автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Обеспечение требуемого уровня качества машин при проектировании и изготовлении

На правах рукописи

Виноградов Алексей Борисович

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО УРОВНЯ КАЧЕСТВА МАШИН ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ИЗГОТОВЛЕНИИ (НА ПРИМЕРЕ ГЛОБОИДНОЙ ПЕРЕДАЧИ)

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск - 2005

Работа выполнена в Сибирском государственном университете путей сообщения

(СГУПС)

Научный консультант: заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Аксенов Владимир Алексеевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Султан - заде Назим Музаффарович

доктор технических наук, профессор Косов Михаил Георгиевич

доктор технических наук, профессор Полетаев Вадим Алексеевич

Ведущее предприятие: Институт горного дела Сибирского отделения

Российской академии наук (г. Новосибирск)

Защита состоится 23 декабря 2005 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д218.012.05 при Сибирском государственном университете путей сообщения (СГУПС) по адресу:

630049, Новосибирск - 49, ул. Дуси Ковальчук, 191, телефон 8 (383) 228-74-55,228-74-86

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Сибирского государственного университета путей сообщения (СГУПС).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета

Автореферат разослан 21 ноября 2005 г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, профессор

Бабич А.В

¿> С £ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Повышение надежности машин, методов установления закономерностей управления качеством машин и разработка на этой основе требуемого его уровня при проектировании и изготовлении имеет большое народнохозяйственное значение.

Рассматриваемая проблема определяет необходимость формирования показателей качества машин, которые отвечали бы определенным техническим требованиям с минимальными затратами на техническую подготовку производства, изготовление и эксплуатацию.

Существующая методология управления качеством машин, характеризующаяся решением автономных или локальных конструкторских, технологических и эксплуатационных групп задач, не отвечает производственным требованиям и эксплуатационной надежности. Учет конкретной ситуации в процессах проектирования, изготовления и эксплуатации машин происходит с информационным разрывом, что приводит к большим временным и материальным затратам Устранение недостатков возможно путем разработки новой методологии проектирования и реализации технологического обеспечения.

Объектом исследования является глобоидная передача (ГП) со шлифуемыми плоскостью абразивного круга витками червяка. Такая передача способна передавать большую мощность, в сравнении со стандартной при меньших габаритных размерах. Она обладает высокой работоспособностью и долговечностью. Это открывает широкие возможности снижения массы машин при одновременном повышении их надежности в эксплуатации.

Применяемые в настоящее время ГП не соответствуют эксплуатационным требованиям. В таких передачах вместо требуемого рабочего участка зуба 100 % площади его боковой поверхности, она составляет только 40-50 %. Технология изготовления глобоидной пары не позволяет увеличить пятно контакта. Это указывает на существование резерва нагрузочной способности.

Тенденция повышения нагрузочной способности, КПД, производительности и точности зубообработки глобоидных пар связана с проблемой совершенствования технологических методов проектирования и изготовления рабочих поверхностей червяка и колеса.

Основным недостатком ГП является высокая чувствительность к погрешностям изготовления и сборке звеньев. Появление кромочного контакта в зацеплении резко снижает нагрузочную способность в результате действия высоких удельных давлений и повышения температуры в зоне контакта, что приводит к заеданию рабочих поверхностей. Длительная приработка передачи при неполной нагрузке и определенных условиях, содействует реализации расчетной геометрии в зацеплении. Однако, этот путь экономически нецелесообразен из-за затяжного характера процесса приработки. Задача получения технологичной ГП со стопроцентным пятном контакта и червяком высокой твердости, образованным производящей плоскостью, ранее не решалась и является актуальной.

Цель работы - создание научных основ обеспечения требуемого уровня качества машин при проектировании и изготовлении, направленных на совершенствование эксплуатационных показателей на примере ГП.

Задачи исследования:

- разработка методологии управления кач££свом ГП, учитывающей взаимо. ........ ... "

6 НЬЛ >-•..' < А РК

связь этапов проектирования и изготовления на основе установления функциональных взаимосвязей параметров наладки технологической системы и эксплуатационными показателями;

- разработка методов анализа и синтеза параметров технологической системы при изготовлении глобоидного червяка и сопряженного с ним колеса, обеспечивающих максимальную нагрузочную способность ГП;

- разработка математических моделей профилирования глобоидных фрез для нарезания исполнительных поверхностей зубьев глобоидных колес, обеспечивающих локализацию пятна контакта в зацеплении, позволяющих сократить время приработки при эксплуатации;

- разработка обобщенной математической модели оптимизации требуемого качества ГП при проектировании и изготовлении;

- разработка системы управления технологическими процессами для обеспечения требуемых показателей качества машин при проектировании и изготовлении

Методы исследования. При выполнении работы использовались методы математического и имитационного моделирования, математической статистики, теории вероятностей, математического анализа, теории точности, методы планирования экспериментов, методы расчета размерных цепей, методы оптимизации, теория надежности и другие; при исследовании, изготовлении ГП и инструмента применялись методы аналитической и дифференциальной геометрии, современная теория пространственных зубчатых зацеплений, основы технологии машиностроения и теория резания.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждается:

♦ технологическим воплощением теоретических исследований;

♦ экспериментальной проверкой нагрузочной способности опытных глобоидных

пар;

♦ промышленной апробацией передачи в приводах машин;

♦ актами внедрения результатов работы.

Личный вклад соискателя заключается в разработке методологического подхода при решении задачи обеспечения требуемого уровня качества машин на примере ГП при проектировании и изготовлении; конструкторской разработке технологической оснастки; руководстве и непосредственном участии в изготовлении опытных приводов, их испытании и внедрении

На защиту выносятся:

1. Методология создания комплексной системы обеспечения качества ГП, математические модели функционирования изделия, оптимизация показателей надежности на этапе изготовления, системы технологических методов обеспечения требуемых показателей качества.

2 Методология управления качеством ГП, обеспечивающая нормативные показатели кинематической точности, плавности работы, контакта зубьев и витков, а также точности геометрических параметров звеньев ГП.

3. Математическая модель формирования основных показателей качества ГП в процессе проектирования и изготовления.

4. Математическая модель управления качеством ГП с разработкой технологических требований.

5. Система расчетных и технологических методов локализации пятна контакта

ПТ, обеспечивающая заданный уровень качества.

6. Технологические методы образования локализованного зацепления.

Научная новизна:

- разработаны математические модели ГП с линейным и точечным контактом, позволяющие на основе сопоставления их между собой, перейти к оптимизации параметров по пятну контакта;

- разработана структура и математическая модель управления показателями качества ГП;

- разработана математическая модель управления контактом в зацеплении, открывающая возможности формирования требований к технологии изготовления ГП и технологической оснастке;

- определена взаимосвязь точностных параметров звеньев ГП в процессе изготовления и сборки;

- разработаны методики размерного анализа сопряжения глобоидной пары, расчета допусков погрешностей изготовления рабочих поверхностей червяка и колеса, расчета размеров и допусков геометрических параметров сборочных единиц изделия;

- предложена технология образования передачи с локализованным контактом, основанная на термопластической обработке поверхностей глобоидного червяка и фрезы;

-разработана концепция создания и функционирования системы оптимизации показателей качества и сборочных единиц ГП при проектировании и изготовлении.

Практическая ценность работы. В результате проведенных исследований создана нормативная база для проектирования технологии механической обработки глобоидной пары и разработаны:

1 Системы управления технологическими процессами, учитывающие взаимосвязь этапов проектирования и изготовления ГП с целью обеспечения требуемых показателей качества машин

2. Новые технологические решения, повышающие эффективность процесса обработки глобоидной пары и позволяющие увеличить КПД, нагрузочную способность, понизить трудоемкость изготовления и себестоимость

3. Автоматизированные системы расчета профилирования глобоидных фрез для нарезания исполнительных поверхностей зубьев глобоидных колес, обеспечивающих требуемую локализацию пятна контакта.

4 Методики расчета взаимосвязи между первичными погрешностями и зазорами, что позволяет обеспечить точность изготовления и сборки передачи

5. Рекомендации по проектированию технологических процессов и оснастки изготовления глобоидных редукторов, обладающих повышенными эксплуатационными характеристиками.

6. Изготовлены, испытаны и введены в эксплуатацию глобоидные редукторы, ресурс которых в 2-3 раза превышает ресурс стандартных редукторов

Реализация результатов работы. Разработанные методики, модели, алгоритмы и программы расчетов, технологические методы и системы управления процессом изготовления ГП используются Научно-производственным объединением технологии машиностроения ЦНИИТМАШ (г. Москва), Красноярским заводом электромонтажных изделий (ОАО «ЗЭМИ»), «Красноярскавтотранссервис», Красноярской и Иланской железными дорогами - филиалами ОАО «РЖД».

Созданные методы управления технологическими процессами, методики прогно-

зирования надежности, методы и математические модели оптимизации легли в основу системы автоматизированного проектирования (САПР) технологических процессов, системы автоматизированного расчета режимов резания, нормирования и совершенствования технологической подготовки производства на базе САПР Эти системы внедрены на ОАО «ЗЭМИ».

Изготовленные приводы на базе исследованной передачи апробированы в механизмах деления и подачи зуборезных станков, продольно - фрезерных станках, глубокорасточных станках, пассажирских и грузовых лифтах, механизмах поворота и передвижения башенного крана, аварийных лебедках автомобилей, вспомогательных судовых механизмах (шпилях, брашпилях, насосах)

Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре «Технология транспортного машиностроения и эксплуатация машин» СГУПС и специалистами предприятий.

