автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Исследование альтернативной зубчатой тяговой передачи грузовых магистральных тепловозов

СХЩО-УКРАШСШЯ ДЕРЖАВНИЙ УН1БЕРСИТЕТ

РГ6 ОД

2 ■ На правах рукопису

ЫУНЛДЗД Моваффак

УДК 629.4.06:621.833

Д0СЛ1ДШНЯ АЛЬТЕРНАТОМ)! ЗУБЧАТО! ТПГ0Б01 ПЕРВДАЧ1 ВЛНТАШ1Х ЫАПСТРАЛЬНИХ ТШЛ0В031В

05.02.02 - Мзязшоэнавство та дотгл1 ыашии

05.22.07 - Рухомий склад га тягло по1зд1в

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацИ на здобуття наукового ступенл кандидата техн1чних наук

Луганськ - 1994

Робота виконана а Сх1дко-укра1нськоыу державному ун1верситет1 на кафедрах "Вища математика" та "Детал1 машин"

Науковий кер1вник - доктор техн1чних наук.

професор ГрМанов В.М.

0ф1ц1йн1 опоненти - доктор техн1чних наук, професор Кириченко А.Ф. - кандидат техн1иних наук, доцент Крамарь М.М.

Пров1дне п1дприеыство - ПО "Лугаисъктешювоэ"

Захист в1дбудеться № МаЛ 1994р. в годин

на эас1данн1 спец1ал1зовано1 ради в Сх1дно-укра1нському державному ун1верситет1 за адресов: 348034, м. Луганськ, квартал Молод1жний, 20

Дов1дки по телефону: (0642) 46-42-28

Спец1ал1эована вчена рада Д 18.02.01 "Рухомий склад зал1зниць та тягло по1зд1в" '

3 дисертацХею ыожна оэнайомитись в С1бл1отец1 Сх1дно-укра1нсь-кого державного ун!верситету

Автореферат роз1слано ' - 1994 р.

Актуальн1сть . Традиц1йн1 (евольвентн1) зубчат1 тягов! передач1 вантажних ыаг1стральних тепловоз1в, 40 випускапться в даниЯ час промислов1стю, в цГлоыу, не п1дпов!дають крацим св1товим зразкан по шуыових характеристиках, несуч1й здатност1, над1йност1, довгов1чност1, економ1чностХ та конкурснтноздатносг!. Недостатня дов-гов1чн1сть традиц1йно1 зубчатоГ передач1 являеться причиною значних витрат на ремонт та зшЛну шестерень I кол1с, як1 вийшш з ладу; на иерея1 ?ал1зниць на долю кол1сно-моторннх блок1в тепловоз1в припадав до 30^ пошкодаень, зумовлених виходом з ладу зубчато1 тягово1 переда-ч1. При проектуванн1 я перспективних локомотив1в п1двищено1 секц!й-но1 г.отужност1 та швидкост1 руху проблема над1йност1 стае це б1льш актуальной.

Вищезгадана нев1дпов1дн1сть тягових редуктор1в кращиы зарубХж-ним аналогам уже зараз приводить до значних втрат та до неухильного зб1льшення в1дставшия в1д св1тового р1вня. Дал1 цей розрив зб1ль-яиться, цо в умовах неперервного росту виыог до техн1чного р1вня ре-пуктор1в та 1х конкуректноздатност1 робить нсоСх1дним пошук шлях1в вир1шення ц1е1 складно1 науково-техн1чно1 та еконоы1чно1 проблема. Гехн1чний же прогрес не ыояе ыати ы1сця без альтернатпвних нетради-д1йних дослХдаень та притоку св1них 1дей.

Одним з найб1льд реальних шлях1в забезпечення прогресу в област1 сепловозно1 тяги локомотив1в нового покол1ння являеться застосувакня тчеплення Нов1кова, южливост1 якого дуже велик1.

Передач1 Нов1кова ДДЗ (дв1 л1н11 зачеплення) эабезпечують знач-ш п1дв1гдення техн1чно-економ1чних показник1в редуктор1в, несуча |датн1сть та ресурс яких вище аналогХчиих евольвентних передач. Поле-IIка з питания доц1льност1 застосування нового зачеплення в локомоти-юбудуванн1, в1дсутн1сть норм точност1 на передач1 Иов1кова все ще ■.трикують впровадаення цього прогресивного зачеплення.

Мета дисертац1йного досл1дження-|бгрунтування доц!льност1, актуальност! .а перспективност1 застосу-:ання зачеплення Нов1кова в локомотивобудуванн1; розробка норм точ-:ост1 та системи допуск1в альтерьативно1 зубчато1 тягово1 передач1 антажних иаг1стральних тепловоз1в. .

Наукова новизна. Основними новими наукониыи юзультатами, як1 виносяться на захист, являються настулн1 положения.

