Підвищення працездатності циліндричних прямозубих передач вибором раціонального профілю зубців із узагальненою геометрією та зсувом вихідного контуру - Автореферат

Для цих передач проведено фундаментальні дослідження з вивчення впливу зсуву вихідного контуру на геометрію робочих поверхонь зубців та їх критерії працездатності. Останнім часом досліджуються передачі з неевольвентою геометрією зубців (передачі Новикова, з конхоїдальною лінією зачеплення, С-С передачі тощо), подальше удосконалення яких може буди забезпечено застосуванням зсуву вихідного контуру. визначено, що у порівнянні з евольвентними конхоїдальні передачі, при рівних кутах профілю на ділильній прямій та , мають в крайніх точках поля зачеплення: критерій контактної міцності у 1,28...3,78 рази більше; критерій заїдання у 1,34...3,21 рази менше; критерій зносу поверхонь зубців шестірні у 1,4...9,98 рази менше; критерій зносу поверхонь зубців колеса у 1,64...3,39 рази менше; критерій товщини мастильної плівки у 1,26...2,3 рази більше; питома робота сил тертя на поверхні зубців шестірні у 1,28...6,28 рази менше; питома робота сил тертя на поверхні зубців колеса у 1,5...2,13 рази менше; потужність сил тертя у 1,14...1,74 раз менше, критерій згинної міцності в 1,1...1,2 рази більше. Так, при збільшенні зсуву вихідного контуру від до на границях поля зачеплення: критерій контактної міцності збільшується на 11…36%; критерій заїдання на голівці зуба шестірні збільшується на 6…14%, а ніжці - зменшується на 46…50%; критерій зносу зубців шестірні зменшується на 13…58%; критерій зносу зубців колеса зменшується на 21…26%; критерій товщини мастильної плівки збільшується на 8…18%; питома робота сил тертя зубців шестірні зменшується на 54…63%; питома робота сил тертя на голівці зуба колеса збільшується на 22…24%, на ніжці - зменшується на 35…39%; потужність сил тертя на голівці зуба шестірні збільшується на 20…22 %, а на ніжці - зменшується на 42…43%; критерій згинної міцності зубців збільшується на 10...20% У другому розділі розроблено математичну модель циліндричної прямозубої передачі, яка утворена узагальненою твірною поверхнею, досліджено геометрію, визначено геометро-кінематичні і комплексні критерії працездатності цієї передачі, розроблено диференційні рівняння для синтезу вихідного контуру передач з урахуванням його зсуву за геометро-кінематичними критеріями працездатності.У дисертаційній роботі вперше вирішено науково-практичне завдання підвищення працездатності циліндричних прямозубих передач шляхом вибору раціональних профілів зубців із узагальненою геометрією та зсувом вихідного контуру. Виходячи з аналізу відомих досліджень циліндричних прямозубих передач, обрано напрям підвищення критеріїв працездатності, котрі визначають міцність, зносостійкість, теплостійкість робочих поверхонь та ККД циліндричних прямозубих передач на основі вибору раціональних параметрів профілю зубців та синтезу геометрії їх вихідного контуру при наявності його зсуву. Вперше розроблено математичну модель циліндричних прямозубих передач із зубцями, що нарізуються інструментом із узагальненою геометрією вихідного контуру, при наявності його зсуву. Проведено теоретичні дослідження з побудови математичної моделі конхоїдальної прямозубої передачі з опуклими зубцями коліс синтезом вихідного контуру з урахуванням його зсуву і проведено аналіз значень геометро-кінематичних і комплексних критеріїв працездатності в межах поля зачеплення конхоїдальних зубчастих передач із урахуванням зсуву вихідного контуру. Зі збільшенням зсуву вихідного контуру від до на границях поля зачеплення: критерій контактної міцності збільшується на 11…36%; критерій заїдання на голівці зуба шестірні збільшується на 6…14%, а ніжці - зменшується на 46…50%; критерій зносу зубців шестірні зменшується на 13…58%; критерій зносу зубців колеса зменшується на 21…26%; критерій товщини масляного шару збільшується на 8…18%; питома робота сил тертя зубців шестірні зменшується на 54…63%; питома робота сил тертя на голівці зуба колеса збільшується на 22…24%, на ніжці - зменшується на 35…39%; потужність сил тертя на голівці зуба шестірні збільшується на 20…22 %, а на ніжці - зменшується на 42…43%; критерій згинної міцності зубців збільшується на 10...