Экономический эффект от внедрения результатов исследований составил 1,6 млн рублей в ценах 2004 г

Апробация работы. Результаты исследований поэтапно представлялись и обсуждались на семинарах, выставках, на научно-технических конференциях, в том числе международных Республиканском семинаре «Новое в теории и практике ре-дукторостроения» (Киев, 1979); научн - техн конф. «Автоматизация и механизация в машиностроении» (Кемерово, 1988); Всероссийской научн. - практ. конф «Эффективность и качество в машиностроении» (Красноярск, 1992); III Краевой конференции Красноярских машиностроителей (Красноярск, 1994); II Всероссийской научн -техн. конф. с международным участием и выставке (Красноярск, 2000); научн. - техн. конф «Материалы, технологии, конструкции, экономика» (Красноярск, 2000); II Международной научн. - техн. конф. «Современные проблемы машиностроения» (Томск, 2004); II Международной научн - техн конф. «Энергетика, Экология, энергоснабжение, транспорт» (Тобольск. 2004); Всероссийской научн - техн конф «Новые материалы и технологии НТМ-2004» (Москва, 2004); VIII Всероссийской научн -практ конф «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2004); III Международной научн. - техн конф «Материалы и технологии XXI века» (Пенза, 2004); 62 научн - техн конф., посвященная 75-летию НГАСУ (Новосибирск, 2005), научн -техн. конф Сибирского государственного университета путей сообщения (Новосибирск, 2002-2005)

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 43 опубликованных работах, в том числе 1 монография.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 200 наименований и 6 приложений Работа изложена на 292 страницах машинописного текста, содержит 103 рисунка, 17 таблиц и 56 страниц приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ И ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Качество машин как совокупность свойств промышленной продукции закладывается в процессе научных изысканий, конструкторских и технологических разработок, создается в процессе производства, но реализуется лишь в процессе эксплуатации Таким образом, качество машин как объект управления формируется на всех стадиях его жизненного цикла

Теоретические основы управления качеством функционирования машин обеспечены работами ведущих ученых Ю.Д. Амирова, В.А Аксенова, М П Бабина, Б С Балакшина, В.В. Бойцова, H.A. Бородачева, Н.Г. Бруевича, Н.П. Бусленко, Ю.И Вер-мишева, A.B. Гличева, A.B. Дербишер, Г.В. Дружинина, А.Е. Когут, М.Г. Косова, В.Г Митрофанова, В.А. Полетаева, А.И. Половинкина, A.C. Проникова, JI.JI. Роткоп, В.И Солод, Ю.М. Соломенцева, Н.М. Султан-заде, В.К Старкова, М.М. Тверского, В В Ткаченко, Е.Т. Удовиченко, И.А.Ушакова, Я.Б Шор, А.И Якушева и других, а в области глобоидных передач - ЭЛ. Айрапетова, АЕ Беляева, И.П. Бернацкого, Л.И Блейшмидта, В.Д. Брицкого, Э. Вильдгабера, Б.А. Гессена, Л М. Голофаста, Я.С. Давыдова, Я И. Дикера, М.Л. Ерихова, В.Л Журавлева, П.С. Зака, Н.И. Колчина, С.И Кона, Л.В. Коростелева, И.С. Кривенко, H.H. Крылова, С А Лагутина, Ф.Л. Литвина, А.М. Павлова, В.А. Павлова, В.И. Парубца, Л.И. Сагина, Г.И. Соркина, Ж.Р. Скотта, А.И. Смолина, Я. Свиглера, А Таяма, Б Ф Федотова, Н.Н Федорова, В А Шишкова, G. Niemann, W. Predki, F. Jarchow, G Stade, A. Pazak, V. Klimo и других.

Вместе с тем, создание целостной системы управления качеством функционирования машин, охватывающей все жизненные циклы, на настоящий момент не завершено. Очевидна необходимость продолжения исследований.

В качестве объекта исследования была принята ГП, используемая в приводах машин. Условия эксплуатации ГП в приводах машин характеризуются высокой степенью динамической загруженности и упругих деформаций элементов передачи, плохими условиями охлаждения, малой долговечностью передачи. Предельные нагрузки находятся на уровне критических. Все это приводит к снижению надежности ГП, вероятность безотказной работы которой (по отказам функционирования) составляет 0,4-0,6, а средний ресурс работы - 10000 часов На стадии изготовления отбраковывается значительное количество глобоидных пар и передач, что свидетельствует о невысоком уровне технической подготовки производства ГП (табл 1)

Таблица 1

Данные по возврату ГП с испытательной станции выпускающего цеха _по видам дефектов__

Сдано Количество отбракованных глобоидных пар Общее

на склад и передач, изготовленных с нарушениями норм, количество

готовых гло- шт. / % возвращен-

боидных пар кинемати- контакта бокового точности ных глобо-

и передач, ческой зубьев колеса зазора заготовки идных пар

пгг. точности и витков чер- и передач

вяка шт. / %

4248 131/11,4 248/16,9 209/25,7 103/4,5 831/19,5

Поэтому технический уровень применяемых в настоящее время глобоидных редукторов невысок, о чем свидетельствуют показатели, приведенные в табл 2, рас-

считанные по ГОСТ 16162-93 "Редукторы зубчатые. Общие технические условия"

Таблица 2

_Сравнительная оценка технического уровня глобоидных редукторов_

Вид глобоидной передачи (рис. 1) Критерий у, кг/(Нм) Качественная оценка технического уровня

Передача 1 >0,2 Низкий; редуктор морально устарел

Передача 3 0,17 Средний; в большинстве случаев производство экономически неоправданно

Классификация известных в настоящее время глобоидных передач проведена по виду производящей поверхности и методу нарезания (рис 1)

ГЛОБОПДНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Поверхность витков червяка образована прямолинейной, выпуклой или вогнутой режущей кромкой

I

§

и

м Л

й. а

2 «

о о

3 §

£ Е 8-

а в

Поверхность витков червяка образована обьелиым инструментом

р А

те X

П Р

V V

8* I

а §

о о Ё

А 8

ю л о

2 Б" ° а й §

03 2

2

5" д

^ §

п О

5 И

8-

к

я ё" 2Г а

я я р. й а

И с

Е ч

а о

з л

£ а

§■3

а Е

й I

о в

Й д « х 8" 2 V о

° £ § &

II

Рис /. Классификация глобоидных передач

Во всех передачах, кроме 7, колеса нарезаются инструментом, поверхность которого идентична поверхности червяка.

Внедренная в промышленность передача 3 с линейчатой винтовой поверхностью витка червяка, сформированного движением режущей кромки, доведена до совершенства. Однако технический уровень редукторов с таким зацеплением низкий (см. табл. 2). Необходимость повышения нагрузочной способности и применение новых технологий изготовления ГТТ побуждает вести поиск новых, улучшенных видов глобоидных зацеплений В последние годы развитие ПТ пошло по пути создания различных передач с червяком, витки которого образуются с помощью объемного инструмента (передачи 4-7 рис. 1).

Шлифование червяков после их термообработки позволяет получить высокую твердость и высокую чистоту рабочих поверхностей витков, что в значительной степени сказывается на увеличении нагрузочной способности червячной пары По имеющимся работам, посвященным шлифованию глобоидных червяков, невозможно составить полное представление о геометрии, технологии изготовления и технических данных ГП со шлифованным червяком, а шлифованные ГП - внедрить в промышленность.

Анализ состояния проблемы повышения уровня качества ГП позволяет сделать вывод о необходимости комплексных исследований и разработок, направленных на создание эффективной системы управления качеством ГП на основе математических моделей функционирования ГП

Требуемый уровень качества функционирования может быть достигнут только при использовании комплексной методологии, учитывающей взаимосвязь и взаимовлияние этапов проектирования, изготовления и эксплуатации Функциональная схема решения данной проблемы приведена на рис 2

Рис. 2 Функциональная схема системы управления качеством на этапах проектирования и изготовления ГП

При использовании имитационной модели появляется возможность количественной оценки конструктивных, технологических и эксплуатационных решений Объединение этапов жизненного цикла передачи позволяет произвести оценку достигнутого уровня качества в явном виде на каждом этапе

Управление качеством продукции предполагает существование двух основных множеств С? и V; V) и ■ соответственно, множества заданные при проектировании изделия и достигнутые при моделировании спроектированного технологического процесса. С помощью параметров множества О можно оценить качество продукции: эксплуатационные, технико-экономические, технологические и др Оптимизация этих параметров составляет целевую функцию процесса управления качеством

машин. Второе множество W представляет собой совокупность факторов, оказывающих существенное влияние на параметры качества продукции

Для ГП необходима такая геометрия контактирующих поверхностей, которые, будучи оптимальными по несущей способности, были бы одновременно выполнимыми на основе современных методов обработки. Точность червячных передач в большей степени определяется применяющимся способом зубообработки При этом особое значение имеет геометрия инструмента Чем проще она, тем технологичнее процесс производства и тем легче достигается высокая степень соответствия изготовленной поверхности. В этой связи особый интерес для практики машиностроения представляет ГП, составленная из глобоидного червяка шлифуемого плоскостью абразивного круга и сопряженного с ним колеса. Процесс управления качеством этой передачи при проектировании и изготовлении произведен с учетом следующих параметров множества <3, таких как: инструмента, установки инструмента и наладок станка, геометрических и кинематических характеристик зацепления, точности изготовления и сборки передачи, кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев колеса с витками червяка, несущей и нагрузочной способности передачи.

Для формообразования винтовой поверхности глобоидного червяка плоскостью нами предложена схема обработки, приведенная на рис. 3

Рис 3. Расчетная схема шлифования витков глобоидного червяка плоскостью

В процессе обработки (в частности при шлифовании) ось вращения обрабатываемой заготовки параллельна плоскости стола станка Угол р наклона оси вращения инструмента (шлифовального круга) к плоскости стола станка постоянен. Оси вращения инструмента и червяка перекрещиваются, образуя угол 90° ± е0. При исследовании

зубошлифования используются три основные декартовы прямоугольные системы координат. Две из них подвижные системы S0(x0, у0, z0) и S,(x,, у,, z,), связанные соответственно с плоскостью инструмента (шлифовального круга) и червяком, и неподвижную систему S(x,y, z), относительно которой задаем положение подвижных систем. С помощью этих трех систем описываем относительное движение звеньев станочного зацепления. Относительное движение координатных систем S0 и S, характеризуется углом ф0 поворота плоскости относительно оси z и углом ф, вращения червяка вокруг оси z, Эти углы связаны передаточным отношением

®i <Pi и10 = — = — = const. ш0 <р0

Для предложенной схемы шлифования червяка разработано и изготовлено приспособление (рис. 4).

Рис 4 Общий вид шлифовального приспособления

Используя винтовой дифференциальный комплекс, выражающий условие правильного сопряжения контактирующих поверхностей, контактные линии на огибаемой производящей плоскости можно записать уравнением ?о Нпо(е,р)+е = 0,

'по>

дф0

М

01

(а)

(б)

(1)

где г0- радиус - вектор точки плоскости; Мпо - нормаль плоскости;

(зм,

01

М,

I 3(р0

дифференциальный комплекс, где М01 и Мд| - прямая и обратная матрица преобразования координат между системой 80 плоскости ПО и заготовкой червяка ; уравнение (а) выражает уравнение производящей плоскости ПО (см. рис. 3); уравнение (б) -уравнение зацепления.

При зубошлифовании одно-, двух- и трехзаходных глобоидных червяков (ГОСТ 9369-77) установлено, что изменение параметров наладок станка р, е0, а„, аж0,, и10 приводит к трансформации поля прямолинейных контактных линий, перемещению его влево от линии кратчайшего межосевого расстояния, расширению или

сужению. Положение контактных линий особенно чувствительно к углам р и е0 На входе линия контакта быстро перемещается по плоскости, замедляясь по мере приближения к выходу из зацепления В отдельных точках линия контакта может изменять направление перемещения.

В работе получены наладки, которые гарантируют рассредоточенность и одностороннее движение контакта с приблизительно равномерной скоростью перемещения. Углы р и е0 являются эффективными параметрами управления полем контакта инструмента с заготовкой глобоидного червяка.