Обгрунтована актуальн1сть та перспективн1сть застосування зачеп-гення Нов1копа в локомотивобудуванн1. Побудована катематична модель >еально! зубчато! передач!, яка включае системи розрахункових р!в-

нянь, анал1тико-ймов1рносн1 та числов1 алгоритми обчислення координат точок контакту зубц1в, к1нематично1 похибки передач1 та спектру II частотних складових, 1нших як1сних показник1в працездатност1 (динам1-ка переспрязення зубц1в, навантажувальна эдатн1сть, ыасляний клин, тертя, зное, припрацювання). Досл1даена точн1сть альтернативно1 тяго-во1 передач1 вантажних ыаг1стральних тепловоз1в: виявлен1 не1стотн1 та дом1нуич1 похибки, степ1нь та характер 1х впливу на контакт зубц1в к1нематичну точн1сть та плавн1сть роботи, на динам1«у переспряження, на локальку к1нематику та г1дродинам1ку. Розроблен1: методика розра-хунку допуск1в, а .також норми точноот1 та система допуск1в альтернативно! тягово1 передач1.

Практична ц1нн1сть. Головним практичним результатом дисертац1йного досл1дження являються згадан]1 норми точнос-т1 та системи допуск1в, розроблен1 у в1дпов1дност1 до м1жнародно1 практики з стандартизацИ. Кр1м того в дисертацП рекомендован1 та обгрунтован1 метода то засоби контролю точност1 зубчатих кол1с та тя-гово1 альтернативно! передач1.

Апробац1я . Матер1али роботи допов1дались, обговоршва-лися та одержали схвальну оц1нку на науково-техн1чних конференц1ях Сх1дно-Укра1нського державного ун1верситету (1990-1993р.р.), на об'ед-наних науково-техн1чних сеы1нарах кафедр "Локомотивобудування", "Де-тал1 машин" та "Вища математика" СУДУ (1992-1994р.р.), на республ1-канськ1й науково-техн1чн1й конференцП "Проблеми п1двищення ы1цност1 та над1йност1 елемент1в конструкц1й та привод1в-в машинобудуваннI" (Харк1в, 1990р.), на республ1канськ1й науково-техн1чн1й конференцП "Проблеми м1цност1, над1йност1 та довгов1чност1 зубчатих передач та редуктор1в" (Харк1в, 1991р.), на республ1канськ1й науково-техн!чн1й конференцП "Проблеми зубчатих передач та редукторобудування" (Харк1в 1993р.), на мГлшародноцу симпоз1ум1 "Розвиток геометричноГ теорП зубчатих зачеплень" (1жевськ, Рос1я - США, 1993 р.).

П у б л I к а ц I I . Результата дисертац1 Иного досл1дження опубл1кован1 в шести роботах.

0 б * е м . Дисертац1я складаеться 1з встуцу, чотирьох розд1-л1в, висновкГв, списку л1тератури ( 139 найменувань), додатк1в. Викладена на . 232 стор!нках машинописного тексту, мае 23 таблиц!, 41 малюнки.

3MICT Р0Ю1И

Перший р о з д I л - "Анал1тико-1нфорыац1йний огляд 61т по досл1даенню напрям1в покрацення товарних властивостеЯ тяго-iro редуктора".

1.1. Викладен1 загальн1 в1домост1 про эубчат1 тягов1 передач!

I актуальн1сть Ix досл1дження. Великий вклад в вир1шенн1 численних юблем локоыотивобудування внесли Б1ляев 0.1., Б1рюкса1.В., Вериго Ф., Вертинский C.B., Голубенко 0.JI, Голубятн1коз С.М., 1ванов B.W., маев О.Д., Камаев В.О., Коган О.Я., Коротенко М.Л., Коняев О.М., зьмич В.Д., %л1ков Ю.А., Нуценко С.М., Львов A.A., Пахомов М.П., калов Б.Ф., шеетаков В.М., 1нш! вчен1.

1.2. Проанал1зован1 ochobhI напрямки в досл1даеннях з покраден-традиц1йних (евольвентних) редуктор1в: вшшв зовн1шн1х динам1чних

вантажень на динам1ку переспряження зубц1в, вплив поздовжнього нтакту зубц1в, Ix зносу та ы1цност1.

1.3. Згадан1 напрямки не дозволяють радикально покращити техн1--економ1чн1 показники традиц1йних редуктор1в, так як евольвентне еплення уже не м1стить в соб1 1стотних резерв1в подальшого розвитку

вдосконалення. Зокрема доведено, що основним напряыком п1двицення вантачувально1 здатност1 редуктор1в являеться зб1льшення твердост1 5ц1в. Але можливост1 цього напрямку для евольвентних передач в 1чн1й Mlpl вичерпан1 оск1льки подальше п1двищення твердост1 неыи-ге супроводжуеться застосуванням ще б1льш дорогих матер1ал1в, тех-юг1й та зб1льшення трудо- та енергоемкост1. Як результат, в1днос-ц1на rt-lX/T. зменшуеться пов1льн1ше, н1д вIдносна маса

= ГП./Т ( Т - момент скруту). 1снуе критичне значения ffКр_ i якому <Л досягае свого м1н1мума, I подальше зниження fr ie еконоы1чно невйг1дниы.