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

У дисертаційній роботі вперше вирішено науково-практичне завдання підвищення працездатності циліндричних прямозубих передач шляхом вибору раціональних профілів зубців із узагальненою геометрією та зсувом вихідного контуру. При цьому: 1. Виходячи з аналізу відомих досліджень циліндричних прямозубих передач, обрано напрям підвищення критеріїв працездатності, котрі визначають міцність, зносостійкість, теплостійкість робочих поверхонь та ККД циліндричних прямозубих передач на основі вибору раціональних параметрів профілю зубців та синтезу геометрії їх вихідного контуру при наявності його зсуву.

2. Вперше розроблено математичну модель циліндричних прямозубих передач із зубцями, що нарізуються інструментом із узагальненою геометрією вихідного контуру, при наявності його зсуву. Визначено основні геометро-кінематичні і комплексні критерії працездатності таких циліндричних прямозубих передач.

3. Вперше розроблено математичну модель синтезу геометрії вихідного контуру різального інструменту для нарізування прямозубих коліс із узагальненою геометрією за заданими високими значеннями критеріїв працездатності при зсуві вихідного контуру у вигляді диференційних рівнянь, що звязують геометричні параметри зубців і критерії працездатності.

4. Проведено теоретичні дослідження зі створення математичної моделі визначення місцевих напружень згину в основі зубців на базі узагальненого вихідного контуру зі зсувом із застосуванням гіпотези ламаних перерізів.

5. Проведено теоретичні дослідження з побудови математичної моделі конхоїдальної прямозубої передачі з опуклими зубцями коліс синтезом вихідного контуру з урахуванням його зсуву і проведено аналіз значень геометро-кінематичних і комплексних критеріїв працездатності в межах поля зачеплення конхоїдальних зубчастих передач із урахуванням зсуву вихідного контуру. Синтезовано шість вихідних контурів інструменту для нарізування опуклих зубців коліс з раціональними параметрами.

6. Встановлено, що слід використовувати додатний коефіцієнт зсуву у межах для шестірні та відємний для колеса у цих межах. В крайніх точках поля зачеплення синтезовані конхоїдальні передачі мають: критерій контактної міцності у 1,28... 3,78 рази більше; критерій заїдання у 1,34...3,21 рази менше; критерій зносу поверхонь зубців шестірні у 1,4...9,98 рази менше; критерій зносу поверхонь зубців колеса у 1,64...3,39 рази менше; критерій товщини мастильної плівки у 1,26... 2,3 рази більше; питома робота сил тертя на поверхні зубців шестірні у 1,28...6,28 рази менше; питома робота сил тертя на поверхні зубців колеса у 1,5... 2,13 рази менше; потужність сил тертя у 1,14... 1,74 раз менше, критерій згинної міцності в 1,1...1,2 більше.

При збільшенні кута профілю вихідного контуру на ділильній прямій і збільшення зсуву вихідного контуру всі критерії працездатності передач на більшій частині поля зачеплення покращуються. Перевагу слід віддавати додатному зсуву для зубців шестірні і відємному - для зубців колеса.

Зі збільшенням зсуву вихідного контуру від до на границях поля зачеплення: критерій контактної міцності збільшується на 11…36%; критерій заїдання на голівці зуба шестірні збільшується на 6…14%, а ніжці - зменшується на 46…50%; критерій зносу зубців шестірні зменшується на 13…58%; критерій зносу зубців колеса зменшується на 21…26%; критерій товщини масляного шару збільшується на 8…18%; питома робота сил тертя зубців шестірні зменшується на 54…63%; питома робота сил тертя на голівці зуба колеса збільшується на 22…24%, на ніжці - зменшується на 35…39%; потужність сил тертя на голівці зуба шестірні збільшується на 20…22 %, а на ніжці - зменшується на 42…43%; критерій згинної міцності зубців збільшується на 10...20%

Результати порівняльного аналізу критеріїв працездатності циліндричних зубчатих передач прийняті для використання в інституті „Гіпромашвуглезбагачення”

7. Уперше розроблено математичну модель синтезу вихідного контуру із використанням заданих значень комплексного критерію і на її основі синтезовано вихідний контур прямозубих передач із підвищеною зносостійкістю при наявності зсуву вихідного контуру.