В итоге создан метод, с помощью которого можно синтезировать контакт, предъявив те или иные конкретные требования. Такими требованиями могут быть, например, благоприятная кинематика контактных линий для заклинивания смазки в передаче, условие полной прошлифовываемости витка по высоте, минимизация нормальной кривизны поверхности.

При выбранной схеме последовательного огибания П0-»П1->П2 и ортогональным расположением осей вращения, колесо нарезается глобоидной фрезой с производящей поверхностью, идентичной боковой поверхности витков червяка. Поверхность П2 зубьев колеса представляет собой огибающую однопараметрического семейства поверхности П1 витков червяка с параметром огибания 4/(4*1, Ч'з) Использование матричной записи формул преобразования координатных систем, связанных с П1 и П2, позволило в сжатой форме описать относительное движение

звеньев, характеризуемое передаточной функцией u,2 =— = const Дифференциро-

V2

ванием по параметру \|/ матрицы М12 преобразования координат с последующей заменой дифференциала dr2 па dr, получен винтовой дифференциальный комплекс, выражающий условие правильного контакта инструмента с боковой поверхностью колеса

df,=^ F,dv (2)

д\у

Уравнение зацепления записывается по аналогии с уравнением (1,6) Преобразованием уравнения (1) в систему S, червяка с присоединением уравнения зацепления передачи записано выражение контактной линии на винтовой поверхности П1 червяка В работе использованы примеры, иллюстрирующие взаимное расположение контактных линий станочного зацепления, формирующих виток червяка и контактных линий передачи, образующих боковую рабочую поверхность зуба колеса

На основании данных о контактных линиях определены поверхность и поле зацепления, границы которого характеризуют длину контактных линий, определяют оптимальную длину червяка и ширину колеса.

Задача об исключении подрезания при шлифовании витков червяка решена способом определения координат точек, так называемой предельной линии, отвечающей ребру возврата огибающей поверхности. В качестве критерия принято условие равенства нулю элементарного перемещения контактной точки по исследуемой поверхности. На иллюстрирующих передачу примерах с одно-, двух- и трехзаходным червяком построены проекции предельных линий. Их расположение вне поля контакта показало отсутствие подрезания, как витков червяка, так и зубьев колеса

Исследование геометрии контакта многочисленных вариантов, определяемых наладками разнообразного сочетания, выявило благоприятные возможности управле-

ния качеством передачи. Одновременно установлено, что так называемое двойное поле глобоидного зацепления, образованное различными ветвями одного и того же пучка контактных линий, существует только математически - одна из ветвей срезается входной режущей кромкой Если передача изготовлена с отклонениями от номинальных станочных параметров, то входная режущая кромка образует «холостой» участок поверхности зуба колеса, не имеющий силового контакта Попытки рассредоточить поле контакта на всю поверхность зуба, варьируя станочные наладки с неноминальными их значениями, не привели к положительным результатам Особое внимание уделено основному предмету исследования - ГП с номинальными станочными налад-

ками: а„

И £л =0

В передаче поверхность зацепления описывается системой:

(а)

(3)

г 1\Г(ф,у)+0(ф, ч/) = 0, г Я, (ф, Г>, (ф, V) = 0, (б) г-Й2((р,Ч/)+02(ф,Ч/) = 0. (в)

Первое уравнение (3,а) задает двухпараметрическое семейство производящей плоскости, второе (3,6) - условие первого огибания при образовании витков червяка, третье (3,в) - условие второго огибания при образовании поверхности зуба колеса.

В случае номинальных наладок выявляется специфическая геометрическая картина. Контактные линии являются плавными кривыми во всем диапазоне поля зацепления как при ф < ц<, так и при ф>у (рис. 5), если не заметить, что в момент ф = у возникает неопределенность - уравнение зацепления (3,в) передачи повторяет уравнение (3,6), то есть условие первого огибания.

-2 --2

_ формообразующие контактные линии Ф1 и Ф2,

--участки контактных линий Ф1 и Ф2, существующие математически,

_ входные режущие кромки поверхности витка фрезы

Рис 5 Проекции на координатные плоскости линий зуба колеса в передаче и12 = 50, а№ =160 мм, е0 =0° с номинальными станочными наладками

Система из оставшихся уравнений (3,а) и (3,6) может описывать только контакт первого огибания. Проверка взаимного положения точек двух полей контактных линий на зубе колеса показывает, что контактные точки первого огибания находятся ближе, а входная режущая кромка и ветви характеристик второго огибания при ср > у дальше тела зуба. Точки а, Ь, с, <1 при ср = у образуют кривую пересечения между вогнутой (Ф1) и плоской (Ф2) зонами силового контакта.

Одновременное наличие двух полей контактных линий Ф1 и Ф2, распространенных на всю ширину зуба колеса, является благоприятным фактором с точки зрения отвода тепла, возникающего от трения в зацеплении

Встречное движение двух ориентированных контактных линий по зубу колеса от его торцевых кромок (линии входа 1 и Г) к середине (линии выхода 4 и 4') создает замкнутый объем смазки с повышенным гидродинамическим давлением, что способствует минимизации сухого и полусухого трения.

В работе приведен метод расчета параметров, определяющих взаимное расположение шлифовального круга и заготовки червяка. При заданных основных параметрах аш и и12 необходимо найти удаление е (см рис. 3) производящей плоскости от кратчайшего межосевого расстояния и угла р наклона плоскости, согласованного с углом ум подъема винтовой линии на расчетной окружности <12 в точке М

Если за критерий качества геометрии принять приведенный радиус кривизны, то согласно исследованию следует предпочесть р по величине меньшей ум Однако уменьшение р приводит к опасности подрезания витков на входе, что особенно характерно для многозаходных червяков. С другой стороны, если критерием качества является широкое и радиальное расположение контактных линий на поверхности зуба колеса, то следует принимать р > у. С увеличением р входные контактные линии появляются в зоне кромки зуба, что обеспечивает "обметывание" всей поверхности зуба и исключает подрезной участок

Исходя из приведенных факторов для одно- и двухзаходных червяков следует пользоваться формулой:

Р = агссё , (4)

12а» — а2тах

где аа2тм - диаметр вершин зубьев колеса; и|2 - передаточное отношение передачи. Угол р, рассчитанный по уравнению (4), соответствует углу подъема винтовой линии горловины червяка в точке, удалённой от оси червяка на расстоянии -0,5<1а2та)(.

Для трехзаходных передач'

р = агс!87-, (5)

где

=[о,72115 10'3(с1а2тах-<1а2)и,2 +1,15385 Ю"2^, -0,84135 Ю'Ч2тах]а„ Зависимости (4) и (5) получены на основании статистической обработки картин контактных линий для всех передач по и,2 при = 160 мм (ГОСТ 9369-77) из условия охвата контактными линиями 100% рабочей поверхности зуба и исключения подрезания.

Результаты исследования с целью исключения подрезного участка иллюстрированы табл. 3.

Таблица 3

_Вид контактных линий на зубе колеса_

Заходность червяка

Картина контактных линий, построенная при

Р = Г,

по существующей технологии изготовления

Р.

определенному по (4) и (5)

' подрезная зона

1 2 3 4

±5/

подрезная зона |

12 3 4

1 2 3

Рассмотрим технологию изготовления и результаты эксперимента опытных глобоидных пар (а„ = 160 мм, и = 50) с двойным полем контактных линий.

При изготовлении червяка, заготовкой являлся червяк передачи 3 (см рис. 1), нарезанный резцом с прямолинейной режущей кромкой Закон "модификации" согласно ГОСТ 9369-77 опытных червяков, отличный от функции окружного шага формообразованного плоскостью витка, обусловил наличие неравномерности припуска под шлифовку (до 0,15 мм) по длине червяка. Выравнивание припуска произведено станочными наладками инструмента, сократилось время на шлифование. Термообработка заготовки состояла в цементации поверхностного слоя на глубину 0,4-0,5 мм с последующей закалкой до твердости НЯС 52-54. После этого в центрах с одной установки шлифовались посадочные шейки и базовый технологический конус Подготовленная таким образом заготовка поступала на окончательную обработку.

Шлифование винтовой поверхности производилось на станке 5К324А со станочными параметрами формообразования витков рабочего червяка с использованием специального приспособления (см рис. 4)

Нарезание колеса выполнялось методом обкатки на зубофрезерном станке с помощью двухгребенчатой фрезы.

Технологический процесс изготовления фрезы включал нарезание зубьев на пластине из инструментальной стали Р9 и термообработку до НИ С 64 - 68 Пластины закреплялись на оправке болтами После чего боковые поверхности зубьев подвергались затылованию, обеспечивающему задние углы в диапазоне 5-6° Последней наиболее ответственной операцией было шлифование ленточки на режущих боковых кромках зубьев шириной 0,1-0,3 мм

Таблица 4

Характеристика окончательно обработанных звеньев передач_

№ передачи Звено Материал Твердость поверхности, Чистота поверхности,

НЯС НВ

1 червяк 12ХН4А 54 0,63

колесо ОНФЮ-1-1 100 2,5

2 червяк 12ХН4А 52 0,63

колесо АЖ9-4 126 2,5

Испытание двух передач, (см. табл. 4), производилось в два этапа На первом этапе осуществлялась приработка передачи, начиная с нагрузки 1000 Нм Величина нагрузки каждой последующей ступени увеличивалась на 15-20 % от первоначальной После стабилизации температуры смазки и КПД осуществлялся переход к следующей ступени. Приработка на ступени заканчивалась либо после достижения стабильных КПД и температуры, либо после регистрации увеличения КПД

Второй (заключительный) этап испытаний производился в той же последовательности, что и первый Разница заключалась в том, что после стабилизации температуры масла на каждой ступени нагружения, время работы передачи увеличивалось до 4-6 часов.

На первом этапе испытаний ГП, продолжительность приработки на одной ступени нагружения составляла 8-10 часов непрерывной работы. В целом первый этап длился 63 и 94 часа Для обеих пар передач процесс приработки прекращался при нагрузке, лимитируемой максимально допустимой температурой смазки (110 °С) в условиях охлаждения редуктора. Снижение КПД в этом случае не наблюдалось

На рис 6 показано развитие пятна контакта в передаче зафиксированного на одной из контрольных ступеней.

Рис 6. Пятно контакта после 24 часов приработки

Первоначальный контакт приходился на криволинейную зону зуба колеса Эта же зона принимала нагрузку и в первую очередь подвергалась приработке О ее КПД и несущей способности можно судить по кривым 1 трафиков, приведенных на рис 7 и 8.