1.4. Сформульован1 виеновки першого розд1лу.

Другий р о з д I л . "Зачеплення М.Л. Нов1кова - альтер-•ива евольвентноыу зачепленню".

2.1. Анал1з розвитку теорП зубчатих зачеплень дозволяе стверд-ати, що принципово нове зачеплення, яке з'явилося в к1нц1 50-х 1в (автор Михайло Леонт1йович HobIkob - професор ВПА 1м. М.Е. ського) - законом1рний результат еволюцИ науково1 та техн1чно1 ки.

2.2. Викладен1 особливост1 та переваги передач Нов1кова, актив-поверхн! зубц1в (АПЗ) яких являються спряженими. Перв!сне точкове

контактування опукло-гнутнх АПЗ (рис. I) п1д навантаженняы перетво-рюеться в контактування по пружним плоиушкам, як1 переы1щуються вздовж л1н11 зубц1в з! швидк!стю значно (в 4...10 раз) бХльшо«) окруж-ноI швидкост1, що зб1льшус (в 10...15 раз1в пор1вияно з евольвентними передачами) товцину г1дродинаы1чного кару змацення. Останне сприяе п1двиценню ККд передач! та змешаешю зносу. Незы1нн1сть же швидкостх ковзання в люб1й фаз1 зачеплення сприяе гарному припрацюванню АПЗ, зниженню иер1вном1рност1 розпод1лу навантаження ы1ж зубцями та подаль шому п1двиценню контактноI витривалост1, яка в 3...4 рази вице, н1ж у евольвентних передач як иасл1док опукло-гнутого контакту АПЗ, який забезпечуе 61льш1 площинки миттевого контакту (ШК, рис. 1-3).

2.3. Проанал1зований поперодн1й доса1д впровадження передач Но-в1кова в трансы1с1ях тепловоз1в, результат« якого характеризуют зачеплення Нов1кова, в ц1лоыу, позитивно. Шжлив1сть та доц1льн!сть ви-користшшя передач Нов1кова в механ1змах тепловозIв п1дтверджена вип-робуваннями. Анал1з окреыих результат1в, як1 но дали оч1куваного за-дов1льного ефекту, свХдчить: причина не в зачеплен1 Нов1кова, а в нерозробц! питаль 1х технологи виготовлення.

2.4. Викладен1 в1домост1 по ыноговиду вих1дних контур1в(вк) для передач ¡¡ов1кова.

2.5. Викладен1 особливост! взаемодИ I напружного стану зубц1в в передачах Нов1кова та 1нформац1я про розрахунки на ы1цн1сть.

2.6. Викладена 1нфоркац1я про промислове використання нового зачеплення.

2.7. С$ормульован1 висновки другого розд1лу.

Т р е т I й розд1л - "Цатематичне ыоделювання задач ди-сертац1йного досл1даенля.

3.1. Постановка задач. Для забезпечення виыог норм точност1 необх1дно знати залежн1сть координат точок контакту', та залежн1сть закону перздач1 обертання в!д похибок (1—1,1*) виготовлення. Ыа-тематично задача формулюеться так. В1дома геометр1я зачеплення вуз-л1в мехвл1зму, яка описуеться р1внянлями гТ — / . —•» — , {т)*л»и)

. » (2) ¿.обочих поверхонь та орт1в нормалей ведучо1 (ИХ «г 1) та ведено1 ( т.=- 2") ланок ^ Ц>сггг) у "О*-*™* - кривол1н1йн1 координата), доме ноы1нальне положения осей обертання, яке характеризуемся ку-•< ^ та в1дсташ) Д.м1ж осями, в1дом1 похибки ба-

.-ня ланок в передач!. В1домох> величиной е кут <Ж повороту

•и^а/тшшпп,

- евольвентне косозубе (л!н!йчате)

эалолюсне Нов1кова ОЛЗ

(точкове)

уМ

г - дозаполюсне Нов1кова ДЛЗ ¿' (точкове)

шпшшшпш

Рис. I. Просторов1 системи _ зачеплення

Рис. 2. Схема ВК передач НовIнова ДЛЗ

Рис. 3. Координатн1 л1н11 на А113

ведучо1 ланки. Необх1дно побудувати р1вняння для визначення координат Ц)'"4-' (рис. 3) точок контакту та кута dy^ пов< роту ведено1 ланки. Цукан1 характеристики мають вигляд

^{tT,*™.*™] (3)

Тод1 d¿k**/ d ck^ =■ U. та du/ - реальне ми^

теве передаточне в1дношення та аналог кутового прискорення ведено1 ланки в1дносно ведучо1. В цьому раз1 J^^t^^l,

1<Э. — ¿l0l - характеристики в1дхилень в контакт1 та к1нематиц1 ( цА™-^ UQ , Э.0 - характеристики 1деально1 передачи.

