|
DOI: 10.14489/hb.2023.09.pp.016-031
Блинов Д.С., Дикун Е.В., Колобов А.Ю.
РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РОЛИ-КОВИНТОВОГО МЕХАНИЗМА ДЛЯ ЕГО РАСЧЕТОВ С УЧЕТОМ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
(с. 16-31)
Аннотация. Рассмотрены перспективные планетарные роликовинтовые механизмы (ПРВМ), которые являются наиболее перспективными преобразователями вращательного движения в поступательное и всё чаще используются в изделиях аэрокосмической отрасли из-за высокой нагрузочной способности при малых габаритах и высокой надежности. ПРВМ являются пространственными механизмами и обладают целым рядом особенностей. Они многопоточные, обладают многочисленными избыточными связями, имеют особенности нагружения. При работе в ПРВМ постоянно происходит перераспределение нагрузки, причина этого явления объясняется погрешностями изготовления многочисленных (измеряются сотнями) сопрягаемых витков резьбовых деталей (винта, роликов, гайки) механизма. Поскольку погрешности изготовления резьбовых деталей ПРВМ являются случайными, то разрабатываемые методы исследований и модели должны иметь вероятностный характер. Из-за большого количества работающих витков резьбовых деталей ПРВМ исследования должны проводиться численными методами с широким использоваием ЭВМ. Отсюда исследования ПРВМ предложено осуществлять методами имитационного компьютерного моделирования. В работе при разработке теоретической модели, которую можно использовать для силового расчета ПРВМ и других исследований, предлагается на основе метрологических измерений резьбовых деталей механизма учитывать погрешности изготовления этих деталей, в первую очередь ошибки по шагу резьбы. Это позволит получить обоснованные и более достоверные результаты силового расчета и других исследований. В данной работе описана разработка математических моделей резьбовых деталей ПРВМ и математической модели механизма в целом. Выполнены эксперименты с математическими моделями резьбовых деталей опытного образца ПРВМ и механизма в целом и проанализированы полученные результаты. В дальнейших работах будет описано продолжение данного комплексного исследования с разработанными моделями.
Ключевые слова: роликовинтовой механизм; винт; ролик; гайка; шаг резьбы; профиль резьбы; зазор; сила; момент.
Blinov D.S., Dikun E.V., Kolobov A.Yu.
DEVELOPMENT OF A THEORETICAL MODEL OF THE ROLLER SCREW MECHANISM FOR ITS CALCULATIONS TAKING INTO ACCOUNT MANUFACTURING ERRORS
(pp. 16-31)
Abstract. Considered promising planetary roller screw mechanisms (PRSM), which are the most promising converters of rotational motion to translational motion and are increasingly used in products of the aerospace industry because of the high load capacity with small dimensions and high reliability. PRSM are spatial mechanisms and have a number of features. They are multi-threaded, have numerous redundant links, have loading peculiarities. During operation in PRSM there is a constant redistribution of load, the reason for this phenomenon is due to manufacturing errors of numerous (measured in hundreds) mating turns of threaded parts (screws, rollers, nuts) of the mechanism. Since the manufacturing errors of the threaded parts of the PRSM are random, the research methods and models under development must have a probabilistic nature. Due to the large number of working turns of the threaded parts of the computers, the research should be carried out by numerical methods with extensive use of computers. Hence, it was proposed to carry out the computers studies by the methods of computer simulation modeling. In the development of a theoretical model that can be used for the force calculation of PRSM and other studies, it is proposed on the basis of metrological measurements of the threaded parts of the mechanism to take into account the manufacturing errors of these parts, primarily errors in the thread pitch. This will make it possible to obtain reasonable and more reliable results of force calculation and other studies. This paper describes the development of mathematical models of the threaded parts of the PRSM and the mathematical model of the mechanism as a whole. Experiments with the mathematical models of the threaded parts of the prototype PRSM and the mechanism as a whole are performed and the results obtained are analyzed. Further works will describe the continuation of this complex study with the developed models.
Keywords: Roller screw mechanism; Screw; Roller; Nut; Thread pitch; Thread profile; Clearance; Force; Torque.
