Реферат Механическая передача
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Министерство общего и профессионального образования Свердловской области Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования Свердловской области «ЕКАТЕРИНБУРГСКИЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»
РЕФЕРАТ
по дисциплине Техническая механика
Тема: Механическая передача «Зацепление Новикова»
Выполнил Мирошниченко А.В
Группа 241-м
Преподаватель С.А. Сандаков
2009
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
Глава 1 5
Глава 2 7
Глава 3 13
Заключение 22
Список литературы 24
Приложение .
Появление в 1954 году «зацепления Новикова» стало существенным событием в отечественном машиностроении. Особенно удачным, с точки зрения контактной прочности, стал дозаполюсный вариант этого зацепления, в котором одновременно присутствует две линии зацепления. При этом (в отличие от дополюсного или заполюсного зацепления) зубья шестерни и колеса можно нарезать одним и тем же инструментом. В зацеплении Новикова реализован первоначально точечный контакт, что уже позволяет повысить допускаемые контактные напряжения примерно на 40%. Кроме того близкие радиусы кривизны взаимодействующих зубьев способствуют тому, что при силовом взаимодействии первоначально точечный контакт преобразуется в контакт по пятну, что также заметно повышает контактную прочность. Таким образом, нагрузочная способность передач с зацеплением Новикова по условию контактной прочности, оказывается по литературным данным и результатам практического использования приблизительно в 1,5-2,0 раза выше, чем у такой же по размеру и материалам эвольвентной косозубой передачи. Хорошая прирабатываемость зацепления Новикова дополнительно способствует повышению контактной прочности. Следует отметить, что первоначально точечный контакт зубьев заметно снижает чувствительность передачи с зацеплением Новикова к перекосам.
Зацепление Новикова далеко не так безупречно: для него характерна меньшая (по сравнению с эвольвентным зацеплением) прочность зуба на изгиб, большая чувствительность к погрешностям межосевого расстояния, больший шум при работе. Существенные технологические проблемы возникают (при необходимости обеспечить достаточно высокую точность) при изготовлении передач с зубьями, поверхность которых имеет после химико-термической обработки высокую твердость (более 350 НВ).
Передачи с зацеплением Новикова, несмотря на указанные недостатки, получили в прошлом веке весьма широкое распространение в приводах различных механизмов, в том числе и на Волгоградском заводе буровой техники в силовых приводах буровых установок для глубокого бурения. Указанные приводы с зацеплением Новикова выпускаются заводом и в настоящее время. Отметим, что для
С целью повышения несущей способности зубчатых передач М.Л.Новиков разработал новый способ образования сопряженных поверхностей для различных видов зубчатых передач с параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися осями. До Новикова исходили из того, что в передачах с параллельными осями поверхности зубьев находятся в линейном контакте, а их торцевые профили являются взаимоогибаемыми кривыми. Новиков предложил перейти от линейного контакта поверхностей к точечному. При этом профили зубьев в торцевом сечении могут быть не взаимоогибаемыми кривыми и их можно выполнять как выпуклый и вогнутый профили с малой разностью кривизн. В передаче с параллельными осями линия зацепления является прямой линией параллельной осям колес. Зацепление Новикова имеет только осевое перекрытие:
Одним из основных параметров зацепления Новикова является расстояние от полюса зацепления Р до точки контакта К, которое определяет положение линии зацепления ( прямой К-К параллельной осям вращения и проходящей через точку контакта К) относительно оси мгновенного относительного вращения Р-Р. Это расстояние выбирается в зависимости от величины передаваемой мощности в пределах
Радиусы кривизны рабочих участков профилей рекомендуется выбирать для выпуклой поверхности
Радиус окружности вершин колеса с выпуклыми зубьями:
Дуги рабочих профилей выпуклых зубьев проводят от начальной окружности до окружности вершин. Радиус окружности вершин колеса с вогнутыми зубьями
Радиус окружности впадин колеса с выпуклыми зубьями:
Радиус окружности впадин колеса с вогнутыми зубьями:
Преимущества зубчатых передач с зацеплением Новикова:
· повышенная контактная прочность зубьев за счет использования зацепления вогнутого профиля с выпуклым (приведенный радиус кривизны определяется суммой радиусов кривизны профилей);
· перекрытие в передачах Новикова обеспечивается только за счет осевого перекрытия, поэтому высота зубьев может быть достаточно малой, что обеспечивает высокую изгибную прочность зубьев (в целом, по приблизительным оценкам, нагрузочная способность передач Новикова в 2-3 раза выше, чем косозубых эвольвентных передач с одинаковыми размерами);
· точечное зацепление (пятиподвижная кинематическая пара) обеспечивает в передачах с зацеплением Новикова меньшую чувствительность к монтажным погрешностям.