В розробц1 допуск1в важлиЕе м1сце зайнае, так звана, контактно-метрологХчна задача. II з;Лст заключаеться в одержанн1 розрахунковш залешостей для визначення: I) припустимо1 зони розм1щення центру "V контактно! плоцинки на АПЗ; '¿) припустимих нижньо1 S Ь> та вер: ньо1 S ё> числових границь суш б>похибок, при яких ПМК розм1цуеться в границях AÍ13. Ыатеыатично задача формулюеться Tai Нехай £ (^«Я ; Ь - в1дстань в1д центру ДГ до границь АГК (рис. 4). Ця в1дстань - функц1я положения та характерних величин «31, fj (нап1восей) площинки. Тод1 умов и розы1щення ПШ в границях АПЗ для нормального навантаження г^ запишуться у вигляд1

де Í - координата проф1льного положения точок контакту; ^V;

(V; - в1дстань в1д ~\f до границь АПЗ, вираяена через

нев1дому координату центру; характерн1 розм1ри OL, Ь залежать в1д PN , головних кривизн , в1д коеф1ц1ент1в Пуасон.

"^т., модул1в Юнга Бт та в1д • Сп1вв1днош<

ням (4) в1дпов1дають два екстреыальних р1вняння

= Ь) , ?{ о.;

розв'язком яких являються числа Í) » • С"Чч р —

шукана зона. Пот1м, знаючи (3), з р1внянь

знаходимо JS <о та

точки контакту виходять за границ! АПЗ.

Сл1дуючий крок моделювання - розгляд задач1 у ймов1рносному ас-[ект1, оск1льки похибки - випадков1 величини, а шукан1 характеристи-си - функцП виду (3), тобто також випадков1 величини. Математично 1адача форыулюеться так. Яйцо в. П £ & ; У, ^ Д , то

V £ С V» ; р1вносильно невиходу вс1х точок контакту за

?раниц1 АПЗ у 100% передач. Вказан1 границ1 являпться, як правило, 'жорсткими" при монтажно-технолог1чн1й реал1зац11. Б1льш прийнятним [з економ1чно1 та 1нших точок зору) являеться варГант, при якому гра-«ц1 , €> зм1ни являються б1льш широкими,

1е дивлячись на те, що при цьому в1дсоток передач з нормативним контактом та в1дхиленням в к1нематиц1 зменшуеться. Реал1зуемо вар1ант, фипускаючи (рис. 4) СУ?УЬ*1 Г) 1\ГН ? УвЗ.

31дпов1дний в1др1зок £ £7* е.; 3 э ; Е& 3

шаходимо з р1вностей (5), в яких 'Ун та "Ув необх!дно зам1-шти на V* та . В1др1зок С ; 5их&1 визначае

1енш "жорстк1" допуски. Можливий в1дсоток як1сних передач, котр1 шготовляються з менш "жорсткими" допусками, визначаеться йыов1р-[1сти

;Лг£Э) (б)

юпадання значень випадково1 величини У в в1др1зок - лг

.ри умов1, що Уе IX,* ? ^ э. в

3.2. В точках контактування ланок виконуються умови,

;к1 вираяають зв'язок-р1вн1сть рад1ус-вектор1в та сп1впадання орт1в х нормалей (2) в систем1 координат робочого зачеплення. Матриц1 . П , , Р , ф моделюють ном1нальне положения ланок, 1х

бертання та похибки • . Розв'язки системи:

яожники при похибках визначавться 1з системи ( р =» -1,5)

оеф1ц1енти матриць та в1льн1 члени яко1 обчислюються через коорди-ати вектор1в (2), 1х пох1дн1 та залежать також в1д параметр1в мат-иць П , £2. г Р , ф . К1нематична точн1сть передач1 харак.тери-уеться кутом сК<-г"> та реальним миттевим передаточним ь1дношенням

и = и0+хи1£. с и, - йсК^У .

Характеристика плавност1 роботи - кутове прискорення

а-а04-s a-^v. ( a.-duL/d<*W;

Множники при степенях похибок назван1 коеф1ц1ентами впливу: б1льший коеф1ц1ент характеризуе С1льший вплив т1е1 похибки при

котр1й в!н залисаний, та навпаки.

Для одержання розрахункових залежностей контактно-метролог1чно1 задач1 (п.3.1) використовуеться метод Герца-Б1ляева. Анал1тичний алгоритм, реал1зуючий даний цикл задач, в дисертацП викладений.