0,7

0,6

0,5

1

1000

1200

1400

1600 1800 Т2,Нм Рис. 7 Коэффициент полезного действия' 1 - в период приработки; 2 - в период основных испытаний

дГ

90

70 50

2

1

1000 1200

1400

1600

1800

Т2,Нм

Рис 8. Перепад температур редуктора: 1 - в период приработки; 2 - в период основных испытаний

Аналогичная картина развития пятна контакта наблюдалась в передаче 2, но весь процесс приработки был осуществлен за 63 часа против 94 часов передачи 1 -сказалась меньшая погрешность изготовления и сборки элементов передачи

Особое внимание в работе уделено изучению влияния показателей контакта зубьев колеса с витками червяка на выходные технические показатели ГП и процесса его формирования при изготовлении как наиболее значимого функционального параметра.

Вследствие наличия технологических погрешностей изготовления глобоидных пар и передач возникает кромочный контакт. Производственные исследования показывают, что из всех видов брака кромочный контакт составляет 50-60% и занимает по количеству брака первое место. Для устранения этого недостатка нами разработаны два метода локализации. Локализация нацелена на получение запланированного ограничения формы, размеров и расположения пятна контакта на поверхности зуба глобоидного колеса в передаче, исключающей кромочный контакт, сокращающей время приработки и обеспечивающей требуемый уровень качества

Рассмотрим первый метод локализации ГП, витки червяка которого образованы плоскостью инструмента при номинальных станочных наладках. Использованием формул преобразования координат и винтового дифференциального комплекса, поверхность Е] витков глобоидного червяка получена как огибающая однопараметри-ческого семейства плоскостей Выпуклая форма профиля осевого сечения витка позволила ее поверхность заменить линейчатой неразвертывающейся винтовой поверхностью £0 ■ Поверхности £) и Е0 касаются друг друга по особой винтовой линии СД (рис. 9), образуя жёсткую неконгруэнтную пару

С целью получения уравнения поверхности Е„ использованы следующие системы координат. Неподвижная 8(х, у, г), подвижная Б1 (х,, у,, ), жестко связанная с центральной образующей АВ, 80(х0,у0,г0) - жестко связанная с червяком и отличается от Б0 поворотом вокруг оси г0 на угол Положение образующей АВ определяем установочными параметрами: межосевым расстоянием а^, осевым смещением Л, радиусом гь профильной окружности и углом ц/.

Значения а„0, А, гь и передаточной функции ц/ = у(у0) определены из условия касания центральной образующей АВ поверхности витка рабочего червяка: АВ N = 0, где N - нормаль к поверхности, восстановленная в точке касания М. Поверхность Е0, используемая в качестве производящей при нарезании глобоидного колеса, получена в виде вектор-функции

г0 =г(10СОЗЧ/0 + ]81П\у0)+к(1сО5Ч/-Гь311Щ/-М), (6)

где г = аж0 -Ьту-гь созц/, V = Ч'(ч'о). 1-линейный параметр поверхности £0. Связь между угловыми параметрами у и ч>о представлена многочленом

у = а + Ц/0+сч/о+с1\)/о, (7)

где должно выполнятся следующее условие

+ 2сц/0 +3<Ь|/0.

ау0

Замена рабочей поверхности червяка Е1 производящей поверхностью Е„ позволяет получить локализацию контакта в передаче по высоте профиля витка в интер-

вале

Н' = 0,003 + 0,035 мм, (8)

определяемом значением стрелки профиля витка червяка.

центральной образующей линией

Согласно ГОСТ 17696-89 ГП должны иметь так же локализованный контакт с продольным завалом, величина которого определяется уравнением

Ь =(0,0005- 0,001)Ь,,

где Ь,- наибольшее расстояние между торцами витков по линии, параллельной оси

червяка

Поэтому локализация контакта по длине витка червяка получена в передаче соответствующей коррекцией коэффициентов многочлена (7), чтобы многочлен

*|/ = а, +Ь,ч/0+с,ч/£ +а1Ч»о обеспечивал отвод производящей поверхности от поверхности витка червяка на входе и выходе с максимумом, лежащим в интервале

I =0,04-0,08 мм

Проведенный синтез линии СД контакта между поверхностью и производящей поверхностью Х0 фрезы, показал возможность управления ее формой и расположением Установочные параметры определены в той области, для которой контактная линия СД сохраняет устойчивое положение в пределах поля зацепления

Поставлена и решена контактная задача, в которой боковая поверхность Е2 зубьев колеса нарезается глобоидной фрезой с производящей поверхностью £0 В результате проведен анализ расположения контактных линий, формирующих боковую поверхность зуба глобоидного колеса

При замене производящей поверхности Х0 поверхностью рабочего червяка передачи с линейным контактом, в зацеплении 2, с Х2 на линии контакта СД остаются две точки (рис. 10).

По мере приработки рабочих поверхностей, первоначальный точечный контакт развивается в эллиптические формы пятна контакта, большие оси которых ориентируются по касательным к контактным линиям передачи с линейным контактом, показанным на рис. 9 пунктирными линиями Сплошными линиями на этом же рисунке показаны контактные линии станочного зацепления.

Технология изготовления колеса опытной передачи отличается от нарезания

колес модифицированных глобоидных передач со шлифуемым червяком и линейным контактом, главным образом, применяемым инструментом Поэтому наиболее важным для исследования, является вопрос проектирования и изготовления объемного многолезвийного инструмента, обусловливающего в зацеплении глобоидной пары локализованный контакт

Анализ известных методов изготовления глобоидных фрез показал недостатки, связанные с несовершенством процесса затылования боковой поверхности зуба фрезы.

На основании работ В. А. Шишкова, МЛ Ерихова, Г.Н. Сахарова, патентного фонда, а также опыта машиностроительных заводов, выпускающих глобоидные редукторы, можно отметить, что в настоящее время еще нет надежных и точных способов затылования глобоидных фрез Нами разработан метод расчета параметров затылования глобоидной фрезы, обусловливающий локализованный контакт в передаче по высоте и длине витка червяка Показаны два способа определения закона затыловоч-ного движения режущей кромки

Применение операции шлифования глобоидных фрез затруднено тем, что производящая поверхность фрезы является неразвертывающейся линейчатой поверхностью и, следовательно, не может быть точно прошлифована по боковой поверхности конусом, цилиндром или параболоидом При постоянном угле наклона оси шлифовального круга возникают погрешности шлифования, как вдоль витка, так и по его высоте. Эти погрешности вызваны тем, что угол подъема по длине витка червяка и по его высоте меняется по определенному закону. Задача шлифования фрезы еще более усложняется, если потребовать от проектируемого инструмента обеспечения локализации пятна контакта в передаче по высоте и длине червяка, причем локализация должна обеспечиваться при переточке фрезы по передней поверхности Исходя из перечисленных условий, при проектировании глобоидной фрезы решены- прямая задача, в которой известен закон затыловочного движения и уравнения боковой поверхности затылка, а осевой профиль шлифовального круга определяется таким образом, чтобы поверхность его касалась затылочной поверхности зубьев фрезы по линии.

- обратная задача, в которой известен осевой профиль шлифовального круга и затыловочное движение, а профиль зуба фрезы определяется.

Известно, что в глобоидной передаче витки червяка в зоне средней плоскости несут до 60% передаваемой нагрузки. Поэтому, поверхность шлифовального круга сформирована одной из контактных линий, расположенной вблизи горловины глобоида. По результатам решения прямой и обратной задач профилирования абразивного инструмента установлены отклонения режущей кромки фрезы от теоретического ее положения. Для глобоида головок зубьев - Да. и глобоида ножек - Л{. При а„ = 160 мм, и12 50 величина погрешностей шлифования фрезы равна: /4а, =0,015 мм, Ж, =0,031 мм, -навходе; Ла2 = 0,0009 мм, Л(2 = 0,003 мм, - в горловине, Да3 =0,013 мм, = 0,047 мм -выходе

Анализ контакта зацепления свидетельствует, что эти погрешности создают в зоне сопряжения отклонения, аналогичные профильному завалу витка червяка Следовательно, локализация контакта по высоте витка в передаче складывается из величины локализации, установленной равенством (8), и погрешностей шлифования фрезы: ^

Н'= 2(0,003 -0,035) (9)

По ГОСТ 17696-89 локализация контакта по высоте профиля витка определяется уравнением

Н'= (0,005 - 0,01)11(1 (10)

при глубине захода 12 мм вычисленного для исследуемой передачи, уравнение (10) содержит значения интервала (9), поэтому найденные отклонения режущей кромки от теоретического положения допустимы.

Принципиальная схема затылования фрезы по боковым винтовым поверхностям отличается от схемы нарезания червяка передачи с линейным контактом тем, что инструменту сообщается переменная скорость вращения при постоянной скорости вращения заготовки. С этой целью спроектировано и изготовлено коррекционное устройство, вводимое в делительную цепь зубофрезерного станка (рис. 11)

Затылующее движение и отвод круга от боковой затыловочной поверхности зуба фрезы, осуществляется кулачковым механизмом такое количество раз, которое кратно числу стружечных канавок. Шлифование по передней поверхности стружечной канавки можно осуществить периодическим круговым движением инструмента или применить шлифовальный круг с радиусом, равным наружному радиусу фрезы

Контроль развертки винтовой линии на расчетном глобоиде производящего витка осуществлялся на специально разработанном приборе.

Программа экспериментального исследования локализованной ГП предусматривала проверку теоретических предпосылок и методов расчета, положенных в основу способа образования локализованной передачи.

Червяк из стали 12ХН4А, после термической обработки и шлифования, имел твердость НЯС = 52 - 54 с чистотой поверхности Яа= 0,65 мкм. Венец колеса выполнен из сплава ОНФ10-1-1.

Рис 11. Коррекционное устройство в разобранном и собранном виде

Начальная нагрузка на тихоходном валу составила 0,5 Тиом (Тном = 2000 Н-м) В первые два часа приработки увеличение нагрузки производилось через каждые 0,5 часа на 10 % Тном , а далее - через каждый час увеличивалась на 15-20% Тном .

Первоначальный контакт осуществлялся по двум контактным зонам Ф1 и Ф2 (рис. 12).

По истечении 6 часов приработки площади контактных зон Ф1 и Ф2 стали, приблизительно, равными. КПД передачи достигло величины 0,78 При достижении

номинальной нагрузки и стабилизации температуры масляной ванны процесс приработки глобоидной пары был закончен Величина обкатной зоны после 14 часов работы стенда составила 100 % от боковой поверхности зубьев колеса

б часа приработки 14 часов приработки

Рис 12 Картина развития пятна контакта на поверхности зубьев колеса

Данные основных испытаний, проведенных при непрерывном режиме работы, постоянной частоте вращения ведущего вала п, =1500об/мин и перепаде температу-

ры, равном 70° С сведены в табл. 5.

Таблица 5

_ Результаты испытаний опытной передачи__

Передачи Суммарное время работы с приработкой, ч Значение крутящего момента на тихоходном валу, Нм Мощность на быстроходном валу, кВт КПД

Локализованная 50 3190 11,80 0,83

Чог-160 250 1800 7,30 0,75

В последней строке таблицы для сравнения приведены характеристики стандартного редуктора (Чог-160).