К недостаткам передач Новикова можно отнести:
· более сложную технологию изготовления, за счет использования инструмента с профилями криволинейной конфигурации;
· наличие значительных осевых нагрузок на подшипники из-за использования винтовых зубьев с большими углами подъема винтовой линии;
· склонность зубьев винтовых колес к излому у торца при входе в зацепление.
Сорок шесть лет назад на Ижевском редукторном заводе начались исследования нагрузочной способности зубчатых передач Новикова в редукторах общемашиностроительного применения. Эти исследования поводились ради получения реального экономического эффекта от внедрения передач Новикова в редукторах, выпускаемых заводом, за счет действительно более высокой их нагрузочной способности по сравнению с эвольвентными передачами. Этот эффект стал основным мерилом конкурентоспособности редукторов с зацеплением Новикова, т.к. обеспечивал значительное снижение себестоимости редукторов и, как следствие, снижение в несколько раз их цены по сравнению с зарубежными аналогами.
За период с 1965 по 2005 год зубчатые передачи Новикова были внедрены в четырех поколениях редукторов, созданных и выпускаемых серийно на Ижевском редукторном заводе:
· в редукторах цилиндрических двухступенчатых РЦД-250, РЦЦ-350 и РЦД-400 (1965г.)
· в редукторах цилиндрических двухступенчатых 1Ц2У-250 и трехступенчатых 1ЦЗУ-250 (1984 г.),
· в редукторах цилиндрических трехступенчатых для приводов станков-качалок ЦЗНК-450 и ЦЗНК-500 (1994г.),
· в редукторах цилиндрических трехступенчатых шевронных для приводов станков-качалок ЦЗНШ-450 и ЦЗНШ-600(2004г.).
Все перечисленные редукторы изготовляются на заводе и в настоящее время. С1965 по 2005 год заводом выпущено указанных редукторов более 2 млн. штук.
Остановимся несколько подробнее на внедрении зубчатых передач Новикова в указанных редукторах, выпускаемых Ижевским редукторным заводом.
Основанием для активного исследования нагрузочной способности передач Новикова и их внедрения в производство послужило Постановление Совета Министров СССР от 18 Января 1960 года № 53 «О специализации производства нормализованных редукторов», в соответствии с которым на Ижевском редуктор
Для проектирования и внедрения нормализованных конструкций редукторов, согласно указанному постановлению, на заводе было создано в 1960 году специальное конструкторско-технологическое бюро редукторостроения (СКТБ) с хорошо оснащенными по тем временам экспериментальным участком и лабораторией по изготовлению и испытанию
зубчатых передач и редукторов.
С того времени в СКТБ начали проводиться опытно-конструкторские работы по разработке первой очереди нормализованных редукторов цилиндрических двухступенчатых серии РЦД и поиск лучшего варианта зубчатого зацепления для них путем сравнительных испытаний опытных образцов редукторов РЦЦ-350, изготовленных экспериментальным участком СКТБ, с зубчатыми передачами с эвольвентным зацеплением и зацеплением Новикова с различными исходными контурами и с различной термической обработкой валов-шестерен и колес.
По результатам этих испытаний были сделаны следующие основные выводы.
Зубчатые передачи с заполюсным зацеплением Новикова (ОЛЗ) с исходным контуром по временной общесоюзной нормали с термообработкой валов-шестерен «улучшение» с твердостью зубьев НВ270.. .300 и колес НВ230.. .260 передают нагрузки при непрерывном режиме работы в 1,5 раза, а с дозаполюсным зацеплением Новикова (ДЛЗ) с исходным контуром «Урал-2Н» - в 2,0 раза большие, чем аналогичные зубчатые передачи с эвольвентным зацеплением.
Зубчатые передачи Новикова (ДЛЗ) с исходным контуром «Урал-2Н» с термообработкой валов-шестерен «улучшение» с твердостью зубьев НВ270.. .300 и с термообработкой колес «нормализация» с твердостью зубьев НВ180.. .210 при непрерывном режиме работы передают нагрузки, равные нагрузкам аналогичных по конструкции эвольвентных передач с термообработкой валов-шестерен «улучшение» с твердостью зубьев НВ270.. .300 и колес с твердостью зубьевНВ230...260.
Поэтому на заводе было принято решение внедрить в редукторах РЦД зубчатые передачи Новикова с исходным контуром «Урал-2Н» с нормализованными колесами с твердостью зубьев НВ180.. .210 и с вал-шестернями с твердостью зубьев НВ270...300.
