доктор физико-математических наук;
doctor of physical and mathematical sciences;
Представлена инженерная методика расчёта долговечности клиноременной передачи с арамидным кордом, работающей в схеме с натяжным роликом, прижимающим обратную сторону ремня и создающим дополнительный реверсивный изгиб. Разработана программная реализация методики на языке Python с графическим интерфейсом и автоматическим формированием отчётного документа. Цель исследования – разработка единого расчётного алгоритма прогноза ресурса клиноременной передачи с арамидным кордом, учитывающего реверсивный изгиб от натяжного ролика, температурные поправки коэффициента трения и модуля упругости резины, центробежные силы и многорежимный характер нагружения. Задача исследования – формализация последовательности расчёта, объединяющей геометрический, кинематический, силовой и усталостный анализ передачи, и её программная реализация для инженерного применения. Методы исследования – аналитическое описание напряжённо-деформированного состояния клинового ремня; уравнение Эйлера для определения натяжений ветвей с учётом эффективного коэффициента трения; диаграмма Гудмана и степенная кривая Вёлера для прогноза долговечности корда; оценка ресурса резиновых слоёв по амплитуде знакопеременного изгиба; суммирование повреждений по правилу Пальмгрена-Майнера. Новизна работы состоит в совместном учёте в едином алгоритме температурной коррекции коэффициента трения и модуля резины, дополнительного реверсивного изгиба от натяжного ролика на обратной стороне ремня, центробежных сил и выделения лимитирующего элемента передачи (корд или резина) по критерию максимальной накопленной повреждаемости. Результаты представлены в виде структуры методики, набора расчётных зависимостей, блок-схемы алгоритма и программного средства. Тестовый расчёт ремня для зерноуборочного комбайна показал, что лимитирующим фактором ресурса в данной схеме является усталость арамидного корда, а не разрушение резины от реверсивного изгиба. Предложенная методика и её программная реализация пригодны для инженерного сравнения вариантов передачи на стадии проектирования, для калибровки параметров усталостных кривых по экспериментальным данным и для дальнейшего развития цифровых расчётных модулей привода.
The work presents An engineering methodology for calculating the durability of a V-belt drive with an aramid cord operating with an idler pulley that presses against the back side of the belt and induces additional reverse bending; develops a software implementation of the methodology in Python with a graphical user interface and automatic generation of a report document. The aim of the study is to develop a unified calculation algorithm for predicting the service life of a V-belt drive with an aramid cord that accounts for reverse bending due to the idler pulley, temperature corrections to the friction coefficient and rubber modulus, centrifugal forces, and multi-mode loading. The objective is to formalize a calculation sequence that combines geometric, kinematic, force, and fatigue analyses of the drive and to implement it in software for engineering use. The research methods include an analytical description of the stress–strain state of the V-belt; Euler’s equation for determining belt tensions with an effective friction coefficient; Goodman diagram and Woehler power curve for cord life prediction; assessment of rubber layer life based on the amplitude of alternating bending; and damage summation according to the Palmgren–Miner rule. The novelty of the work lies in the joint consideration within a single algorithm of temperature corrections to the friction coefficient and rubber modulus, additional reverse bending from the idler pulley on the belt back side, centrifugal forces, and identification of the limiting element of the drive (cord or rubber) according to the criterion of maximum accumulated damage. The results are presented as the structure of the methodology, a set of calculation equations, an algorithm flowchart, and a software tool. A test calculation for a combine harvester belt shows that the limiting factor for service life in this configuration is aramid cord fatigue rather than rubber failure due to reverse bending. The proposed methodology and its software implementation are suitable for engineering comparison of drive options at the design stage, for calibrating fatigue curve parameters against experimental data, and for further development of digital calculation modules for drives.