Аналіз контактної взаємодії складнопрофільних елементів радіально-поршневих гідрооб’ємних передач

Abstract

UA: Мета роботи – створення математичної моделі контактної взаємодії складнопрофільних елементів радіально-поршневих гідрооб’ємних передач та дослідження впливу форми їхніх контактуючих поверхонь на міцність цих елементів. Така модель будується на основі теорії розвитку та адаптації варіаційних нерівностей. Дискретизація задачі здійснюється із залученням методу скінченних елементів. За допомогою створеного засобу досліджень проаналізовано вплив форми поперечного перерізу бігової доріжки статорного кільця на розподіл контактного тиску у взаємодії із кульковим поршнем. На цій основі рекомендовані раціональні профілі поперечного перерізу бігової доріжки статорного кільця. /// EN: Radial-piston hydrodynamic transmissions with ball pistons are widely used in the transmissions of special-purpose vehicles. Such pistons move in contact with two bodies: the walls of the rotor cylinders and the raceway of the stator ring. The greatest loads act in the coupling of the ball piston with the stator ring raceway. The raceway surface is a torus, the cross-section of which in the zone of interaction with the ball piston is a complex curve. The task is to determine the rational form of this curve (i.e., the transverse profile of the torus) according to strength criteria. The aim of the work is to create a mathematical model of the contact interaction of complex profile elements of radial-piston hydrodynamic transmissions and to study the influence of the shape of their contacting surfaces on the strength of these elements. Such a model is built on the basis of the theory of development and adaptation of variational inequalities. In addition to the description of the geometric shape, the developed model also integrates the properties of the surface layers of the materials of the contacting bodies. Thus, along with the constructive ones, technological solutions for the surface treatment of the studied bodies are also sought and optimized. The discretization of the problem is carried out using the finite element method. Using the created research tool, the influence of the shape of the cross-section of the stator ring raceway on the distribution of contact pressure in interaction with the ball piston was analyzed. On this basis, rational cross-sectional profiles of the stator ring raceway are recommended. The research has established a significant influence of design and technological parameters on the distribution of contact pressure between the ball piston and the toroidal raceway of the stator ring of the radial hydraulic transmission. By varying these parameters, it becomes possible to ensure the strength of these complex-profile bodies. Accordingly, it is possible to improve the technical characteristics of the created hydraulic transmission. In particular, the developed models and methods were applied to the study of the GOP-900 hydraulic transmission.