Имов1рн1сть (6) обчислюеться як ймов1рн1сть попадания значень нормально1 випадково1 вели Чини V" в в1др1зок CVH ; Vb3

де ф - 1нтегральна функц1я Лапласа.

Для досл1дження впливу похибок на динам1ку переспряження эубц1в розроблений динам1чний критер1й

_ —П. г

який дозволяв через найб1льшу к1нематичну похибку передач1 пор1вню-вати динам1чн1 навантаження, котр1 отримують зубц1 у вигляд1 удар1в в момент 1х переспряження в передачах з евольвентного та нов1ковсько: системами зачеплення.

Розроблен1 алгоритми та розрахунков1 залежност1 досл1даення впливу похибок на як1сн1 показники працездатност1 передач1, прийнят1 в ТММ для оц1нки навантажувально1 эдатност1 тертя, зносу, припрацьо ванност1 АПЗ та умов утворення масляного клину: ^ - кут; питом1 , ^ та в1дносн1 швидкост1 V^ * ковзання; ^марна швид-

к1сть V та в1дносн1 швидкост1 верт1ння

та переко

чування АПЗ.

3.3. Досл1дасена геометр1я станочного та робочого зачеплення. 0держан1 роз'рахунков1 алгоритми, викладена методика 1х застосування.

Навантажувальна здатн1сть передач Нов1кова tIcho пов'язана з по ложенням ПИК по висот1 АПЗ I зр1вном1рн1стю розпод1лу навантаження м1ж ШЖ. Порушення двоточкового контакту (ДКЗ, рис. Ь) приводить до того, цо повне навантаження приймаеться лише однГо.-; liivlK, котра пере-

АЦ>Ц>

6) Alf4- AlfWst, W COluVQ ;

Рис. 5. Ознаки в1дхилення та умови дотримання ДКЗ в передач1, виготовлен!й: а) без похибок; б), в) з похибкаыи

м1щуеться по вершин1 зубц1в з таким кегативниыи насл1дками, як зб1л шення контактних напружень.

Встановлено, цо на в!дхилення ДКЗ не впливають: -fat» " похиб ка ы1жосево1 в1дотан1; Тщ? ~ зм1щення ВК; Fj.^ ~ рад1альне биття зубчатого в1нця. Дом1нуючий же вплив чинять: - похибка

проф1лю зуба; Fj>r - в1дхилення напряму зуба; -fy.tr > перек1с та в1дхилення в1д паралельност1 осей при монтаж! (рис. 5).

При розрахунку допуск1в / Fj, , , ^ необх1дно врахо-вувати частку впливу кожно1 з цих похибок на величину зазору А , яка пролорц1йна характеристик ПКЗ Д^ =■ ГГХСОЦДЦ^1—А Ц*^)-Отже, розрахунок допуск!в повинен провадитися за наступними формулам!

3.4. Сформульован1 висновки третього розд1лу. Четвертий розд1л - "Числове та ексглриментальне досл1дження".

4.1. Об'ект досл1дження - тягова передача тепловоз1в серИ ТЕЗ, 2ТЕП6, 2ТЕЮЛ, 2ТЕ10В.

4.2. Викладено розрахунковий алгоритм.

4.3. Контакт зубц1в. На проф1льне положения точок контакту (коо( дината т}4™10 ) дом1нуючий вплив чинять похибки: ^ар » Тщ..

■Цр , (похибка проф1лю черв'ячно1 фрези), > -^¿а.

(рад1альне биття по вершинах зубц!в черв'ячно1 фрези); •

Ступ1нь впливу похибок видно з табл. I.

Обробка результат1в обчислення коеф1ц1ент1в впливу дозволила виявити анал1тичну характеристику передач Нов1кова

названу коеф1ц1ентом локально1 чутливост1. При цьоцу

^^гТнКгЧаг^^^х^^^^. (9)

3 (9) випливають форыули для обчислення м1н1мального значения суыл похибок, я ид о кожна з похибок мае деякий д1апазон зы1ни (поле допуску):

Таблиця I

Вих1дний контур Коеф1ц1енти впливу похибок

fat» íxf 'HP>TtdQ № (m) Í0 «"fj.