Д. С. Блинов (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Е. В. Дикун, А. Ю. Колобов (АО «НПО им. С. А. Лавочкина», Москва, Россия)
D. S. Blinov (Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
E. V. Dikun, A. Yu. Kolobov (S. A. Lavochkin Scientific and Production Association, Moscow, Russia)
1. Блинов Д. С. Расчет соединений деталей машин с натягом: учебно-методическое пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2021. 22 с.
2. Демкин Н. Б. Качество поверхности и контакт деталей машин. М.: Машиностроение, 1981. 244 с.
3. Волков Л. И., Шишкевич А. М. Надежность летательных аппаратов. М.: Высшая школа, 1975. 296 с.
4. Колобов А. Ю., Блинов Д. С., Дикун Е. В. Определение надежности средств выведения с использованием априорной информации // Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2019. № 4. С. 52–55.
5. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. 11-е изд. М.: Издательский центр «Академия», 2008. 496 с.
6. Блинов Д.С. Винтовые передачи линейных приводов: учебн. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2021. 199 с.
7. SKF roller screws: SKF, 2014. 136 s.
8. Блинов Д. С., Морозов М. И. Неравномерность распределения нагрузки между сопрягаемыми витками ролика и винта с гайкой планетарной роликовинтовой передачи // Наука и образование: электронное научно-техническое издание МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2014. № 9. С. 1–14.
9. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов: учебник для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. 592 с.
10. Эльберг М. С., Цыганков Н. С. Имитационное моделирование: учеб. пособие. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2017. 128 с.
11. Соколов П. А. Рациональный выбор преднатяга в планетарных роликовинтовых передачах с учетом точности изготовления: дис. … канд. техн. наук. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997. 137 с.
12. Козырев В. В., Худяков С. О. Исследование влияния геометрических погрешностей зубчатых венцов винта и роликов на кинематическую точность роликовинтовой передачи с длинными роликами // Вестник машиностроения. 2005. № 8. С. 15–19.
13. Худяков С. О. Исследование влияния геометрических погрешностей зубчатых венцов винта и роликов на кинематическую точность роликовинтовой передачи: дис. … канд. техн. наук. Владимир: ВладГУ, 2006. 132 с.
14. Козырев В. В. Конструкции, теория и методики проектирования и исследования планетарных передач винт-гайка с резьбовыми роликами и мехатронных модулей на их базе: монография. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2011. 238 с.
15. Блинов Д. С. Планетарные роликовинтовые механизмы. Конструкции, методы расчетов / под ред. О. А. Ряховского. М.: МГТУ, 2006. 222 с.
16. Детали машин: учебник для вузов / Л. А. Андриенко и др.; под ред. О. А. Ряховского. 4-е изд. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. 465 с.
17. Блинов Д. С. Разработка модели взаимодействия витков резьбы деталей планетарных роликовинтовых передач // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2011. № 2. С. 22–33.
18. Определение размеров и полей допусков для основных деталей планетарных роликовинтовых передач / Д. С. Блинов, О. А. Ряховский, П. А. Соколов и др. // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2006. № 7. 24 с.
19. Способ измерения рабочих поверхностей ходовых резьб и обработка полученных результатов / Д. С. Блинов, О. А. Ряховский, П. А. Соколов и др. // Вестник машиностроения. 1997. № 2. С. 7–9.
20. Блинов Д. С., Морозов М. И., Анисимов П. Д. Программа обработки результатов измерения на контурографе профиля треугольной или трапецеидальной резьбы, заданного точками // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015612274, Бюл. № 3, 20.03.2015 г.
21. Программа обработки результатов измерения на контурографе резьбы с профилем витков, очерченных с двух сторон радиусом окружности / П. Д. Анисимов, Д. С. Блинов, С. К. Леонтьев и др. // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015618732, Бюл. № 9, 20.09.2015 г.
22. Программа преобразования осей координат для анализа результатов измерения на контурографе профиля резьбы / П. Д. Анисимов, Д. С. Блинов, С. К. Леонтьев и др. // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015618733, Бюл. № 9, 20.09.2015 г.
23. Хальд А. Математическая статистика с техническими приложениями. М.: Иностранная литература, 1956. 664 с.