Для окончательного подтверждения возможности внедрения указанного варианта передач Новикова в редукторах РЦД в 1965 году в лаборатории СКТБ были проведены многочисленные испытания редукторов РЦД-350Н при переменном режиме работы, соответствующем среднему режиму «С» с предельно-пиковым кратковременно действующим моментом, превышающим в 3,2 раза нагрузку непрерывного режима, и на изломную прочность зубьев колес с нагрузкой, в 1,7 раза превышающей нагрузку непрерывного режима работы.
Проведенные испытания редукторов РЦЦ-350Н показали, что зубчатые передачи Новикова с исходным контуром «Урал-2Н» с нормализованными колесами с твердостью НВ180.. .210 передают нагрузки, равные нагрузкам зубчатых передач с эвольвентным зацеплением с термоулучшенными колесами с твердостью зубьев НВ230.. .260 как при постоянных, так и при переменных режимах работы. При переменных режимах работы передачи Новикова передают нагрузки в 1,3.. .1,4 раза выше, чем при постоянных режимах работы.
Предельно-пиковый момент не вызывает разрушений рабочих поверхностей зубьев колес с НВ180.. .210, а, наоборот, повышает их долговечность в результате появления на них наклепа.
На основании проведенных испытаний зубчатые передачи Новикова с исходным контуром «Урал-2Н» с нормализованными колесами с твердостью зубьев НВ180. ..210 и с вал-шестернями с твердостью зубьев НВ270.. .300 были внедрены в редукторах РЦД-250, РЦД-350 и РЦД-400 в конце 1965 года. Указанные редукторы были рекомендованы также для эксплуатации в грузоподъемных кранах в механизмах подъема и передвижения.
Внедрение зубчатых передач Новикова с нормализованными колесами с НВ180.. .210 позволили заводу повысить производительность труда на зубообработке колес в Фраза по сравнению с зубообработкой эвольвентных колес с НВ230.. .260, избежать дополнительных затрат на ввод новых термических мощностей и довести выпуск редукторов РЦД-250, РЦД-350 и РЦД-400 в 1968 году до 180 тыс. штук в год Это позволило снизить себестоимость редукторов РЦД до такого уровня, что цены их стали в несколько раз ниже цен редукторов-аналогов западных фирм.
Высокая экономичность редукторов РЦД с зубчатыми передачами Новикова и низкая их цена предопределяли многие годы их востребованность отечественной промышленностью и зарубежными предприятиями 49 стран мира. Указанные редукторы выпускаются заводом и в настоящее время. После внедрения передач Новикова в редукторах РЦД с «нетвердыми» колёсами завод заключил договор с НИИ механики и прикладной математики Ростовского госуниверситета на проведение исследований нагрузочной способности нитроцементованных с твердостью зубьев HRC3 55.. .58 передач Новикова с исходным контуром РГУ-5, разработанным заведующим лабораторией зубчатых передач к.т.н. В.И. Короткиным.
В 1985 году зубчатые передачи Новикова с исходным контуром РГУ-5 в термоулучшенном варианте с твердостью зубьев НВ230.. .260 были внедрены в тихоходных ступенях редукторов 1Ц2У-250 и 1ЦЗУ-250.
В 1994 году на заводе были созданы для приводов станков-качалок редукторы цилиндрические трехступенчатые с передачами Новикова с исходным контуром РГУ-5 типа ЦЗНК-450 и ЦЗНК-500, а в 2004г., более совершенные peдукторы цилиндрические трехступенчатые шевронные ЦЗН11М50иЦЗНШ-560.
В 1987 были начаты работы по созданию редукторов с нитроцементованными с твердостью зубьев HRC 56...58 с передачами Новикова с исходным контуром РГУ-5. В этом же году заводом была изготовлена первая промышленная партия редукторов 1Ц2У-160 в количестве 600 штук с нитроцементованными парами Новикова с исходным контуром РГУ-5, которые эксплуатируются до настоящего времени на ряде предприятий России.
В 1990 году на заводе была создана перспективная конструкция цилиндрических двухступенчатых редукторов серии 6Ц2 с нитроцементованными зубчатыми парами Новикова с исходным контуром РГУ-5, которые по техническим параметрам были на уровне лучших мировых образцов. Опытные образцы этой серии - редукторы 6Ц2-200 - экспонировались в 1990 году на промышленной выставке в Югославии.