Достоинство рассмотренного метода локализации состоит в переходе к более простой центральной линейчатой поверхности витков фрезы, описываемой несложными аналитическими зависимостями - фактор, имеющий большое значение при решении задачи о затыловании объемного инструмента Недостаток данного метода заключается в необходимости выдерживать смещение оси вращения прямолинейной образующей инструмента относительно центральной точки червяка, как по межосевому расстоянию, так и вдоль оси червяка Нами предложен более совершенный метод локализации: «термопластический», обеспечивающий надежный управляемый контакт в глобоидной передаче и повышение производительности зубообработки колеса.

Поставленная цель достигается тем, что при обработке зубчатого колеса используют червячную фрезу, торец которой соответствующий входу в зацепление, нагревают и одновременно охлаждают другой торец, а при обработке витков сопряженного червяка производят нагрев торца, соответствующего выходу из зацепления, и одновременно охлаждают другой торец

Данный способ обеспечивает в передаче различное положение и различную степень локализации контакта по длине червяка в зависимости от интенсивности нагрева и охлаждения торцов червяка и фрезы В результате точечное зацепление становится управляемым

Например, температура нагрева торца может достигать 350 °С (ограничена термическим отпуском стали), температура охлаждения - минус 195 °С. Степень нагрева и охлаждения влияют на величину и положение локализованного контакта в передаче. Для определения величины локализации рабочих поверхностей зуба колеса и витка глобоидного червяка, на входе и выходе витка получены следующие зависимости:

at,

А.

2| l + ^is. t„,

at.

1 + -

(П)

где

11 10"* град"'

а-коэффициент линейного расширения материала (для стали а~ С), Ьп - длина червяка по окружности впадин в мм; <1, - делительный диаметр червяка в горловине в мм; 11вх |, 11вых | - абсолютная величина разности между температурой теплового воздействия соответственно на торец входа витка и температурой помещения.

Положение точки локализации контакта по длине червяка в передаче характеризуется расстоянием

Ьп

1 = -

л

j+ вых

Л Л

л..

где 1 - расстояние от торца входа до точки контакта, измеряемое вдоль оси червяка, мм; А[х,Апвых - значение локализации на входе и выходе витка червяка в передаче, определяемое суммой

где А - величина отвода рабочей поверхности витка червяка на входе; А - величина отвода рабочей поверхности витка фрезы на входе; А - величина отвода

- величина отвода рабочей по-

фр

' вых

рабочей поверхности витка червяка на выходе; Д , верхности витка фрезы на выходе.

В качестве примера образования передачи по предложенному способу взята глобоидная пара с межосевым расстоянием а. = 160 мм Колесо передачи нарезается червячной фрезой, производящая поверхность которой образуется при одних и тех же станочных наладках, что и рабочая поверхность витков червяка. Диаметр червяка в горловине <3,= 49 мм, длина червяка Ьп = 90 мм Результаты механической обработки поверхностей витков червяка и фрезы при температурном воздействии на торцы вит-

ков для предельного варианта температур, а также оптимального варианта сведены в табл. 6.

Таблица 6

Наименование Параметр Варианты образования глобоидной передачи

1 2 3

Вход Выход Вход Выход Вход Выход

Фреза 1, °с 330 -215 330 -215 330 -16

Л, мм 0,10 0,07 0,10 0,07 0,16 0

Червяк 1, °с - - -215 330 -16 330

Л, мм - - 0,04 0,13 0 0,17

Передача Л, мм 0,10 0,07 0,14 0,20 0,16 0,17

1, мм 53 37 44

При образовании глобоидной передачи по варианту 1 обрабатывается только фреза. Величина и положение точки контакта в передаче определены температурными деформациями витков фрезы.

Вариант 2 демонстрирует максимальную локализацию с червяком и фрезой, обработанными с предельными значениями температур (рис. 13).

Вариант 3 показывает возможность получения пятна контакта в горловине червяка (1 = 44 мм) при замене криогенного охлаждения, охлаждением водой с температурой + 4 °С (рис. 14).

Рис 13. Проверка качества Рис 14. Пятно контакта на зубе

изготовления элементов зацепления колеса передачи после минутной

на "краску" работы лифтового редуктора

Использование данного способа позволяет из касания по винтовой линии производящего червяка (фрезы) с витками рабочего червяка фактически иметь одну точку, расположенную в средней или другой зоне поля зацепления, что обеспечивает локализацию контакта по длине зуба колеса. ГП. Такая передача, составленная из рабочего червяка и колеса, нарезанного данной фрезой, не чувствительна к погрешностям сборки, что гарантирует более высокую несущую способность и КПД

Особенностью ГП является проявление погрешностей изготовления и сборки, что приводит к возникновению разнозазорности в зацеплениях витка червяка с зубьями колеса. Кроме того, различные погрешности сборки по-разному влияют на зазоры в зацеплениях, следовательно, и требования к точности изготовления, сборки ГП по

разным параметрам должны быть различны.

Основной задачей проблемы точности ГП является установление взаимосвязи между первичными погрешностями в передаче, зазорами в зацеплении и формирование на основе этой взаимосвязи обоснованных требований к точности изготовления и сборки ГП.

Данная задача решена методом определения ориентации нормалей в каждой точке витка червяка и после этого произведена оценка проявления каждой из первичных погрешностей передачи на зазоры между зубьями колеса и витками червяка.

Из шести возможных смещений червяка, три смещения по осям координат и три поворота относительно этих осей, рассмотрены пять смещений, поскольку поворот червяка относительно его собственной оси не изменяет зазоры между зубьями

В работе применен метод взаимной компенсации первичных погрешностей, основанный на использовании в опорах червяка регулируемых эксцентриковых втулок. Это позволяет при достигнутом уровне точности изготовления деталей добиваться значительного выравнивания зазоров в зацеплении Обеспечивает также заданный при проектировании контакт, устраняет кромочный контакт, снижет тем самым неравномерность распределения нагрузки между зубьями червячного колеса

Теоретическая оценка несущей способности передачи, с точки зрения обеспечения условий жидкостного трения, возможна, несмотря на неопределенность распределения усилий между зубьями, вносимую погрешностями изготовления и сборки Критерием, с достаточной полнотой характеризующим способность к образованию масляной пленки в зоне контакта, является геометро - кинематический фактор По полученным зависимостям произведена оценка различных вариантов ГП, установлены оптимальные по несущей способности зацепления

Технологический процесс (ТП) изготовления изделия должен с наименьшими временными и материальными затратами обеспечить требуемый уровень качества машин. Все компоненты технологического процесса, а именно' методы обработки, структура и параметры технологического процесса, методы контроля - определяют его выходные параметры и, в первую очередь, показатели качества изделия.

Взаимосвязи между показателями ТП и его выходными параметрами достаточно глубоко раскрыты современной наукой Однако роль технологии в проблеме надежности ГП еще полностью не определена. Для решения этой проблемы проанализированы причины отказов ГП, связанные с несовершенством ТП. Исследование показало, что основная причина отказов в недостаточной надежности самого ТП, остаточных явлениях, порожденных ТП и новыми свойствами изделия, приобретенными в процессе изготовления, но не учтенными при проектировании. Это позволяет определить пути совершенствования ТП.

Проблема достижения требуемой надежности ТП решается на этапе технологического проектирования Для каждого вновь разрабатываемого ТП обязательной оценке подлежат показатели надежности, связанные с показателями качества, установленными нормативно-технической документацией Анализ процесса потери технологической системой (ТС) работоспособности был проведен на математической модели надежности, для чего исследован процесс формирования выходных параметров ТП:

Р(0= Ф Ь

\

/

где Ф(т) - функция Лапласа; Х]тах и XJ тт соответственно, максимальное и минимальное допустимые значения показателя качества; а0 и ст0 - соответственно, математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение величины X в начальный момент времени 10; у (1) - скорость изменения параметра Х1 с дисперсией ст^,), ас(0, ас - соответственно, математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение величины Хг вызванное нестабильностью режима обработки, механических свойств и размеров заготовки; ум(0 - скорость изменения параметра XJ за счет проявления медленных процессов; X - интенсивность отказов технологической системы.

Решающее влияние на надежность ТП оказывает автоматизация технологического процесса, которая создает условия для стабильного протекания ТП, обеспечивает управление его ходом, устраняет субъективное воздействие человека на ход технологического процесса. Наиболее высокий эффект может быть достигнут, если процесс обладает функциями адаптации, когда при изменении условий, в которых он осуществляется, автоматически изменяются и параметры процесса. Исследования, проведенные на созданных адаптивных системах механической обработки глобоидной пары, показали, что ТС осуществляет свои функции, несмотря на внешние воздействия и внутренние процессы, стремящиеся дестабилизировать процесс изготовления.

В работе приведена детализированная математическая модель оптимизации ТП. Реализация указанной методики позволила решить задачу проектирования оптимальных ТП изготовления глобоидной пары с учетом их надежности, что способствует сокращению сроков производственного внедрения, снижению приведенных затрат на изготовление при достижении требуемого уровня качества деталей.

Для управления качеством изделия при изготовлении необходимо знать процесс формирования параметров качества как выходных величин объекта управления С этой целью проведен анализ точности процесса изготовления глобоидной пары и передачи в целом. В общем случае уравнение для определения показателя качества Я(п) готовых изделий в процессе изготовления имеет вид-

где п - номер изделия; ср,(п) - известные функции времени; u,(n) - случайные величины с заданными законами распределения либо неизвестные величины, для которых известны пределы изменения; S(n) - медленная (низкочастотная) составляющая случайной последовательности q(n) (регулярная составляющая), f(n) - высокочастотная составляющая q(n) (нерегулярная составляющая).

Рассмотрены целевые функции управления процессом изготовления, методы и

а

q(n)=^u19,(n)+S(n)+f(n>,

а

M[s(n)] = M q(n)-|>,cp,(n);

M[f(n)]=0,

средства управления ТП, особенности выполнения элементов структурной схемы системы управления. В тех случаях, когда традиционные методы и средства не обеспечивают эффективности управления процессом, используют адаптивные системы, для которых характерно получение дополнительной информации об условиях работы технологической системы.