ГОСТ 15023-76 0,935 + 0,468 0,935 + 0,425 V 0,468

ДЛЗ-0,7-0,15 0,812 0,406 0,812 0,403 0,406

ДЛ 3-1,0-0,15 0,770 + 0,385 0,770 ± 0,385 0,385

РГУ - 5А 0,355 0,178 0,355 ± 0,199 + 0,178

КС - 0 0,231 + 0,116 0,231 £ 0,133 0,116

КС - I 0,289 0,146 0,289 + 0,145 0,145

РДО124-И-88 0,383 + 0,192 0,383 0,192 + 0,192

Таблица 2

Похибки Характеристика ДКЗ ¿^ip для BK

ГОСТ 15023-76 ДЛЗ-0,7-0,15 ДЛЗ-1,0-0,15 РГУ-5А

0,022873 0,022792 0,022968 ' 0,022677

■fxr 0,011437 0,011396 0,011501 0,011339

Ff>r 0,022887 0,022834 0,023032 0,022681

if- 0,045878 0,045668 0,045985 0,045511

Таблиця 3

Похибки Евольвентне зачеплення Зачеплення Нов1кова

ÍJP + uL ±aL

■f ,THt. judo. Ь- * M* •f-xr с rjifr , f pxo Firt 0,0050 0,0050 0,0017 0,0439 0,0447 0,0233 0,0027 0 0,0002 0,0006 0,0528 0,0402 0,0027 0,0027 0 0,000001 0,000007 0,000008 0,000007 0,000009 0,002700 0,0023 0,0023 0,0015 0,0041 0,0054 0,0024 0,0029 0 0,0000 0,0000 0,0052 0,0086 0,0093 0,0006 0 0,000000 0,000002 0,000006 0,000007 о.осшг 0,000116

Таблиця 4

Позна-чення СтупХнь ТОЧНОСТ1 '

5 6 7 8

1 1 ■

шест. 1 колесо шест . | колесо шест . |колесо шест.|колесо

Р* 28 36 45 56 63 80 80 10

± 32 + 51 ± 72 2: 90

Тд +28 +18 +45 +30 +65 +40 +80 +50

ТЕ -36 -46 -60 -75 -80 -105 -100 -130

12 16 20 32

6 8 10 16

6 8 10 16

3 4 - -

Ррхк ±9 ±11 ±13 ±16 ±18 ± 20 ±28 ±32

Р1 37 61 ¿8 96 82 136 118 196

«о 98 154 218 314

Рр 28 50 45 60 63 112 90 160

±11 ±11 *16 ±16 ±22 ±30 ±32 ±.32

18 28 28 45 40 60 50 80

Ро 18 28 28 45 40 60 50 80

й 20 22 30 32 40 50 60 71

28 40 63 90

гк» гко- 3 табл. 9 та 10 за ГОСТ 1643-81

Таблица 5

Ступ1нь ТОЧНОСТ1 И км кй мкм

5 136 25 332 30 299 0,999999 0,999999

6 216 25 332 30 299 0,999997 0,999997

7 299 25 332 30 299 0,999149 0,997343

8 376 332 30 299 0,992049 0,963233

В таблиц1 2 - 1нформац1я з розрахунку характеристики А ^ При призначенн1 допуск1в , > Рр нео.бх1дно керуватися залежн1стю > що выпливае з формул (8) I табл. 2, I

дозволяе витримати рац1ональн1 (з точки зору р!вноы1рност1 розпод1лен-ня навантаження пом1ж головкою та нЬсков зуба) допуски.

4.4. Шнематика та динаы1ка зачепленнл. На к1нематичну точнХсть та плавн1сть роботи доы1нувчий однопорядковий вплив чинять похибки

^уР^Ь-Р» Ррг > Ррхкс^рзсй (табл. 3). При призначенн1 доцуск1в необх1дно взяти до уваги, що чинить в 1,2-1,7 рази,

а , Р^хпг», в 1,3-1,8 рази б1лышй вплив на характе-

ристики, що розглядаються, н1ж . Ступ1нь же впливу р!»^.

складае 20-60% в1д ступеня впливу . Отяе, допуски на похиб-

ки, що розглядаються, необх1дно призначати в пропорцИ обернен1й до вхазаних чисел. Юнематика передач Нов1нова та аналог1чних евольвент-иих передач являеться, в ц1лому, в р1вному ступен1 сприйнятливою до похмбок, що дозволило рекомендувати (п. 4.5) допуски ГОСТ 1643-в! на цеяк1 показники к1нематично1 точност1 та плазност1 роботи евольвеит-И1Х передач в якост1 таких I для аналог1чних передач НовГкова.

Основний висновок дослХдяення локально-к1немат;:чних та г1дроди-^амГчних явид в зон1 контакту зубц1в: одн1 I т1 ж похибки викликаэть зуттево б1льше тертя, зб1льшення зносу АПЗ та смешения КВД при еволь-зеитк1й. систем1 зачеплення, н!а при нов1ковськ1П.

Досл1дження динам1ки переспрядення зубцГв св1дчить (табл. 4): )1броакустика альтернативно1 передач1 в 2...5 раз1в шскча, н!л оиало-'1чних традиц1йних передач.