В 1988 – 1991 годах по договору с Курганским машиностроительным институтом завод проводил научно-исследовательскую работу по шевингованию зубчатых передач Новикова с контуром РГУ-5 редукторов 6Ц2-200 , . К сожалению, из-за известных событий 1991 году заводу не удалось завершить ОКР и НИР, связанные с редукторами серии 6Ц2.
В 2006 году на заводе возобновлены работы по подготовке к изготовлению опытных образцов редукторов из серии 6Ц2 и их испытанию. Многолетний опыт проектирования и серийного производства редукторов с передачами Новикова на Ижевском редукторном заводе, положительные результаты их эксплуатации во многих отраслях промышленности с постоянными, переменными и знакопеременными нагрузками, постоянная их востребованность предприятиями России и других стран говорят о том что ошибочно делать вывод что зацепление Новикова полностью себя исчерпало и область рационального применения передач Новикова весьма узка и быстро сокращается.
Это подтверждается тем, что за последние годы на заводе разработаны и выпускаются серийно с зубчатыми передачами Новикова с исходным контуром РГУ-5 специального применения моторедукторы одноступенчатые МЦ-125, двухступенчатые МЦ-200 и МЦ-250; редукторы одноступенчатые Ц-125, двухступенчатые Ц2-200 и Ц2-250, приводы типа ПНВ для глубинных насосов с редукторами цилиндрическими двухступенчатыми Ц2-200. Освоено изготовление мой тор-редукторов МЦ2С-100Н, выпускавшихся ранее Киевским редукторным заводом.
Глава 3. Геометрия и контактная прочность зацепления
М.Л. Новикова.
М.Л. Новиковым разработана теория точечного зацепления, в основном варианте которого при полной приработке до линейчатого контакта, линия контакта Lk лежит в торцевой плоскости, а в сечении, перпендикулярном к середине Lk, Rnp контактирующих зубьев достигает необычайно больших величин. Точная формула для Rnp такой передачи была получена Н.И. Колчиным и имеет вид: где:
- приведенный радиус кривизны центроид зубчатых колес,
at - угол давления в торцевой плоскости
Получившая всеобщее распространение формула:
an - угол давления (в нормальном сечении) для зубчатых передач, полученных методом обкатки, с головками зубьев основной рейки описанными дугой окружности с центром на делительной прямой, впервые доложена автором в 1959 году на конференции в ЛКВВИА им. А.Ф. Можайского и несколько позже опубликована В.Н. Кудрявцевым.
Эта формула дает достаточно точные результаты лишь для передач с отсутствием коэффициентов смещения х исходного контура и размещением центра дуги головки зуба исходного контура на делительной прямой (ха=0).
В общем же случае для определения главных приведенных радиусов кривизны в точке контакта необходимо применение общих зависимостей дифференциальной геометрии. В частности, смещение центра дуги головки зуба с делительной прямой (ха>0) усредняет контактные свойства зацеплений Новикова и эвольвентного, что следует иметь в виду при создании исходного контура (при ха → ∞ профиль зуба стремится к прямой и зацепление к эвольвентному).
Несмотря на малую длину линии контакта Lk, произведение Lk Rnp, оказывается значительно больше такового для зубчатых передач с эвольвентным зацеплением. В В.Н. Кудрявцев писал, что при изменении контура зуба ведущему к увеличению угла между направлением зубьев и линией контакта, приведенный
При этом максимума достигает не только Rnp, но и произведение Lk Rnp т.е., что в случае правомерности упомянутой формулы Герца, контактная прочность зацепления Новикова должна быть наивысшей из всех возможных зацеплений.
Однако уже к концу 50-х годов стало очевидным, что произведение Lk* Rnp, являющееся общепринятым и объективным критерием контактной прочности эвольвентного зацепления, совершено не приемлемо для зацепления Новикова. Контактные напряжения в «сухом» статическом контакте определяются нормальной силой, функцией зазора и особой матрицей податливости - функцией не только механических свойств материала зубьев, но и формы контактирующих зубьев.
В задачах Герца (для линейчатого - цилиндрического и точечного - эллиптического контакта) используется сравнительно простая функция зазора и единая матрица податливости для упругого полупространства.
Упрощенно эти два случая применимости формулы Герца для линейчатого контакта к эвольвентному зацеплению и неприменимости к зацеплению Новикова можно свести к следующему.
