Fremstillingsprocesser er ikke perfekte og er underlagt afvigelser. Disse afvigelser forekommer i alle former og er begrænset af tolerancer. Tolerancer er beskrevet i standarder som ISO 1101 (ref. 1) eller ASME Y 14.5 (ref. 2). Toleranceområder er standardiseret til forskellige fremstillingsprocesser, såsom akseltolerancer i DIN ISO 286 (ref. 3) eller centerafstande i DIN 3964 (ref. 4).

I de fleste tilfælde følger afvigelserne en normal fordeling, som beskrevet i ligning 1, hvor σ er standardafvigelsen og μ er den nominelle værdi. Standardafvigelsen er et mål for spredningen af ​​værdierne omkring gennemsnittet.

Planetstifternes positioner i planetbæreren er også underlagt tolerancer. Det er kendt, at ujævn fordeling af planeterne omkring omkredsen fører til ujævn belastningsfordeling. I henhold til ISO 6336 (ref. 5) kan ujævn belastningsfordeling på grund af afvigelser påvirke belastningskapaciteten på planetarien. Ud over bevidst implementerede asymmetrier kan det også antages, at tolerancer fører til en ændring i belastningsdelingen mellem planeterne.

Tolerancerne er for det meste defineret som geometriske afvigelser fra en ideel position. Definitionen for tolerancen udføres for det meste pr. Del. I forbindelse med kataloggearkasser kan applikationen og kravene til drejningsmomentdensitet ændres ret drastisk. Dette betyder, at der ikke er behov for en tæt tolerance til enhver applikation.

Hvis de geometriske tolerancer ikke opfyldes, frigøres delene ved hjælp af en simulering i en speciel frigørelsesproces. Både kundens krav og de målte produktionsafvigelser spiller en rolle i denne proces. Simuleringerne er meget pålidelige, men genererer en relativt stor mængde arbejde.

Denne undersøgelse bruger en Monte Carlo -simulering til at undersøge påvirkningen af ​​tolerancer på belastningskapaciteten. Denne simulering analyserer sikkerheden på planetarisk scene med variabel planetnålpositioner og diskuterer resultaterne, herunder muligheden for belastningsafhængige tolerancer for kataloggearkasser. Den resulterende surrogatmodel skal lette en bestemmelse under måleprocessen om, hvorvidt delen kan bruges til ordren, om den vil blive indarbejdet i en anden rækkefølge, eller om den nødvendiggør bortskaffelse.

Simuleringsmodel

Simuleringsmodellen og den anvendte teoretiske tilgang forklares nedenfor.

Systemsimulering

Simuleringsmodellen er baseret på en kvasi-statisk gearkassesimulering med FVA-Workbench 9. 0. 2. I denne metode bruges analytiske modeller til at simulere opførslen af ​​gearkassekomponenter under belastning. Aksler er tilnærmede som Timoshenko -bjælker, rullende lejer som Hertzian -kontakter og gear tænder som mekaniske plader. Planetfartsselskaberne er for komplekse til at blive meningsfuldt modelleret ved hjælp af analytiske ligninger, så de er modelleret som reducerede stivhedsmatrixer ifølge Guyan (ref. 6).

For at opnå forskydningerne i gearsystemet og dermed belastningsfordelingen på tandflanken, løses stivheden iterativt i et system med lineære ligninger. Proceduren er baseret på Rikor -metoden (ref. 7).

Den overordnede systemsimulering bestemmer deformationen af ​​alle komponenter under belastning. Ansigtsbelastningsfaktoren KHβ og belastningsdelingsfaktoren K for beregningen er afledt af stivhedskarakteristika for det mekaniske system.

Konservative beregninger bruges til design af de modeller, der er præsenteret i afsnittet Resultater og diskussion. Det antages, at den største ansigtsbelastningsfaktor og den største belastningsdelingsfaktor i planetariske gearstadiet forekommer på den samme planet. Belastningskapaciteten bestemmes for denne planet i overensstemmelse med ISO 6336. Denne undersøgelse udføres udelukkende på ensidige planetarrier. Fejl forårsaget af samlingen af ​​to dele med tolerancer overvejes derfor ikke.

