Transport engineering Transport engineering Транспортное машиностроение 2782-5957 75891 10.30987/2782-5957-2024-3-20-30 Машиностроение Mechanical engineering Машиностроение IMPROVING THE EFFICIENCY OF BALL AND ROLLER GEARS BY OPTIMIZING GEOMETRICS OF ENGAGEMENT PARTS ПОВЫШЕНИЕ КПД ШАРИКОВЫХ И РОЛИКОВЫХ ПЕРЕДАЧ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЕТАЛЕЙ ЗАЦЕПЛЕНИЯ https://orcid.org/0000-0001-8213-6320 Капитонов Александр Валентинович Kapitonov Aleksandr Valentinovich kavbru@gmail.com

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Белорусско-Российский университет Могилев Беларусь Belarusian-Russian University Mogilev Belarus 29 03 2024 29 03 2024 2024 3 20 30 30 01 2024 07 02 2024 https://naukaru.ru/en/nauka/article/75891/view

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 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.

 качение шарики ролики дорожки радиус амплитуда параметры КПД оптимизация rolling balls rollers tracks radius amplitude parameters efficiency optimization

Планетарные кулачково-плунжерные передачи. Проектирование, контроль и диагностика: монография / М. Ф. Пашкевич, В. М. Пашкевич, А. М. Пашкевич, С. В. Чертков. Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2003. 221 с. Pashkevich MF, Pashkevich VM, Pashkevich AM, Chertkov SV. Planetary cam-plunger gearings. Design, control and diagnosis: monograph. Mogilev: Belorussian-Russian University; 2003. Лустенков, М.Е. Передачи с промежуточными телами качения: определение и минимизация потерь мощности: монография / М.Е. Лустенков. Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2010. 274 с. Lustenkov ME. Transmissions with intermediate rolling elements: determination and minimization of power losses: monograph. Mogilev: Belorussian-Russian University; 2010. Капитонов, А. В. Кинематические и массогабаритные характеристики ресурсоэффективных механических передач. Компьютерное моделирование, экспериментальная оценка: монография / А. В. Капитонов, В. М. Пашкевич. Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2017. 248 с. Kapitonov AV, Pashkevich VM. Kinematic and mass-dimensional characteristics of resource-efficient mechanical gears. Computer modeling, experimental evaluation: monograph. Mogilev: Belorussian-Russian University; 2017. Автоматизированное проектирование конструкций малогабаритных радиально-плунжерных редукторов с использованием современных САПР / А. В. Капитонов, К. В. Сасковец, А. И. Касьянов, [и др.] // Вестн. Белорус.-Рос. ун-та. - 2015. - № 3 (48). - С. 25-32. Kapitonov AV, Saskovets KV, Kasyanov AI. Computer-aided design of small-size radial plunger reducers using advanced CAD. Vestnik of Belarussian-Russian University. 2015;3(48):25-32. Капитонов, А. В. Планетарная радиально-плунжерная передача с улучшенными эксплуатационными характеристиками / А. В. Капитонов, К. В. Сасковец, А. И. Касьянов // Вестн. Белорус.-Рос. ун-та. - 2017. - № 3 (56). - С. 27-34. Kapitonov AV, Saskovets KV, Kasyanov AI. Radial plunger planetary gearing with improved operating characteristics. Vestnik of Belarussian-Russian University. 2017;3(56):27-34. Сасковец, К. В. Новые конструкции и методы оценки точности планетарных радиально-плунжерных передач / К. В. Сасковец, А. В. Капитонов, М. В. Лебедев // Вестн. Гомельского гос. техн. ун-т им. П. О. Сухого. - 2019. - № 1 (76). - С. 3-9. Saskovets KV, Kapitonov AV, Lebedev MV. New designs and methods for estimating the accuracy of radial plunger planetary gearings. Vestnik of Sukhoi State Technical University of Gomel. 2019;1(76):3-9. Alexandr V. Kapitonov. Optimization of geometrical parameters and estimation of kinematic accuracy of resource effective planetary transmission. Advances in Engineering Research. [International Conference on Aviamechanical Engineering and Transport (AviaENT 2018)], 2018, vol. 158, pp. 165-168. DOI: 10.2991/avent-18.2018.32. Kapitonov AV. Optimization of geometrical parameters and estimation of kinematic accuracy of resource effective planetary transmission. Advances in Engineering Research. [International Conference on Aviamechanical Engineering and Transport (AviaENT 2018)]. 2018;158:165-168. DOI: 10.2991/avent-18.2018.32. Капитонов, А. В. Разработка динамической модели для расчета кинематической погрешности и оценки ее влияния на КПД планетарных механизмов с телами качения / А. В. Капитонов // Механика машин, механизмов и материалов. 2023. № 4 (65). С. 16-24. Kapitonov AV. Development of a dynamic model for calculating the kinematic error and evaluating its effect on the efficiency of planetary mechanisms with rolling bodies. Mechanics of Machines, Mechanisms and Materials. 2023;4(65):16-24.