Details

В связи с проблемой традиционного подхода к проектированию трансмиссий насосов, основанного на предположении об абсолютной жесткости деталей, что не позволяет точно описать реальные характеристики движения, в работе проведено исследование движения насоса с учетом гибкости передающего механизма. Объектом исследования выбран зубчатый редуктор малогабаритного насоса. На основе теории крутильных колебаний с одной степенью свободы построена динамическая модель с учетом упругой деформации валов. По геометрическим параметрам и свойствам материалов рассчитаны эквивалентная крутильная жесткость, общий момент инерции и другие ключевые параметры системы, определены собственная частота, коэффициент демпфирования и амплитудно-частотная характеристика, проанализирован динамический отклик системы при действии периодического возбуждающего крутящего момента. На основе расхождения между реальным крутильным движением выходного вала и идеальным жестким движением определена и количественно оценена погрешность движения, вызванная гибкостью передающего механизма, выявлен механизм влияния крутильной жесткости, момента инерции и частоты возбуждения на точность движения. Результаты исследования показывают, что реальная рабочая частота насоса значительно ниже собственной частоты системы, поэтому работа осуществляется вдали от резонансной области, крутильная деформация валов незначительна, а погрешность движения поддерживается на низком уровне. Гибкость передающего механизма является существенным фактором, определяющим плавность хода и точность выходного движения насоса, а изменение жесткости значительно влияет на собственные характеристики системы и уровень погрешностей. Проведенное исследование может служить теоретической основой и методическим обеспечением при динамическом проектировании, оптимизации конструкции и управлении погрешностями движения трансмиссионных систем насосов.

In connection with the limitations of the traditional approach to pump transmission design—which is based on the assumption of absolute part rigidity and thus fails to accurately describe actual motion characteristics—this paper investigates pump motion taking into account the flexibility of the transmission mechanism. The object of the study is the gear reducer of a compact pump. Based on the theory of single-degree-of-freedom torsional vibrations, a dynamic model is developed that accounts for the elastic deformation of the shafts. Using geometric parameters and material properties, the equivalent torsional stiffness, total moment of inertia, and other key system parameters are calculated. The natural frequency, damping coefficient, and amplitude-frequency characteristic are determined, and the dynamic response of the system under the action of a periodic exciting torque is analyzed. Based on the discrepancy between the actual torsional motion of the output shaft and the ideal rigid-body motion, the motion error caused by the transmission mechanisms flexibility is defined and quantitatively evaluated. Furthermore, the mechanism by which torsional stiffness, moment of inertia, and excitation frequency influence motion accuracy is identified. The research results demonstrate that the actual operating frequency of the pump is significantly lower than the natural frequency of the system; therefore, the pump operates far from the resonance region, the torsional deformation of the shafts is negligible, and the motion error is kept at a low level. The flexibility of the transmission mechanism is a critical factor determining the smoothness and accuracy of the pumps output motion, and variations in stiffness substantially affect the systems natural characteristics and error levels. The conducted research can serve as a theoretical foundation and methodological support for the dynamic design, structural optimization, and motion error management of pump transmission systems.