Оптимизация процесса управления подразумевает достижение максимально возможного предела точности готовых изделий, который можно получить на конкретном процессе изготовления с помощью физически реализуемой системы управления Исследования, проведенные в работе, позволили найти передаточную функ-

20,3,

циюввиде(рис 15)- w(p)=l-

1

Df(b + a,) b + p

,где b =

2Dsa 2 Df

X +T„

C|(t) = S(f) + f№ w y(t) = s°(t) + f(t) - S(t)

Рис 15 Схема реализации оптимальной передаточной функции

Схема дает возможность предположить, что апериодическое звено с передаточной функцией \^ф(р)=К2/(1 + Тр) есть оптимальный фильтр для определения регулярной составляющей Э0^) от входного сигнала я"^), на выходе которого получаем наилучшую оценку регулярной составляющей в (0 . Тогда на выходе системы появляется сигнал, являющийся наилучшей оценкой нерегулярной составляющей'

Для ряда процессов обработки управление по оптимальным алгоритмам из всех способов является единственным эффективным средством уменьшения рассеяния размеров.

Применение теории оптимизации дает возможность синтезировать алгоритмы поднаслройки, при которых критерий качества системы (дисперсия размеров, процент брака, стоимость брака и др.) принимает минимальное значение.

Предложен метод синтеза оптимальных алгоритмов управления, обеспечивающий при заданных статистических параметрах процесса минимум рассеяния размеров от некоторого номинала, являющийся универсальным и пригодным для всех процессов, возмущения которых имеют известные плотности распределения

Оптимальные оценки уровня настройки системы СПИД являются линейной функцией результатов измерения размеров, что дает возможность технически несложно реализовать алгоритм управления.

Возможности повышения точности обработки методами автоматической под-настройки ограничены долей составляющей суммарной погрешности обработки, так как поднастройка способна подавлять лишь эту составляющую. Дальнейшее повышение точности обработки требует использования дополнительной информации - информации о возмущающих факторах, действующих в текущем, то есть в корректируемом цикле обработки. Таким образом, наиболее эффективным методом, позволяющим компенсировать значительную часть как собственно случайных, так и систематических функциональных составляющих суммарной погрешности, является регулирование по результатам контроля в процессе обработки.

Рассмотренные процессы формирования показателей качества готовых изделий позволили разработать ряд систем автоматического управления (САУ) при изготовлении глобоидной пары и обеспечить на стадии изготовления заданную точность показателей их качества, заложенную в проектной документации.

С целью уменьшения детерминированных составляющих погрешности обработки предложена система автоматической коррекции инструмента Применение данной системы позволила повысить точность формообразования поверхностей червяка и колеса, а также диаметральных размеров в 2-3 раза.

В существующем производстве обработка ступенчатых валов (валов глобоид-ных червяков) на круглошлифовальном станке осуществляется методом пробных проходов, который сопровождается периодическими остановками станка для замера диаметра очередной обрабатываемой ступени Поэтому резко возрастает доля вспомогательного времени в оперативном времени обработки. Качество обработки носит субъективный характер, становится невозможным применение многостаночного обслуживания и автоматизации производства

Эффективным методом управления, позволяющим компенсировать значительную часть как собственно случайных, так и систематических функциональных составляющих, является контроль точности деталей в процессе обработки. Нами предложена система управления точностью, структурная схема которой приведена на рис 16.

Рис 16. Структурная схема системы управления точностью на круглошлифовальном станке

Информация о текущем размере детали Б с помощью индуктивного преобразователя перемещений 1, передается в усилитель 2, осуществляющий преобразование и линеаризацию сигнала в аналоговой форме Сигнал измерительной информации их поступает на вход сумматора 3 На другой вход подается сигнал ио, определяющий уровень настройки Командное устройство 4 вырабатывает управляющее воздействие 8 на изменение величины подачи шлифовальной бабки в функции снимаемого припуска детали

Погрешности, вызванные непостоянством сил резания, относятся к категориям случайных и не могут быть компенсированы с помощью автоподналадчика Нами предложен алгоритм управления процессом обработки, позволивший стабилизировать силы резания при внешних случайных воздействиях Это привело к значительному повышению точности, надежности режущего инструмента, снижению трудоемкости обработки, что обеспечило требуемое качество.

Экспериментальные проверки, проведенные в ОАО «ЗЭМИ», показали, что теоретические оценки эффективности управления согласуются с опытными оценками, при этом обеспечивается минимально возможное для данных условий рассеивание размеров Внедрение системы обеспечило требуемую точность показателей качества ГП и снизило трудоемкость изготовления

Проведенные исследования ГП при проектировании и изготовлении позволили

создать передачу, технико-экономические параметры которой превышают стандартные передачи, изготовляемые в настоящее время'

1. Повышение качества глобоидных передач с межосевым расстоянием а„ =160

мм и номинальных передаточных числах ином = 50; 50/2; 50/3:

1.1. Повышение КПД.......................................................10 %

1.2 Повышение нагрузочной способности, раз............................1,7

1.3 Уменьшение виброактивности, дб...........................................8

1 4. Увеличение показателей кинематической точности.............20 %

1.5 Показатели контакта зубьев колеса и витков червяка...............50 %

1.6. Уменьшение величины гарантированного бокового зазора, мкм ...14

2 Снижение трудоемкости изготовления, раз...............1,6

3. Снижение себестоимости ГП, раз.........................1,8

4. Возможность замены материала венца червячного колеса на

более дешевую бронзу................................АЖ9-4

5 Километраж пробега лифтовых редукторов превысил среднестатистический пробег (они продолжают

эксплуатироваться), раз ............................................3

6 Вероятность безотказной работы на 20000 ч . . ..0,96

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного комплекса исследований решена проблема обеспечения требуемого уровня качества машин при проектировании и изготовлении на примере глобоидной передачи.

1 Созданы математические модели комплексной системы управления качеством глобоидной передачи при проектировании и изготовлении.

2. Установлено, что для снижения чувствительности глобоидной передачи к погрешностям изготовления и сборки, целесообразно применять локализацию, обеспечивающую двойной точечный контакт.

3. Разработаны два метода локализации, обеспечивающие получение глобоидной передачи со стопроцентным пятном контакта, выходные технические параметры которой, превосходят стандартную передачу по КПД на 12%, по крутящему моменту -в 1.7 раза.

4. Разработаны математические модели и технологическое обеспечение профилирования фрез для нарезания зубьев глобоидных колес, обеспечивающих локализованный контакт в передаче При этом установлен факт отсутствия интерференции в локальной области первоначального точечного контакта. Время приработки локализованной глобоидной пары уменьшилось по сравнению со временем приработки передачи с линейным контактом того же типоразмера в 5,2 раза и ограничивается 14 -18 часами.

5. Создана методика решения прямой и обратной задач профилирования поверхности шлифовального круга для затылования глобоидной фрезы Определен закон движения стола станка в процессе затылования боковой поверхности зубьев фрезы Спроектировано и изготовлено коррекционное устройство для модернизации зу-бофрезерного станка, позволяющее воспроизводить затыловочное движение по заданному закону.

6. Получены математические модели, раскрывающие механизм влияния точности установки инструмента при формообразовании рабочих поверхностей червяка и колеса Они позволяют перейти к автоматизированному проектированию технологического процесса изготовления передачи с требуемыми параметрами качества.

7. Решена проблема разнозазорности в зацеплении глобоидной передачи, контакт в которой осуществляется одновременно двумя контактными линиями Введением комплексного точностного параметра, произведена оценка влияния погрешностей изготовления и сборки передачи на разнозазорность в зацеплении

8 Разработаны автоматизированные системы, управляющие точностью изготовления деталей при бесцентровом, круглом, внутреннем шлифовании и токарной обработке, внедрение которых позволило получить заданную точность изготовления глобоидной передачи, снизить трудоемкость изготовления в 1,6 раза, себестоимость -1,8 раза.

9 Изготовленные приводы с глобоидной передачей апробированы в механизмах деления и подачи зуборезных, продольно-фрезерных и глубокорасточных станков; пассажирских и грузовых лифтах, механизмах поворота и передвижения башенных кранов; аварийных лебедках автомобилей Годовой экономический эффект от внедрения передачи в механизм деления и подачи зубофрезерного станка только для одного предприятия ОАО "ЗЭМИ" достиг 467 тыс рублей в ценах 2004 года

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1 Виноградов А.Б. Глобоидная передача с повышенной нагрузочной способностью- Монография. - Новосибирск- Изд-во СГУПСа, 2004 - 263 с.

2 Виноградов А.Б , Павлов В А Аналитическое исследование геометрии шлифуемого глобоидного червяка // Известия вузов. Машиностроение - 1974 - №5 - С 47-50

3. Виноградов А.Б Приспособление для шлифования глобоидных червяков и фрез // Сб науч тр. КПИ. - Красноярск, 1980 - С 119-124.

4 Виноградов А Б Профилирование дисковых фрез для нарезания глобоидных колес // Сб. науч. тр. КПИ - Красноярск, 1983. - С 119-124

5. Виноградов А.Б., Павлов В.А. Исследование глобоидной передачи с червяком, шлифуемым плоскостью // Известия вузов Машиностроение - 1984 - №11 -С. 30-34

6 Виноградов А Б. Управление качеством при проектировании и изготовлении глобоидной передачи//Сб науч тр КПИ - Красноярск, 1986 - С 147-153

7 Виноградов А.Б. Разработка системы автоматизированного проектирования технологического процесса механической обработки глобоидного колеса // Сб науч тр. КПИ. - Красноярск, 1986. - С. 197-203.

8. Виноградов А.Б., Павлов В.А., Сагин Л.И Теоретическое и экспериментальное исследование глобоидной передачи с двойным полем зацепления / Новое в теории и практике редукторостроения-Тез докл III Всесоюзн симпозиум - Киев, 1989 - С 34-35.

9. Виноградов А Б Применение нового вида глобоидной передачи в редукторе лебедки автомобиля ГАЗ-66-02 // Сб науч тр CAA - Красноярск, 1991 - С 134140.

10. Виноградов А.Б. О применении глобоидной передачи в делительных механизмах станков // Сб. науч тр. CAA - Красноярск, 1994 - С. 97-102.

11 Виноградов А.Б Разработка инструмента, обеспечивающего повышение производительности и точность нарезания делительных глобоидных колес // Перспективные материалы технологии конструкции - экономика Сб научн трудов Вып 6 / Материалы Всероссийской научн -техн. конф 25-27 мая 2000 г. - Красноярск, 2000 -С. 367-369.

12. Виноградов А.Б. Расчет технологических размеров и припусков на основе информационных моделей глобоидной передачи и технологического процесса // Проблемы химико-лесного комплекса: Тез. доклад научн -практич конф по итогам на-учн.-исслед. работ за 2002 / Красноярск, СибГТУ, 2002. - С. 83-85.

13 Виноградов А.Б Экспериментальное исследование глобоидной передачи с двойным полем зацепления //Современные проблемы машиностроения: Тр. II Меж-дунар. научн -техн конф. Томск, 8-10 декабря 2004 г -Томск- Изд-во ТПУ, 2004 - С 334-339.

14 Виноградов А.Б. Термический способ получения локализованного контакта глобоидной передачи со шлифованным плоскостью червяком // Современные проблемы машиностроения: Тр II Междунар научн-техн конф Томск, 8-10 декабря 2004 г. - Томск: Изд-во ТПУ, 2004. - С. 339-342.

