Новая зубчатая передача XXI века

Зубчатые передачи с эллиптическим профилем зуба – как элемент научно-технического прогресса в машиностроении.

В современном машиностроении высокие требования предъявляются к зубчатым передачам. Они должны обеспечивать передачи больших крутящих моментов, быть точными и быстроходными, плавными и бесшумными. Вместе с тем зубчатые зацепления должны обладать высокой работоспособностью: надежностью, долговечностью, безотказностью и ремонтопригодностью.

В связи с этим инженерная мысль постоянно работает над совершенствованием, как известных эвольвентных зубчатых передач, так и в направлении по изысканию новых видов зацеплений, обеспечивающих повышенную нагрузочную способность передач или получения других технологических и эксплуатационных преимуществ.

Крупным открытием в этой области явилось создание в 1954 году зубчатых передач, имеющих неэвольвентный профиль зуба с теоретически точечным зацеплением. В этих передачах, как при наружном, так и при внутреннем зацеплении, обеспечивается контакт выпуклого и вогнутого профилей зубьев в точке. Однако, ввиду того, что профили этих зубьев имеют произвольное очертание, и они не являются сопряженными. Нагрузочная способность передач Новикова по контактной выносливости рабочих поверхностей зубьев, несмотря на теоретически точечный контакт, оказывается в 1,5 раза выше, чем у эвольвентных аналогичных передачах, имеющих линейный контакт.

Естественным развитием существующих зубчатых передач, как эвольвентного, так и неэвольвентного профиля зубьев с целью значительного увеличения нагрузочных возможностей зубчатых передач, явилось создание принципиально новой зубчатой передачи (ДГТУ каф. ОКМ). Основной особенностью вновь предложенной зубчатой передачи является то, что в новой конструкции зубчатого зацепления впервые удалось достичь в торцевом сечении косозубой передачи равенства радиусов кривизны головки зуба и соответствующей межзубовой впадины ножки сопрягаемого зуба.

Зубчатая передача нового типа содержит косозубые колеса. Профили зубьев выполнены в форме радиусов в торцевом сечении центры, которых находятся на соответствующих начальных делительных окружностях. В этой зубчатой паре соблюдается условие, при котором радиус головки зуба равен радиусу ножки зуба, как на шестерне, так и на сопрягаемом колесе. В нормальном же сечении зуба профиль последнего представляется эллипсом с радиальным расположением его большой оси, а размеры осей эллипса находятся в зависимости от угла наклона зубьев

Новая передача намного прочнее по сравнению с известным эвольвентным зацеплением. При работе зубьев на изгиб толщина зуба по делительной окружности равна высоте зуба, в то время как в эвольвентной передачи – толщина зуба почти в 1,5 раза меньше высоты зуба. Кроме того, в новом зацеплении прочностные характеристики зуба увеличены еще и потому, что основание зуба (считающееся опасным сечением для эвольвентного зацепления) расширено из-за большого радиуса ножки зуба и ввиду отсутствия концентраторов напряжения, имеющихся в эвольвентном зацеплении.

Эти положительные качества нового зацепления, при расчетах зубьев на изгиб (при расчете изломной прочности), при прочих равных условиях позволяют обеспечить повышение передаваемого крутящего момента по сравнению с эвольвентной зубчатой передачей в 3-5 раз.

Предлагаемое зубчатое зацепление несравненно более технологично, так как одним и тем же режущим инструментом (например, червячной фрезой, работающей методом обкатки), можно обрабатывать как шестерню, так и зубчатое колесо. Кроме того, значительно улучшаются условия смазки зубьев в зацеплении, существенно уменьшается шум при работе зубчатой пары. Новая геометрия контактирующей пары исключает возможность заедания (заклинивания) зубчатой передачи.

Таким образом, сравнительное сопоставление принципиальных особенностей нового зубчатого зацепления с известными, показывает неоспоримые преимущества, что позволяет делать вывод о целесообразности использования ее во многих отраслях промышленности.

Зубчатая передача может быть рекомендована к широкому использованию в цилиндрических косозубых и шевронных передачах, а также в конических, гипоидных и других зубчатых передачах с параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися осями вращения.

Особенно эффективно использование данной зубчатой передачи в силовых механизмах высокопроизводительных сельскохозяйственных машинах, подъемно-транспортных механизмах, тракторах, автомобилях всех видов, вертолетах, редукторах общего назначения, приводах различных машин, в том числе с крупногабаритными и тяжелонагруженными колесами.

Очень эффективно использование зубчатой передачи в шестеренчатых насосах и гидродвигателях высокого давления с двухступенчатым нагнетанием жидкости.

Сравнительная характеристика

Редукторов

Контактные телефоны.

Донской Государственный Технический Университет

(863) - Зав. каф. «Основы Конструирования Машин”, профессор .

(863) - Ведущий инженер каф. ОКМ (автор проекта).

*****@***ru