4.5. Таблица б - анотац1йно викладешш результата досл1даеннл 'а методики розрахунку допуск1в на основн! контролдач! параиетри альтернативно! передач!. 3 табяиц1 видно:

1) ГОСТ 1643-81 на допуски евольвентних передач в частин1 норы :1нематично1 точност1 розповсиддуеться I на альтернативну передачу;

2) 75% показних1в плавност1 роботи норыувться також за ГОСТ 683-81;

3) в нормах контакту зубц1в лише допуски -С- х вибираються г!дно ГОСТ 1643-81.

Таблица б

Норма Показники точност1, позначення (означения за ГОСТ 1643-61) Дкерело, формула

Кинематич. ТОЧНОСТ1 Fj». Fío > F^ , Fp , Fq , Fyw ГОСТ 1643-81

Плавност1 роботи Граничн1 в1дхилення осевого ходу по нормал1, Fpxn Граничн1 в1дхилення ходу^-fp-fc Ко» fi'fzio» •ÍM.t'fzKO'-f гк (p*n< aFe.) "f'l — | Fpxn| ГОСТ 1645-61

Контакту эубц1в Допуск на паралельн1сть осей, -^х Допуск на перек1с осей,-^ К ГОСТ 1643-81 0,5 ^ 0,5{х . 0,5(F«4 F¿») а,ьн

Бокового зазору Г'арантований боковий зазор ^Допуск на зм1щення Допуск на довжину сп!л. нормал!, Ту/ j П mit\ ±fa + EHS ОСТ I05-III0-65

Таблица 7

Похибки, мкм L, MM ÍSCKIs CCK

"f Qf "f Xi» •f^r Ti» ' Ht* -г») •»Ht» c(i) r№ fU) Ггг розр. факт.

-80 30 30 +50 -130 70 90 10,9 II

+60 18 18 +20 -zo 55 65 13,8 14

-90 10 10 +65 +70 60 60 •17,3 17,5

Показниками точност1 для альтернативно1 передач1 являються: при энтрол1 к1нематично1 точност1 кол1с - РС1* I • ^

Р^, , або рц. , або Рр£- , передач1 - Р(0|, ; при энтрол1 плавност1 робота кол1с - Ррхпг?» або , , або йо ^-гкр . або pt.fr , переДач1 , або , або

гко** ; при контрол1 контакту эубц1а - ^с» , або

, або Ррг» I , зубчато1 передач1 - ССК; при конт-

эл1 бокового зазору - Т«^, або Т«*^ -

4.6. Адекватн1сть теоретичноI модел! реальному зачепленно пере-1рялась на.експериментальному матер1ал1 Луганського машзаводу 1ы. архоменка. Контролювались: контактування зубц1в - за положениям та эрмою ССК (табл. 7); р1вень в1броакустичних характеристик - за за-альним р1внем шуму. Для виявлення характеру перв1сного контакту ре-/■ктори п1ддавались припрацюванню. Перед випробуванням перев1рялась зчн1сть 1х виготовлення та складання. ПравкльнГсть теоретичних пе-здумов експериментально перев1рялась контролем в1дстан1 ы1ж грединами контактних смукок та пор1внянням ц!е1 в1дстан1 з розрахун-)вою. В ц1лому, результата теоретичного досл1дження доб^е узгоджують-I з результатами експериыенту. Над1йн1сть же розроблених допуск1в ;абл. 4), практично, дор1внюе одиниц! (табл. 5).

4.7. Сформульован1 висновки четвертого розд1лу.

За результатами робота робляться наступн1 основн1 висновки.

1. Недостатня довгов1чн1сть традиц1йно1 тягово1 передач1 локомо-ва являеться причиною значних матер1альних витрат на ремонт та за-ну зубчатих кол1с, що вийшли з ладу. Щор1чно на мереж1 зал1зниць

. долю кол1сно-моторних блок1в тепловоз1в припадав до 30% пошкоджены мовлених виходом з ладу тягово1 передач1. При проектуванн1 перспек-вних локомотив1в п1двигцено1 секц1йно1 потужност1 та швидкост1 руху облема над1йност1 стае це б1льш актуальною.

2. Наукова ^а техн1чна думка вчених' зосереджена на конструкторсь--технолог1чному пол1пшенн1 класичних передач. Однак евольвентне заиления вже не м1стить в соб1 суттевих резерв!в для як1сно1 зм1ни №1в росту техн!чного р1вня редуктор1в, подальшого 1х розвитку та эсконалення.

3. Значний досв1д використання зачеплення Нов1кова св1дчить про эспективн1сть застосування цього зачеплення в важконавантажених «водах р1зних машин. Нагромаджено великий, в ц1лому, позитивний :в1д застосування зачеплення Нов1кова в механ1змах тепловоз1в, в «у числ! в р!зних ступенях тягових редуктор!в.

4. В1дсутн1сть норы точност1 та система допуск1в на оачеплення Нов1кова все це стримуе впровадйення цього прогресивного та перспективного зачеплення.