Tolerancesimulering

I den mekaniske model er de planetariske stifter forbundet til sidepladerne via koblingselementer, som kan forskydes i de radiale og tangentielle retninger. Dette ændrer stiftens og planetens position. Indflydelsen på gearingen overvejes, især på midterste afstand, tilbageslag og spidsafstand. Dette reducerer mængden af ​​indsats, der kræves for meshing og den statiske kondensation af planetbæreren. Luftfartsselskabet må kun være forberedt en gang i et forbehandlingstrin før simuleringen, hvilket muliggør meget hurtige simuleringer. I dette dokument undersøges kun ensidige planetfartsselskaber. For tosidede planetfartsselskaber ville der forekomme yderligere statiske forkert justeringer.

Det antages, at en standardafvigelse for placeringen af ​​σ=6 µm kan opnås i produktionsprocessen. Figur 1 viser den resulterende Gaussiske distribution.

For at holde evalueringen af ​​resultaterne håndteres, antages det i denne undersøgelse, at der ikke forekommer vinkelfejl i fremstillingsprocessen.

Statistisk metode

For at bestemme påvirkningen af ​​PIN -positionerne simuleres 10, 000 positioner i en Monte Carlo -simulering. I hver simuleringsløb modtager alle planetariske stifter en ny afvigelse, der bestemmes tilfældigt. Disse afvigelser bestemmes i både de radiale og tangentielle retninger i henhold til den antagede fordeling fra figur 1, hvilket resulterer i en superposition af to distributionsfunktioner.Summary og fremtidig arbejde

Denne undersøgelse præsenterer en metode til evaluering af systemer med tolerancer ved hjælp af et eksempel på en planetbærer til at illustrere og statistisk evaluere indflydelsen af ​​fremstillingstolerancer på belastningskapaciteten for planetariske gear.

En normal fordeling antages for positionstolerancerne på planetfartsselskabet, og standardafvigelsen for positionstolerancen antages at være 6 um. En Monte Carlo -simulering med 10, 000 beregninger bruges til at analysere påvirkningen af ​​afvigelsen. Til dette formål blev antallet af simuleringer betragtet som tilstrækkelige.

Resultaterne viser, at meningsfulde konklusioner kun kan drages i en samlet form. For at gøre dette er de minimale flanke -safeties på planetarisk scene afbildet over vinkelafvigelserne. Resultaterne viser tydeligt, at optimal anvendelse er mulig for gearkasser med små afvigelser. Imidlertid kan planetbærere med markant større fremstillingsafvigelser også bruges, hvis tilbageslag tillader det. Disse kan monteres og er funktionelle, omend med lavere maksimalt drejningsmoment.

Med denne erkendelse kan en geometrisk positionstolerance omformuleres som følger: Er kundens drejningsmomentkrav, således at delen stadig kan bruges på trods af større afvigelser? Eller kan jeg finde en anden kunde med krav til lavere effekttæthed i den nærmeste fremtid? Baseret på denne tilgang bør store afvigelser kun betragtes som afviser, hvis lagringsomkostningerne er større end overskuddet på komponenten.

Dette er en proof-of-concept-undersøgelse, hvor den positionstolerance af planetstifterne på planetbæreren er den eneste parameter, der er varieret. Den enkle undersøgelse viser, hvordan tolerancerne kan evalueres. Skalering til større tolerancesystemer er i princippet muligt, men der er stadig nogle åbne spørgsmål:

I abscissa af regressionen skal alle påvirkende parametre repræsenteres på en sådan måde, at der opnås en tilstrækkelig god regression.

Definition af disse parametre kan udgøre størstedelen af ​​arbejdet.

Da alle beregninger er uafhængige, bør tilføjelse af en yderligere tolerance ikke resultere i yderligere simuleringer. Dette ville give en meget tidseffektiv metode til vurdering af tolerancerne.