В первом случае мы имеем плоскую площадку контакта, в первом приближении, постоянной ширины (определяемой в полюсе зацепления) и многократно превосходящей эту ширину длины, что позволяет сводить задачу к плоской; во втором случае даже «спрямляя» дуговую линию контакта «уплощая» площадку контакта и усредняя Rnp вдоль Lk до значения в середине Lk мы получим площадку контакта протяженность (длина) которой в направлении вдоль Rnp значительно превосходит Lk; ну, а без перечисленных допущений и точечном характере нагрузки все многократно усложняется. Автор не раз показывал абсурдность применения указанной формулы Герца для зацепления Новикова на примере семейства передач, имеющих постоянную ширину зубчатого венца и осевой коэффициент перекрытия и угол наклона, изме-няющийся от конечной величины до нуля.
Ну и что? Не в этом ли видит Г.А. Журавлев одну из причин бесперспективности применения зубчатых передач Новикова? Да, контактная прочность передач Новикова растет не так быстро, как произведение LKRnp, но растет и именно высокие значения Rnp обеспечивают им устойчивое преимущество по контактной прочности, что подтверждено многочисленными экспериментами различных организаций и лиц.
Автор имеет опыт экспериментальных исследований и внедрения в промышленность зубчатых передач Новикова с начала 1960 года, а за последние 15 лет руководимая им редукторная фирма 000 «СПИН» г. Орел поставила на металлургические предприятия России более 600 редукторов с зацеплением Новикова, каждый массой от 500 до 6500кг, которые успешно эксплуатируются в тяжелых условиях, неизменно показывая, лучшие результаты ранее эксплуатировавшихся на их месте редукторов с эвольвентным зацеплением.
К началу 1960 года лишь немногие авторы продолжали использовать в качестве основы для определения контактной прочности зубчатых передач Новикова формулу Герца для линейного контакта. Большинство же отказавшись от этой формулы, перешло на эмпирические зависимости, смешанные или использование формулы Герца для эллиптического контакта.
Последнее, по мнению Г.А. Журавлева также не сулит теоретических преимуществ зацеплению Новикова, т.к., начальные нормальные контактные напряжения в зацеплении Новикова при применении существующих исходных контуров существенно выше, чем в эвольвентном. Остановимся на этом поподробнее. Рассмотрим контактную задачу цилиндрических зубчатых передач Новикова и эвольвентной на примере: aw = 200мм, m = 5мм, Z1 = 17, Z2 = 60, Р=15°44', bw = 70мм., момент на зубчатом колесе 2670 Н.м.
Для зацепления Новикова с исходным контуром по ГОСТ 15023-76, используя формулу Герца для эллиптического контакта найден он=948 МПа.
Однако формула Герца была получена с использованием матрицы податливости Буссинеска для упругого полупространства, а форма реальных контактирующих зубьев сильно отличается от полупространства и их податливость (особенно зуба, контактирующего головкой) значительно выше, что приводит к увеличению размеров площадки контакта и снижению контактных напряжений.
С учетом этого расчетные напряжения снижаются (по нашим оценкам) до сн=870 МПа.
Автор, для возможности использования при расчете зубчатых передач Новикова обширных данных по допускаемым контактным напряжениям для эвольвентных передач, предложил, определять для σн в эллиптическом контакте зацепления Новикова такие эквивалентные им напряжения σнэ, при которых передача Новикова с нормальными контактными напряжениями σн по опасности контактного разрушения эквивалента эвольвентной с нормальными контактными напряжениями σнэ.
Где: а и b - большая и малая полуоси эллипса площадки контакта.
Условие контактной прочности передачи Новикова
σнэ ≤ σнр
где σнэ определенные для зацепления Новикова, а σнр определенные для эвольвентной передачи, допускаемые контактные напряжения.
С учетом этого максимальным нормальным контактным напряжением ан=870 МПа (определенным с учетом изгибно-сдвиговых деформаций зубьев) соответствуют анэ=748 МПа.
В той же передаче с эвольвентным зацеплением при расчете по ГОСТ 21354-87 он=747МПа
Для эвольвентной передачи полученный уровень контактных напряжений
предельно низкий, т.к. получен в предположении отсутствия ошибок изготовле
Так при приработке до снижения разности ∆р* относительных радиусов ножки зуба исходного контура p*f и головки - р*а, с 0,14 (как в рассматриваемом примере) до 0,1 (а это, заметим, начальный уровень для передач с m=10мм) σнэ снижаются до 618 МПа, а контактная прочность повышается по сравнению с таковой эвольвентной передачи в 1,77 раза; приработка же до ∆р*=0,07 снижает σнэ до 505 МПа и повышает прочность в 3,24 раза. Достигаемый в каждом отдельном случае уровень повышения контактной прочности зависит от многих конкретных факторов, а приведенный здесь пример расчета, показывает реальность уровней повышения, указываемых в различных источниках.
