Kao mehanizam prijenosa, planetarni prijenosnik se široko koristi u raznim inženjerskim praksama, kao što su reduktori, dizalice, planetarni reduktori itd. Kod planetarnih reduktora, on u mnogim slučajevima može zamijeniti mehanizam prijenosa fiksnog osovinskog zupčanika. Budući da je proces prijenosa zupčanika linijski kontakt, dugotrajno spajanje uzrokovat će kvar zupčanika, stoga je potrebno simulirati njegovu čvrstoću. Li Hongli i suradnici koristili su metodu automatskog spajanja za spajanje planetarnog zupčanika i dobili su da su moment i maksimalno naprezanje linearni. Wang Yanjun i suradnici također su spojili planetarni zupčanik metodom automatskog generiranja te simulirali statiku i modalnu simulaciju planetarnog zupčanika. U ovom radu, tetraedarski i heksaedarski elementi se uglavnom koriste za podjelu mreže, a konačni rezultati se analiziraju kako bi se vidjelo jesu li ispunjeni uvjeti čvrstoće.

1. Uspostavljanje modela i analiza rezultata

Trodimenzionalno modeliranje planetarnog zupčanika

Planetarni zupčanikuglavnom se sastoji od vijenca zupčanika, sunčanog zupčanika i planetarnog zupčanika. Glavni parametri odabrani u ovom radu su: broj zuba unutarnjeg zupčanog prstena je 66, broj zuba sunčanog zupčanika je 36, broj zuba planetarnog zupčanika je 15, vanjski promjer unutarnjeg zupčanog prstena je 150 mm, modul je 2 mm, kut pritiska je 20°, širina zuba je 20 mm, koeficijent visine dodatka je 1, koeficijent zračnosti je 0,25, a postoje tri planetarna zupčanika.

Statička simulacijska analiza planetarnog zupčanika

Definirajte svojstva materijala: uvezite trodimenzionalni planetarni sustav zupčanika nacrtan u UG softveru u ANSYS i postavite parametre materijala, kao što je prikazano u Tablici 1 ispod:

Mreža: Mreža konačnih elemenata podijeljena je tetraedrom i heksaedrom, a osnovna veličina elementa je 5 mm. Budući da jeplanetarni zupčanik, sunčani zupčanik i unutarnji zupčani prsten su u kontaktu i mreži, mreža kontaktnih i mrežastih dijelova je zgusnuta, a veličina je 2 mm. Prvo se koriste tetraedarske mreže, kao što je prikazano na slici 1. Ukupno je generirano 105906 elemenata i 177893 čvorova. Zatim se usvaja heksaedarska mreža, kao što je prikazano na slici 2, i ukupno je generirano 26957 ćelija i 140560 čvorova.

Primjena opterećenja i granični uvjeti: prema radnim karakteristikama planetarnog zupčanika u reduktoru, sunčani zupčanik je pogonski zupčanik, planetarni zupčanik je pogonski zupčanik, a konačni izlaz je kroz nosač planetarnog zupčanika. Fiksirajte unutarnji zupčani prsten u ANSYS-u i primijenite moment od 500 N · m na sunčani zupčanik, kao što je prikazano na slici 3.

Naknadna obrada i analiza rezultata: U nastavku su prikazani nefogram pomaka i ekvivalentni nefogram naprezanja statičke analize dobiveni iz dvije podjele mreže, a provedena je i komparativna analiza. Iz nefograma pomaka dviju vrsta mreža utvrđeno je da se maksimalni pomak javlja na položaju gdje se sunčani zupčanik ne spaja s planetarnim zupčanikom, a maksimalno naprezanje se javlja u korijenu zahvata zupčanika. Maksimalno naprezanje tetraedarske mreže iznosi 378 MPa, a maksimalno naprezanje heksaedarske mreže iznosi 412 MPa. Budući da je granica razvlačenja materijala 785 MPa, a faktor sigurnosti 1,5, dopušteno naprezanje iznosi 523 MPa. Maksimalno naprezanje oba rezultata manje je od dopuštenog naprezanja i oba zadovoljavaju uvjete čvrstoće.

2. Zaključak

Simulacijom konačnih elemenata planetarnog zupčanika dobiveni su nefogram pomaka i deformacije te nefogram ekvivalentnog naprezanja zupčaničkog sustava, iz kojih su određeni maksimalni i minimalni podaci te njihova raspodjela uplanetarni zupčanikmodel se može pronaći. Mjesto maksimalnog ekvivalentnog naprezanja ujedno je i mjesto gdje zubi zupčanika najvjerojatnije otkazuju, stoga mu treba posvetiti posebnu pozornost tijekom projektiranja ili proizvodnje. Analizom cijelog sustava planetarnog zupčanika prevladava se pogreška uzrokovana analizom samo jednog zuba zupčanika.