8. Синтезований вихідний контур реалізовано у геометрії червячної фрези, яка використана при виготовленні експериментальних конхоїдальних прямозубих передач без зсуву та зі зсувом різального інструменту. За результатами стендових випробувань із умов контактної міцності зубців навантажувальна здатність синтезованих передач у 1,2 рази більше, ніж евольвентних передач. Розбіжність результатів теоретичних і експериментальних досліджень становить 4,4-5,5%. Розроблені конхоїдальні передачі рекомендовані до впровадження у тяговій передачі тепловозів, які випускаються ХК “Луганськтепловоз”.

9. Поставлену в дисертації мету досягнуто, сформульовані завдання вирішено.

Отримані в дисертаційній роботі результати використовуються і можуть бути використані проектними і машинобудівними підприємствами при проектуванні і виготовленні високонавантажених прямозубих передач, що буде сприяти підвищенню технічного рівня передач зачепленням і зубчастих редукторів.

Шишов В. П. Геометрокинематические критерии прямозубых цилиндрических передач при смещении исходного контура / В. П. Шишов, П. Н. Ткач, А. А. Муховатый, Ю. А. Скляр // Одеський нац. політех. ун-т. Підйомно-транспортна техніка. - 2010. - №2 (34). - С. 31-38.

2. Шишов В. П. Дифференциальные уравнения для синтеза исходного контура зубьев прямозубых цилиндрических передач по значениям геометро-кинематических критериев / В. П. Шишов, А. А. Муховатый, Ю. А. Скляр // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. - Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля, 2010. - №3 (145), частина 2. - С. 129-134.

3. Скляр Ю. А. Геометрические критерии конхоидальных передач со смещением исходного контура / Ю. А. Скляр // Вісник нац. техн. ун-ту «ХПІ». - Харків, 2010. - № 27. - С. 162-167.

4. Nosko P. Gearing with increased teeth wear. / P. Nosko, V. Shishov., P. Tkach, U. Sklyar // Teka commission of Moborization and Power Industry in Agriculture V. XB. Poland, Lublin, 2010. - Р. 87-94.

5. Шишов В. П. Основи синтезу вихідного контуру циліндричних зубчастих передач із підвищеною зносостійкістю коліс / В. П. Шишов, П. Л. Носко, П. Н. Ткач, Ю. А. Скляр // Вісник нац. техн. ун-ту «ХПІ». - Харків, 2009. - № 20. - С. 171-176.

6. Шишов В. П. Критерии работоспособности реечной передачи со смещением рейки / В. П. Шишов, О. А. Ревякина, П. Н. Ткач, Ю. А. Скляр // Вісник нац. техн. ун-ту «ХПІ». - Харків, 2010. - № 26. - С. 187-194.

7. Шишов В. П. Геометрокинематический критерий для синтеза высоконагруженных цилиндрических прямозубых передач / В. П. Шишов, П. Н. Ткач, Ю. А. Скляр, И. Г. Ткач // Одеський нац. політех. ун-т. Підйомно-транспортна техніка. - 2009. - №3 (31). - С. 109-114.

8. Шишов В. П. О напряжениях изгиба у основания зубьев с обобщенным исходным контуром / В. П. Шишов, П. Н. Ткач, О. А. Ревякина, Ю. А. Скляр Вісник нац. техн. ун-ту «ХПІ». - Харків, 2009. - № 19. - С. 160-166.

9. Носко П. Л. Патент України на корисну модель № 35956 «Вихідний контур зубців коліс» / П. Л. Носко, В. П. Шишов, П. Н. Ткач, Ю. А. Скляр // Опубл. 10.10.2008. Бюл. № 19.

10. Носко П. Л. Патент України на корисну модель № 46423 «Циліндрична зубчаста передача» / П. Л. Носко, В. П. Шишов, П. Н. Ткач, О. М. Каплун, Ю. А. Скляр // Опубл. 25.12.2009. Бюл. № 24.

11. Носко П. Л. Патент України на корисну модель № 44214 «Вихідний контур зубців циліндричних коліс»/ П. Л. Носко, В. П. Шишов, П. Н. Ткач, Ю. А. Скляр // Опубл. 25.09.2009. Бюл. № 18.