15. Виноградов А Б., Глушков С П , Ельчанинов Д А Локализация контакта в глобоидной передаче со шлифованным червяком // Речной транспорт - 2004 - №3 -С. 43-45.

16 Виноградов А.Б., Ельчанинов Д.А К вопросу оптимального выбора параметров зацепления червячных цилиндрических и глобоидных передач // Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт Тр. 2 Междунар научн -техн. конф. Ч. 1 -Тобольск, 2004. - С. 73-75.

17. Виноградов А.Б. К вопросу технологического обеспечения процесса заты-лования зубьев глобоидной фрезы // Современные технологии в машиностроении Сб статей VIII Всероссийской научн.-пракг конф -Пенза, 2004 - С 91-93

18. Виноградов А.Б. Экспериментальное исследование опытной глобоидной передачи с локализованным контактом // Современные технологии в машиностроении Сб статей VIII Всероссийской научн-практ. конф - Пенза, 2004 - С 166-168

19. Виноградов А.Б. Технология изготовления глобоидной передачи с червяком, шлифуемым плоскостью // Современные проблемы машиностроения Тр II Междунар. научн -техн конф. Томск, 8-10 декабря 2004 г - Томск- Изд-во ТПУ, 2004. -С. 415-418.

20. Виноградов А.Б. К вопросу оценки условий контакта глобоидной передачи с исходной производящей плоскостью // Современные технологии в машиностроении. Сб. статей VIII Всероссийской научн.-практ. конф - Пенза, 2004. - С. 153-158.

21. Виноградов А.Б. Подрезание поверхности витков глобоидного червяка, шлифуемых плоскостью // Современные технологии в машиностроении Сб статей VIII Всероссийской научн.-практ. конф. - Пенза, 2004 - С. 159-162.

22 Виноградов А.Б Технологичный вариант профилирования глобоидной фрезы // Современные технологии в машиностроении. Сб статей VIII Всероссийской на-учн.-практ. конф. - Пенза, 2004. - С. 166-168.

23. Виноградов А.Б., Ельчанинов Д.А. Анализ возможности локализации контакта в глобоидной передаче со шлифованным червяком // Научные проблемы транс-

порта Сибири и Дальнего Востока - Новосибирск, 2004 -№1.-С 141-145

24 Виноградов А Б., Ельчанинов Д А Поиск видов и оптимальных параметров зацепления червячных передач по различным критериям // Сибирский научный вестник / Новосибирский научный центр «Ноосферные знания и технологии» Российской академии естественных наук Вып VII Новосибирск Изд-во НГАВТ, 2004 - С 6974.

25 Виноградов А Б Технологичный вариант глобоидной передачи // Новые материалы и технологии - HTM - 2004 Тез докл Всероссийской научн.-техн конф Москва, 17-19 ноября 2004 г Т 2 - М • Издательско-типографский центр «МАТИ» -РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2004. - С. 9-10.

26 Виноградов А.Б. Расчет основных геометрических характеристик станочного зацепления // Изв. Томского политехи, ун-та. Т. 310, вып. 6. - Томск: Изд-во ТТТУ, 2005 - С. 187-191.

27 Виноградов А Б Испытание глобоидной передачи с повышенной нагрузочной способностью в приводе брашпиля // Новые материалы и технологии - HTM -2004 Тез. докл Всероссийской научн-техн конф Москва, 17-19 ноября 2004 г Т. 2 - М.: Издательско-типографский центр «МАТИ» - РГТУ им К Э Циолковского,

2004.-С. 44-45.

28 Виноградов А Б Совершенствование качества глобоидной передачи // Материалы и технологии XXI века Сб статей III Международной научн -техн конф -Пенза, 2005.-С. 216-219.

29. Виноградов А.Б. Увеличение несущей способности глобоидной передачи // Материалы и технологии XXI века Сб статей III Международной научн -техн кон-ф.- Пенза, 2005. - С. 219-223.

30. Виноградов А.Б. Определение оптимального диапазона углов наклона шлифовального круга // Материалы и технологии XXI века: Сб. статей III Международной научн.-техн. конф. - Пенза, 2005. - С. 226-229.

31 Виноградов А Б Контакт станочного зацепления // Материалы и технологии XXI века: Сб. статей III Международной научн -техн конф. - Пенза, 2005 - С. 230-233.

32 Виноградов А Б Повышение нагрузочной способности брашпилей // Речной транспорт. - 2005. - №5. - С. 63-65.

33. Виноградов А Б Обеспечение качественного зацепления на стадии проектирования // Материалы и технологии XXI века: Сб статей III Международной научн.-техн. конф. - Пенза, 2005 - С. 223-226

34. Виноградов А.Б Анализ технологических процессов производства червячных передач // Тез. докл 62-й научн.-техн. конф., посвященной 75-летию НГАСУ -Новосибирск: Изд-во НГАСУ, 2005. - С. 121.

35 Аксенов В.А., Виноградов А Б Влияние погрешностей сборки на надежность глобоидного зацепления // Научное обозрение. - 2005. - №4. - С. 37-39

36. Виноградов А Б Оценка однородности иерархических структур свойств приводов // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте- Материалы Всероссийской научн -техн. конф с международ участ 1 Т 2 - Красноярск,

2005.-С. 539-542.

37. Виноградов А.Б К вопросу применения нового вида глобоидной передачи в подъемно-транспортных машинах // Тез докл 62-й научн -техн. конф., посвящещюй 75-летию НГАСУ. - Новосибирск- Изд-во НГАСУ, 2005 -r&iffi.

38. Виноградов А.Б. Автоматизированная система расчета прогнозируемого уровня качества червячных передач // Тез. докл. 62-й научн.-техн. конф., посвященной 75-летию НГ АСУ. - Новосибирск: Изд-во НГ АСУ, 2005 -С 120

39. Виноградов А Б. Технологическое проектирование глобоидной передачи с высокой нагрузочной способностью // Научное обозрение - 2005 - №4 - С 44-49

40. Виноградов А.Б. Оценка альтернативных технологических процессов производства глобоидных передач // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2005. - №6. - С. 45-47.

41 Виноградов А Б Определение погрешностей при изготовлении и сборке глобоидной передачи // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2005. - №6. - С. 42-45.

42. Аксенов В.А., Виноградов А Б Проектирование глобоидной передачи на базе синтеза жесткой неконгруэнтной пары // Научное обозрение - 2005 - №5 - С

43. Виноградов А.Б Взаимная компенсация первичных погрешностей при сборке глобоидной передачи//Научное обозрение -2005.-№5 -С 44-46.

57-59.

Виноградов Алексей Борисович

Подписано в печать 18 11.2005 Объем 2 п.л. Тираж 130 экз. Заказ № 1486

Отпечатано с готового оригинал-макета в издательстве СГУПСа 630049, г. Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191 Тел (3832) 228-7381 E-mail- press@stu.ru

РНБ Русский фонд

2007-4 866

28 ФЕВ mi

• ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕБУЕМОГО УРОВНЯ КАЧЕСТВА МАШИН.

1.1. Качество функционирования машин как объект регулирования.

1.2. Состояние методологии управления качеством функционирования машин.

1.3. Краткая характеристика объекта исследования.

1.4. Выводы.

2. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГЛОБОИДНОЙ ПЕРЕДАЧИ С ВИТКАМИ ЧЕРВЯКА, ШЛИФУЕМЫМИ ПЛОСКОСТЬЮ.

2.1. Станочное зацепление.

2.1.1. Расчетная схема шлифования витков глобоидного червяка. Система координат. Преобразование координат.

2.1.2. Уравнение производящей плоскости. Контактные линии в станочном зацеплении. Влияние наладок станка на условия ф контакта.

2.1.3. Поверхность станочного зацепления. Поле зацепления.

2.1.4. Поверхность витков червяка. Осевое сечение витков.

2.1.5. Подрезание поверхности витков червяка.

2.2. Нарезание глобоидного колеса.

2.2.1. Расчетная схема нарезания глобоидного колеса. Системы координат и их преобразование.

2.2.2. Контактные линии на производящей поверхности фрезы.

2.2.3. Поверхность зубьев колеса. Контактные зоны передачи.

Анализ влияния станочных наладок на условие контакта.

2.2.4. Поверхность, поле и линии зацепления. Предельные линии.

2.3. Расчет станочных наладок шлифования витков червяка.

• 2.3.1. Выбор угла наклона производящей плоскости.

2.3.2. Удаление производящей плоскости от линии кратчайшего расстояния осей звеньев.

2.3.3. Методика расчета припуска под шлифование червяка.

2.3.4. Обеспечение прошлифовываемости витков.

2.4. Экспериментальное исследование технологии изготовления глобоидной передачи с номинальными наладками.

2.4.1. Технология изготовления червяка. Контроль точности.

2.4.2. Глобоидная фреза. Формообразование режущих кромок.

Нарезание колеса.

2.4.3. Методика испытаний.

2.4.4. Результаты испытаний.

2.5. Выводы.

3. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ГЛОБОИДНОЙ ПЕРЕДАЧИ В СООТВЕТСТВИИ

С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ТРЕБОВАНИЯМИ.

3.1. Обеспечение необходимой локализации в передаче.

3.1.1. Анализ методов локализации контакта в червячных передачах. 113 ф 3.1.2. Способы образования локализованного зацепления двухпараметрическим огибанием.

3.1.3. Определение закона изменения углового шага и установочных параметров производящей поверхности фрезы.

3.1.4. Анализ жесткой неконгруэнтной пары.

3.1.5. Станочное зацепление. Уравнение поверхности зубьев

Ф колеса. Контактные линии.

3.1.6. Характер контакта в локализованной глобоидной передаче.

3.1.7. Уклонение локализованных рабочих поверхностей от кассательной плоскости в окрестности точки контакта.

3.2. Расчет параметров глобоидной фрезы.

3.2.1. Анализ существующих методов изготовления глобоидных

• фрез.

3.2.2. Определение угла наклона оси конического круга к плоскости стола станка.

3.2.3. Уравнения затыловочной поверхности зубьев глобоидной фрезы и закон движения инструмента второго порядка при затыловании.

3.2.4. Определение профиля и наладок шлифовального круга для затылования зубьев глобоидной фрезы.

3.3. Экспериментальное исследование опытной передачи с локализованным контактом.

3.3.1. Коррекционное устройство. Особенности технологии изготовления фрезы и колеса.

3.3.2. Сравнительные испытания опытной передачи.

3.4. Термопластический метод локализации.

3.5. Поверхностная закалка глобоидных червяков и фрез.

3.6. Выводы.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАЗОРОВ В ГЛОБОИДНОЙ ПЕРЕДАЧЕ. ф 4.1. Расчет первичных погрешностей.

4.2. Комплексный точностной параметр.

