Nghiên cứu đặc tính động lực học phi tuyến tính hộp giảm tốc hành tinh hai cấp sử dụng cho tời trục mỏ

Tóm tắt

Hộp giảm tốc hành tinh được sử dụng rộng rãi cho tời trục mỏ nhờ khả năng truyền mô men lớn, kết cấu nhỏ gọn và hiệu suất cao. Tuy nhiên, trong điều kiện làm việc thực tế với tải trọng lớn và chế độ vận hành biến đổi, hộp giảm tốc hành tinh chịu tác động mạnh của các yếu tố phi tuyến, làm phát sinh dao động phức tạp và ảnh hưởng đến độ ổn định, độ bền và độ tin cậy của thiết bị. Trong nghiên cứu này, mô hình của hộp giảm tốc hành tinh hai cấp của tời trục mỏ JK2.5×2.0 được xây dựng trên phần mềm CAD 3D (Inventor, Solidworks), đồng thời, mô hình động lực học của hệ truyền động được thiết lập trên cơ sở phần mềm mô phỏng động lực học đa vật thể CAE (Ansys Workbench) để nghiên cứu động lực học của hệ thống. Bài toán động lực học va chạm được giải bằng bộ giải LS-DYNA theo phương pháp động lực học phi tuyến, cho phép mô phỏng chính xác quá trình tiếp xúc – tách rời, trượt – lăn, truyền xung lực và lan truyền sóng ứng suất trong thời gian ngắn. Kết quả mô phỏng cho thấy, quá trình va chạm làm xuất hiện các đỉnh lực tiếp xúc và ứng suất động lớn tại một số cặp ăn khớp đặc trưng, biên độ dao động tăng mạnh theo mức xung kích và độ lớn khe hở, dẫn đến nguy cơ tập trung ứng suất và hư hỏng sớm ở vùng chân răng và bề mặt tiếp xúc. Đồng thời, kết quả mô phỏng động lực học cũng chỉ ra rằng va đập ăn khớp giữa bánh răng hành tinh cấp hai và vành răng là nguồn gây rung động chủ yếu, trong thực tế sản xuất, có thể giảm thiểu va đập ăn khớp bánh răng bằng cách lựa chọn các phương thức bôi trơn khác nhau. Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc lựa chọn tham số kết cấu, thiết kế tối ưu khe hở – độ cứng hệ, cũng như đề xuất giải pháp giảm chấn và nâng cao độ ổn định động lực học của hộp giảm tốc hành tinh sử dụng trong tời trục mỏ…