Заметим, что в MP 221-86 дифференцированный учет в расчете на контактную прочность влияния изгибно-сдвиговых деформаций зубьев и формы эллиптической площадки контакта заменили введением условных повышенных пределов контактной прочности (например, для цементации ан£1тЬ=32,9 HRCэ в сравнении с σнlimb=23 HRCэ для эвольвентных передач). Эти повышенные пределы контактной прочности следует сравнивать с ан определенными по формуле Герца для эллиптического контакта (без учета изгибно-сдвиговых деформаций).
3.1 Изломная прочность.
Локальный характер контакта обуславливает, что изгиб воспринимает лишь часть длины зуба, что явилось причиной прогнозов о низкой изломной прочности передач с зацеплением Новикова. Однако более выгодная форма зубьев зацепления Новикова, более сильное, чем в эвольвентных передачах снижение напряжений изгиба σF за счет большего угла давления an и, как следствие, большего радиального усилия Ft, воспринимаемого меньшей длиной зуба, чем окружное Ft делают такую оценку неоднозначной.
По проведённым исследованиям, равную изломную прочность имеют передачи Новикова, и эвольвентные (при равных условиях) при углах β=20°-25°: при меньших углах прочнее эвольвентные, при больших - передачи Новикова. В своей практике автор при β<20° увеличивает модули в передачах Новикова в 1,2-1,5 раза по сравнению с эвольвентными, что благодаря более низким потерям на трение в них не создает проблем.
Достаточно надежный расчет номинальных напряжений изгиба σF, можно вести по МР221-86 для передач с исходными контурами, охваченными этими MP. Автором в MP для ряда исходных контуров математическими методами теории упругости определены коэффициенты формы зуба УVE.
3.2 Об эволюции исходного контура зацепления М. Л. Новикова.
В своей докторской диссертации, защищенной в 1954г., М.Л.Новиков разработал новый принцип образования зацеплений и предположил для цилиндрических передач простейший вариант ОЛЗ - однолинейчатого зацепления. Р.В.Федякин в своей кандидатской диссертации предложил уже вариант ДЛЗ.
В 1957 году на отзыв М.Л.Новикову были представлены независимо разработанные нами чертежи цилиндрической передачи ДЛЗ с впервые предложенными для контроля общими нормалями. И в последующем мы активно выступали с популяризацией и доказательствами преимуществ передач ДЛЗ перед ОЛЗ. Затем к активной пропаганде ДЛЗ подключился Ю.Ф. Коуба (исходные контуры УРАЛ-1 и УРАЛ-2.) После чего передачи ДЛЗ стали вытеснять ОЛЗ и вскоре стали основным вариантом. В исходном контуре ДЛЗ выпуклая головка зуба сопрягалась с вогнутой ножкой участком прямой (ГОСТ 15023-67).
В результате при отображении основной рейки ДЛЗ на зубчатое колесо головка зуба колеса сопрягалась с ножкой участком эвольвенты.
При начальном касании между эвольвентными участками шестерни и колеса существует малый зазор, однако при упругой деформации зон эллиптического контакта и приработке эвольвентные участки вступали в контакт, что приводило, учитывая большую контактную жесткость эвольвентного зацепления, к концентрации на этом участке нагрузки и контактных напряжений и быстрому их выкрашиванию. Появилось понятие о низкой контактной прочности околополюсной зоны и о желательности исключения ее из контакта. Здесь, в основном, наметились два пути.
Л.П. Мишенко и Е.Г. Росливкер предложили надежное исключение этой зоны из контакта за счет ступенчатого увеличения толщины зуба ниже околополюсной зоны, что одновременно и повышало изломную прочность зубьев, увеличивая толщину их ножки за счет головки. Так же было предложено увеличение зазора в этой зоне за счет замены прямолинейного участка, соединяющего головку и ножку, вогнутым. Однако появился и третий вариант: этот соединительный участок прямой резко увеличили по длине и увеличили его профильный угол, превратив в дополнительный контактный участок. Так появилось «смешанное зацепление» предложенное и осуществленное В.Г. Тетерятченко на Николаевском Южно-турбинном заводе, о котором вскоре забыли.
Контактная жесткость узкой площадки эвольвентного участка значительно выше таковой на эллиптических площадках головки и ножки. Вследствие этого, при загруженности зубьев с нулевым начальным зазорам по всем зонам, контактные напряжения будут, быстро расти на эвольвентном участке, а участки на головке и ножке зуба с эллиптическим контактом будут недогружены.