1. Blinov D. S. (2021). Calculation of connections of machine parts with an interference fit: a teaching aid. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
2. Demkin N. B. (1981). Surface quality and contact of machine parts. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
3. Volkov L. I., Shishkevich A. M. (1975). Aircraft reliability. Moscow: Vysshaya shkola. [in Russian language]
4. Kolobov A. Yu., Blinov D. S., Dikun E. V. (2019). Determining the reliability of launch vehicles using a priori information. Vestnik NPO im. S. A. Lavochkina, (4), 52 – 55. [in Russian language]
5. Dunaev P. F., Lelikov O. P. (2008). Designing units and parts of machines: a textbook for student higher educational institutions. 11th ed. Moscow: Izdatel'skiy tsentr «Akademiya». [in Russian language]
6. Blinov D. S. (2021). Screw gears of linear drives: textbook. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N.E. Baumana. [in Russian language]
7. SKF roller screws: SKF. (2014).
8. Blinov D. S., Morozov M. I. (2014). Uneven distribution of the load between the mating turns of the roller and the screw with the nut of the planetary roller screw. Nauka i obrazovanie: elektronnoe nauchno-tekhnicheskoe izdanie MGTU im. N.E. Baumana, (9), 1 – 14. [in Russian language]
9. Feodos'ev V. I. (1999). Strength of materials: a textbook for universities. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N.E. Baumana. [in Russian language]
10. El'berg M. S., Tsygankov N. S. (2017). Simulation modeling: textbook. Krasnoyarsk: Sibirskiy federal'niy universitet. [in Russian language]
11. Sokolov P. A. (1997). Rational choice of preload in planetary roller screws, taking into account manufacturing accuracy. Moscow: MGTU im. N.E. Baumana. [in Russian language]
12. Kozyrev V. V., Hudyakov S. O. (2005). Study of the Influence of Geometric Errors in the Gear Ridges of a Screw and Rollers on the Kinematic Accuracy of a Roller Screw Drive with Long Rollers. Vestnik mashinostroeniya, (8), 15 – 19. [in Russian language]
13. Hudyakov S. O. (2006). Study of the Influence of Geometric Errors in the Gear Ridges of a Screw and Rollers on the Kinematic Accuracy of a Roller Screw Drive. Vladimir. VladGU. [in Russian language]
14. Kozyrev V. V. (2011). Designs, theory and methods of designing and research of planetary screwnut gears with threaded rollers and mechatronic modules based on them: monograph. Vladimir: Izdatel'stvo Vladimirskogo gosudarstvennogo universiteta. [in Russian language]
15. Ryahovskiy O. A. (Ed.), Blinov D. S. (2006). Planetary roller screw mechanisms. Designs, calculation methods. Moscow: MGTU. [in Russian language]
16. Ryahovskiy O. A. (Ed.), Andrienko L. A. et al. (2014). Machine parts: a textbook for universities. 4th ed. Moscow: MGTU im. N.E. Baumana. [in Russian language]
17. Blinov D. S. (2011). Development of a model for the interaction of threads of planetary roller screw gears. Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (2), 22 – 33. [in Russian language]
18. Blinov D. S., Ryahovskiy O. A., Sokolov P. A. et al. (2006). Determination of dimensions and tolerances for the main parts of planetary roller screws. Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (7). [in Russian language]
19. Blinov D. S., Ryahovskiy O. A., Sokolov P. A. et al. (1997). Method for measuring the working surfaces of running threads and processing the results. Vestnik mashinostroeniya, (2), 7 – 9. [in Russian language]
20. Blinov D. S., Morozov M. I., Anisimov P. D. (2015). The program for processing the results of measurements on the contourograph of the profile of a triangular or trapezoidal thread, specified by points. Certificate of state registration of the computer program No. 2015612274. [in Russian language]
21. Anisimov P. D., Blinov D. S., Leont'ev S. K. et al. (2015). The program for processing the results of measurements on a thread contourograph with a profile of turns outlined on both sides by a circle radius. Certificate of state registration of the computer program No. 2015618732. [in Russian language]
22. Anisimov P. D., Blinov D. S., Leont'ev S. K. et al. (2015). Coordinate axes transformation program for analysis of measurement results on the thread profile contourograph. Certificate of state registration of the computer program No. 2015618733. [in Russian language]
23. Hal'd A. (1956). Mathematical statistics with technical applications. Moscow: Inostrannaya literatura. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/hb.2023.09.pp.016-031
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/hb.2023.09.pp.016-031
and fill out the form
.
|
Архив номеров
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»