5. Сфорнульован1 задач1 досл1даення, для розв'язування яких роз-роблена математична модель, анал!тико-геометричний та анал1тико-ймо-в1рностний алгоритма II числово1 реал1зац11, що дозволяють досл1дау-вати ступ1нь та характер впливу похибок на умови контактування зубц11 та динам1ку 1х переспрл'кеннл, на к1неыатичну точн1сть та плавк1сть ро боти, на умови утворешя масляного клину, на навантакувальну здатн1ст тертя та зное АПЗ.

6. Досл1даена точн1сть альтернати.шо1 зубчато1 тягово1 передач1 вантажних каг1стральних тепловоз1в. При цьому:

6.1. Виявлен1 похибки, цо чинять дом1нуючий вплив на умови кон-тактування зубц1в. Блвчен1 ступ1нь та характер 1х впливу, як1 дозволили одержать практичн1 рекомендацП з розрахунку граничких в1дхилень та дупуск1в на згадан1 похибки.

6.2. Досл1даен1 ступ1нь та характер впливу похибок на к1нематику та динам1ку зачеплення, на локально-к1неыатичн1 та г1дродинам1чн1 явича в зон1 контакту зубц1в. 0бгрунтован1 практичн1 рекомендацП з норм к1нематично1 точност1 та плавност1 робота.

6.3. Лдекватн1сть теоретично1 ыодел1 реальним зубчатим передачам п1дтверд1сена експериментально-статистичним досл1дкенням з гарним результатом кореляцИ.

7. Для 5-го, 6-го, 7-го, 8-го ступен1в точност1 для альтернативно! тягово1 передач! розроблен1 допуски, показники точност1 та коып-лекси - у в1дпов1дност1 до м1кнародно1 практики стандартизацИ.

8. Застосування альтзрнативно1 зубчато1 передач1 при незм1нн1й мас1 та габаритах тягового редуктора дозьолить зб1льшити його несучу здатн1сть та ресурс в 1,5-1,7 рази, а при збереженн1 наванта-кувально1 здатност1 та ресурсу - зменшити габарити та масу на 30-40^.

Кр1м цього в дисертацИ викладен1 метода та засоби контролю точ-ност1 зубчатих кол1с та тягово1 альтернативно1 передач! (додаток).

Таким чином, обгрунтування актуальност1 застосування зачеплення Нов1кова в тягових редукторах вантаащих маг1стральних тепловоз1в, роз робка математично1 модел1 для дослХдаення, а також досл1даення реально! тягово1 альтернативно! передач1, розробка методики розрахунку допуск^, розробка системи допуск1в, норм та показник1в точност1 альтер нативно1 передач1 тягового редуктора локомотива - головний науковий та практичний результат дисертац1йно! роботи.

Основний эм1ст дисертацП в1дображено в публ1кац1ях:

1. Математическое моделирование реальных зацеплений на основе парата тригонометрических рядов ^рье // Проблемы повышения прочнос-

и надежности элементов конструкций и приводов в машиностроении: . з. докл. республ. науч.-техн. конф. - Харьков, 1990. - С. 91-92 соавторстве).

2. Некоторые соображения по проблеме исходного контура, много-итериальному синтезу и анализу зубчатых передач Новикова // Пробле-

прочности, надежности и долговечности зубчатых передач и редукто-в: Тез. докл. ресцубл. науч.-техн. конф. - Харьков, 1991. - С. 38-(в соавторстве).

3. К вопросу о структуре формулы Эйлера-Савари в пространствен-х зацеплениях // Развитие геометрической теории зубчатых зацепле-Я: Тез. дохл, международн. симпоз. - Ижевск, Россия-ША, 1993. -

23-24 (в соавторстве).

4. К повышенно ресурса тяговых зубчатых передач локомотивов / ган. машшостроит. ин-т (Восточноукраин. госуниверситет>. - Луганск, Я. - 4 с. - Дел. в ГНТБ Украины 24.05.93 » 1021-Ук 93 (в соав-рстве).

5. Оценка динамических нагрузок в тяговой передаче локомотива в гчае арочных передач с зацеплением Новикова / Дуган. машиностроит. -т (Восточноукраин. госуниверситет). - Луганск, 1993. - 5 с.

6. Эвольвентный и с зацеплением Новикова тяговые редукторы под-шого состава: сравнительная оценка динамических нагрузок при пе-¡опряхении зубьев // Проблемы зубчатых передач и редукторостроения:^ I. докл. науч.-техн. конф. - Харьков, 1993. - С. 27 (в соавторстве).

Подписано к печати II.02.94г. формат 60x84 1/16 п.л.1 заказ 77 тирах 100

Отпечатано на ротапринте БУГУ 348034 г.Луганск, кб. Молодежный 20 "а"