Конечно, при высокой точности изготовления и постоянной нагрузке можно предусмотреть на эвольвентном участке определенный зазор, но в этом случае область применения пришлось бы ограничить передачами высокой точности, с постоянной загруженностью и отсутствием износа. Кроме того, производственникам известно, что обеспечение контакта по двум линиям зацепления ДЛЗ представляет собой определенную технологическую сложность, которая еще, усугубится с введением третьей контактной зоны. Известно, что определенные недостатки свойственны как зацеплению Новикова, так и эвольвентному - в смешанном же зацеплении они будут суммироваться. Так что «Богу богово, а кесарю кесарево».
По мнению Г.А. Журавлева сложившиеся представления о хорошей гидродинамике зацепления, обеспечиваемой большим Rnp и хорошей прирабатываемостью несовместимы. По нашему же мнению здесь нет никакого противоречия. Большая толщина масляной пленки в зацеплении Новикова и более высокий к.п.д.
Контакт реальных тел начинается с нулевой площади контакта, которая определяется частным от деления нормальной силы сжимающей тела на минимальный предел смятия одного из них. Таким образом, всякий реальный контакт начинается с пластической деформации, а при относительном касательном перемещении тел сопровождается пластическим течением материала поверхности, В рассматриваемом выше примере величина суммарного износа б зубчатых колес (истиранием и пластическим течением) с исходного ∆р*=0,14 до достижения ∆р*=0,10 и относительной (к модулю) малой полуосью эллиптического контакта b*=0,215 составляет δ=0,0003*m, что при m=5мм даёт δ=0,0015мм = 1,5мкм. При приработке до ∆р*=0,07 - δ =2,6мкм.
Принимаем во внимание, что при зубофрезеровке шероховатость Ra=3,2, а полная высота гребешков шероховатости R2 ≈ 4Ra=13мкм. Таким образом, для хорошей приработки достаточен суммарный износ в 5 раз меньший высоты гребешков начальной шероховатости! Вот в чем причина хорошей прирабатываемости Простое визуальное наблюдение показывает, что приработанная контактная поверхность зуба в зацеплении Новикова нагартована и глянцевая, что свидетельствует о пластическом характере приработки.
После такой приработки образуются благоприятные условия для смазки, что обеспечивает в эксплуатации высокую изностойкость.
Вот так и совмещается хорошая прирабатываемость, хорошая гидродинамика и высокая изностойкость.
3.4. Причины, сдерживающие более широкое внедрение.
Утверждать, что все обстоит хорошо, с внедрением зубчатых передач Новикова и нет никаких трудностей, конечно, нельзя.
Принимая во внимание масштабы его применения в отечественном редукторостроении правильнее трактовать, как достаточно широкое внедрение, несмотря на то, что технологический уровень производства зубчатых колес с зацеплением Новикова остался, мягко говоря, на том же уровне, что и 50 лет назад при его рождении, а учитывая всеобщий крайний износ оборудования, откатился назад.
Вот в чем главная причина, сдерживающая более широкое внедрение.
Начнем с обрабатывающего инструмента. Точность профиля червячных фрез -основного зуборезного инструмента (производства цилиндрических зубчатых колес HRCэ<350) обеспечивается точностью профилирования шлифовального круга при их затыловании. Так вот профиль шлифовального круга образуется при помощи накатника, что не может сравниваться с правкой алмазом.
Роликом-накатником правился шлифовальный круг и, в известных нам случаях, при зубошлифовке. Автор лично применял такую технологию зубошлифования цементированных зубчатых колес на Калужском турбинном заводе в 1961 г. и лично наблюдал массовые прижоги на шлифованных поверхностях зубьев. Еще хуже с контрольным инструментом: что можно используется из арсенала контроля эвольвентного зацепления и универсальный меритель.
Актуальной задачей и на сегодня остается:
- создание станков с алмазной правкой шлифовальных кругов при затыловании червячных фрез и зубошлифовке;
- обновление станочного парка;
- создание оборудования для комплексного контроля зуборезного инструмента и всех параметров зубчатых колес.
Прогноз высокий контактной прочности зубчатых передач Новикова, основанной на очень больших главных приведенных радиусах кривизны в точке контакта, не является ошибочным.
Начальная (без приработки) контактная прочность, рассчитанная по формуле Герца для эллиптического контакта, учет увеличения полученной площади контакта и снижения контактных напряжений за счет дополнительной (по отклонению к упругому полупространству) податливости зубьев, вызванной их изгибно-сдвиговыми деформациями, а также учет влияния формы эллиптической площадки контакта на величину эффективных напряжений, оказывается близкой к контактной прочности передач с эвольвентным зацеплением.
