта проблемных зубчатых зацеплений, а также оптимизация по массе зубчатых пар с чрезмерными коэффициентами запаса с целью снижения себестоимости конструкции.

Установлено также, что оптимизация себестоимости конструкции возможна за счет перехода на более дешевую сталь, с более стабильными свойствами ТО/ХТО. Добиться этого можно путем проведения дополнительных виртуальных ресурсные испытания КП в KISSsoft с различными вариантами материалов валов и ЗК.

Scroll