Последующая приработка, снижающая относительную разность ∆р* радиусов ножки и головки контактных зубьев в 1,5-2 раза, повышающая начальную прочность в 2-3 раза, достигается при износе контактирующих поверхностей всего лишь на долю высоты гребешков шероховатостей, что легко обеспечивается начальной пластической деформацией.
Необходимая для реализации высокой контактной прочности изломная прочность может быть достигнута увеличением модуля в 1,2-1,5 раза по сравнению с эвольвентными передачами.
Быстрая и хорошая прирабатываемость, повышающая чистоту контактных поверхностей зубьев, в сочетании с их малыми приведенными кривизнами и специфической кинематикой, создает благоприятные условия для смазки (смещая режим к гидродинамическому) и, соответственно, снижает износ.
Таким образом, мрачная пиар - картина, нарисованного Г.А. Журавлевым, тупика в развитии зубчатых передач с зацеплением Новикова, вызванного ошибками в оценке их физических основ, совершенно не соответствует действительности, а вызвана, очевидно, ошибочным представлением Г.А. Журавлева о физических основах зубчатых передач с зацеплением Новикова.
Эйфория Г.А. Журавлева по возрождаемому им смешанному зацеплению, равна нашему скептицизму. Право на пропаганду смешанного зацепления может быть завоевано достаточно широким внедрением его в промышленность и под
Актуальной задачей для более широкого внедрения зацепления Новикова, особенно в быстроходные передачи, является повышение уровня технологии их изготовления и контроля до совершенства уровня производства эвольвентных передач.
Боуден Ф. П., Тейбор Д. Трение и смазка твердых тел. Машиностроение, М., 1968.
Веретенников В.Я. Зацепление Новикова себя не исчерпало. Журнал «Редукторы и приводы» №4.5 (10) 2007.
Журавлев Г.А. Ошибочность физических основ зацепления Новикова как причина ограниченности его применения. Ж. «Редукторы и приводы», №1(04)2006.
Ковальский В.С. Главнейшие вопросы оценки прочности зубчатых передач. в сб. «Проблемы качества и прочности зубчатых передач» ч.II,ЦБТИ-М. 1961.
Колчин Н.И. Определение радиусов кривизны в продольном нормальном к торцевому профилю сечения поверхности зубьев в зацеплении М.Л.Новикова. В материалах конференции ЛКВВИА им. А.Ф.Можайского «Пути снижения габаритов и веса зубчатых передач», Л.,-1959.
Крагельский И.В., и др. Основы расчетов на трение и износ. М.Машиностроение, 1977.
Кудрявцев В.Н. Несущая способность передач с зацеплением Новикова, лимитируемая прочностью рабочих поверхностей зубьев. Сб. трудов ЛМИ, № 24. Л. 1962.
Кудрявцев В.Н. Пояснительная записка к руководящим материалам РТМ ЛенСНХ 2-60 с.8, Л. 1959.
Кудрявцев В.Н. Расчет и проектирование зацепления М.Л.Новикова. Л. 1960.
Кудрявцев В.Н., и др. Конструкция и расчет зубчатых редукторов. «Машиностроение»,- Л., 1971.
Куликов Г.В. Исследование влияния основных параметров зацепления на потери в передачах М.Л. Новикова. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 1958.
Новиков М.Л. Зубчатые передачи с новым зацеплением. ВВИА им. Н.Е.Жуковского,1958.
Яковлев А.С. Определение контактных напряжений в зубчатых передачах Новикова. Там же, 1959.
Яковлев А.С. О выборе исходного контура зубчатых передач с зацеплением Новикова. Там же, 1959.
Яковлев А.С. Обобщенная формула контактной прочности зубчатых передач. Информационное письмо НИИПТМАШ УДК 621.831. Крамоторск, 1964
Яковлев А.С. Влияние форм сопряженных поверхностей зубьев на контактную прочность передач. «Надежность и качество зубчатых передач 18-67-4», НИИИН-ФОРМТЯЖМАШ, УДК 621.833:539,4 1967г.
Яковлев А.С., Печеный В.И. Исследование некоторых вопросов жесткости зубьев зубчатых передач Новикова с двумя линиями зацепления. В сб. «Современные конструкции и расчет деталей машин», Выпуск 1, М, 1970.
Яковлев А.С. К оценке напряженности материала зубьев передач с зацеплением Новикова. МВТУ, «Известия ВУЗов», Машиностроение,1985, №6
Яковлев А.С. и др. Повышение стойкости главной передачи автогрейдера. Ж.Строительные и дорожные машины. 1973. №4
| ПРИЛОЖЕНИЕ |