4.3. Взаимная компенсация первичных погрешностей.

4.4. Выводы.

5. УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ГЛОБОИДНОЙ ПЕРЕДАЧИ НА

Ф СТАДИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

5.1. Роль технологического процесса в обеспечении заданного качества машин.

5.2. Управление надежностью технологического процесса изготовления глобоидной передачи.

5.3. Выводы.

6. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО УРОВНЯ КАЧЕСТВА

ГЛОБОИДНЫХ ПЕРЕДАЧ НА СТАДИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ.

6.1. Формирование показателей качества готовых изделий.

6.2. Управление технологическим процессом изготовления машин.

6.3. Оптимальная система управления точностью процесса производства.

6.3.1. Задача анализа и синтеза оптимальных по точности систем.

6.3.2. Определение оператора оптимальной системы управления точностью.

6.3.3. Синтез оптимальных по точности алгоритмов управления.

6.4. Системы автоматизированного управления точностью при изготовлении глобоидной пары.

6.4.1. Система автоматизированной поднастройки при бесцентровом шлифовании.

6.4.2. Система автоматизированного управления точностью обработки вала червяка на круглошлифовальном станке.

6.5. Выводы.

Актуальность работы. Повышение надежности машин, методов установления закономерностей управления качеством машин и разработка на этой основе требуемого его уровня при проектировании и изготовлении имеет большое народнохозяйственное значение.

Рассматриваемая проблема определяет необходимость формирования показателей качества машин, которые отвечали бы определенным техническим требованиям с минимальными затратами на техническую подготовку производства, изготовление и эксплуатацию.

Существующая методология управления качеством машин, характеризующаяся решением автономных или локальных конструкторских, технологических и эксплуатационных групп задач, не отвечает производственным требованиям и эксплуатационной надежности. Учет конкретной ситуации в процессах проектирования, изготовления и эксплуатации машин происходит с информационным разрывом, что приводит к большим временным и материальным затратам. Устранение недостатков возможно путем разработки новой методологии проектирования и реализации технологического обеспечения.

Объектом исследования является глобоидная передача (ГП) со шлифуемыми плоскостью абразивного круга витками червяка. Такая передача способна передавать большую мощность, в сравнении со стандартной при меньших габаритных размерах. Она обладает высокой работоспособностью и долговечностью. Это открывает широкие возможности снижения массы машин при одновременном повышении их надежности в эксплуатации.

Применяемые в настоящее время ГП не соответствуют эксплуатационным требованиям. В таких передачах вместо требуемого рабочего участка зуба 100 % площади его боковой поверхности, она составляет только 40-50 %. Технология изготовления глобоидной пары не позволяет увеличить пятно контакта. Это указывает на существование резерва нагрузочной способности.

Тенденция повышения нагрузочной способности, КПД, производительности и точности зубообработки глобоидных пар связана с проблемой совершенствования технологических методов проектирования и изготовления рабочих поверхностей червяка и колеса.

Основным недостатком ГП является высокая чувствительность к погрешностям изготовления и сборке звеньев. Появление кромочного контакта в зацеплении резко снижает нагрузочную способность в результате действия высоких удельных давлений и повышения температуры в зоне контакта, что приводит к заеданию рабочих поверхностей. Длительная приработка передачи при неполной нагрузке и определенных условиях, содействует реализации расчетной геометрии в зацеплении. Однако, этот путь экономически нецелесообразен из-за затяжного характера процесса приработки. Задача получения технологичной ГП со стопроцентным пятном контакта и червяком высокой твердости, образованным производящей плоскостью, ранее не решалась и является актуальной.

Цель работы - создание научных основ обеспечения требуемого уровня качества машин при проектировании и изготовлении, направленных на совершенствование эксплуатационных показателей на примере ГП.

Задачи исследования:

- разработка методологии управления качеством ГП, учитывающей взаимосвязь этапов проектирования и изготовления на основе установления функциональных взаимосвязей параметров наладки технологической системы и эксплуатационными показателями;

- разработка методов анализа и синтеза параметров технологической системы при изготовлении глобоидного червяка и сопряженного с ним колеса, обеспечивающих максимальную нагрузочную способность ГП;

- разработка математических моделей профилирования глобоидных фрез для нарезания исполнительных поверхностей зубьев глобоидных колес, обеспечивающих локализацию пятна контакта в зацеплении, позволяющих сократить время приработки при эксплуатации;

- разработка обобщенной математической модели оптимизации требуемого качества ГП при проектировании и изготовлении;

- разработка системы управления технологическими процессами для обеспечения требуемых показателей качества машин при проектировании и изготовлении.

Методы исследования. При выполнении работы использовались методы математического и имитационного моделирования, математической статистики, теории вероятностей, математического анализа, теории точности, методы планирования экспериментов, методы расчета размерных цепей, методы оптимизации, теория надежности и другие; при исследовании, изготовлении ГП и инструмента применялись методы аналитической и дифференциальной геометрии, современная теория пространственных зубчатых зацеплений, основы технологии машиностроения и теория резания.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждается: технологическим воплощением теоретических исследований; экспериментальной проверкой нагрузочной способности опытных глобоидных пар; промышленной апробацией передачи в приводах машин; актами внедрения результатов работы.

Личный вклад соискателя заключается в разработке методологического подхода при решении задачи обеспечения требуемого уровня качества машин на примере ГП при проектировании и изготовлении; конструкторской разработке технологической оснастки; руководстве и непосредственном участии в изготовлении опытных приводов, их испытании и внедрении.

На защиту выносятся:

1. Методология создания комплексной системы обеспечения качества ГП, математические модели функционирования изделия, оптимизация показателей надежности на этапе изготовления, системы технологических методов обеспечения требуемых показателей качества.

2. Методология управления качеством ГП, обеспечивающая нормативные показатели кинематической точности, плавности работы, контакта зубьев и витков, а также точности геометрических параметров звеньев ГП.

3. Математическая модель формирования основных показателей качества ГП в процессе проектирования и изготовления.

4. Математическая модель управления качеством ГП с разработкой технологических требований.

5. Система расчетных и технологических методов локализации пятна контакта ГП, обеспечивающая заданный уровень качества.

6. Технологические методы образования локализованного зацепления.

Научная новизна:

- разработаны математические модели ГП с линейным и точечным контактом, позволяющие на основе сопоставления их между собой, перейти к оптимизации параметров по пятну контакта;

- разработана структура и математическая модель управления показателями качества ГП;

- разработана математическая модель управления контактом в зацеплении, открывающая возможности формирования требований к технологии изготовления ГП и технологической оснастке;

- определена взаимосвязь точностных параметров звеньев ГП в процессе изготовления и сборки;

- разработаны методики размерного анализа сопряжения глобоидной пары, расчета допусков погрешностей изготовления рабочих поверхностей червяка и колеса, расчета размеров и допусков геометрических параметров сборочных единиц изделия;

- предложена технология образования передачи с локализованным контактом, основанная на термопластической обработке поверхностей глобоидного червяка и фрезы;

-разработана концепция создания и функционирования системы оптимизации показателей качества и сборочных единиц ГП при проектировании и изготовлении.

Практическая ценность работы. В результате проведенных исследований создана нормативная база для проектирования технологии механической обработки глобоидной пары и разработаны:

1. Системы управления технологическими процессами, учитывающие взаимосвязь этапов проектирования и изготовления ГП с целью обеспечения требуемых показателей качества машин.

2. Новые технологические решения, повышающие эффективность процесса обработки глобоидной пары и позволяющие увеличить КПД, нагрузочную способность, понизить трудоемкость изготовления и себестоимость.

3. Автоматизированные системы расчета профилирования глобоидных фрез для нарезания исполнительных поверхностей зубьев глобоидных колес, обеспечивающих требуемую локализацию пятна контакта.

4. Методики расчета взаимосвязи между первичными погрешностями и зазорами, что позволяет обеспечить точность изготовления и сборки передачи.

5. Рекомендации по проектированию технологических процессов и оснастки изготовления глобоидных редукторов, обладающих повышенными эксплуатационными характеристиками.

6. Изготовлены, испытаны и введены в эксплуатацию глобоидные редукторы, ресурс которых в 2-3 раза превышает ресурс стандартных редукторов.

Реализация результатов работы. Разработанные методики, модели, алгоритмы и программы расчетов, технологические методы и системы управления процессом изготовления ГП используются Научно-производственным объединением технологии машиностроения ЦНИИТМАШ (г. Москва), Красноярским заводом электромонтажных изделий (ОАО «ЗЭМИ»), «Красноярскав-тотранссервис», Красноярской и Иланской железными дорогами - филиалами ОАО «РЖД».

Созданные методы управления технологическими процессами, методики прогнозирования надежности, методы и математические модели оптимизации легли в основу системы автоматизированного проектирования (САПР) технологических процессов, системы автоматизированного расчета режимов резания, нормирования и совершенствования технологической подготовки производства на базе САПР. Эти системы внедрены на ОАО «ЗЭМИ».

Изготовленные приводы на базе исследованной передачи апробированы в механизмах деления и подачи зуборезных станков, продольно - фрезерных станках, глубокорасточных станках, пассажирских и грузовых лифтах, механизмах поворота и передвижения башенного крана, аварийных лебедках автомобилей, вспомогательных судовых механизмах (шпилях, брашпилях, насосах).

Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре «Технология транспортного машиностроения и эксплуатация машин» СГУПС и специалистами предприятий.

Экономический эффект от внедрения результатов исследований составил 1,6 млн. рублей в ценах 2004 г.

Апробация работы. Результаты исследований поэтапно представлялись и обсуждались на семинарах, выставках, на научно-технических конференциях, в том числе международных. Республиканском семинаре «Новое в теории и практике редукторостроения» (Киев, 1979); научн. - техн. конф. «Автоматизация и механизация в машиностроении» (Кемерово, 1988); Всероссийской научн. - практ. конф. «Эффективность и качество в машиностроении» (Красноярск, 1992); III Краевой конференции Красноярских машиностроителей (Красноярск, 1994); II Всероссийской научн. - техн. конф. с международным участием и выставке (Красноярск, 2000); научн. - техн. конф. «Материалы, технологии, конструкции, экономика» (Красноярск, 2000); II Международной научн. -техн. конф. «Современные проблемы машиностроения» (Томск, 2004); II Международной научн. - техн. конф. «Энергетика, Экология, энергоснабжение, транспорт» (Тобольск, 2004); Всероссийской научн. - техн. конф. «Новые материалы и технологии НТМ-2004» (Москва, 2004); VIII Всероссийской научн. практ. конф. «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2004); III Международной научн. - техн. конф. «Материалы и технологии XXI века» (Пенза, 2004); 62 научн. - техн. конф., посвященная 75-летию НГАСУ (Новосибирск, 2005); научн. - техн. конф. Сибирского государственного университета путей сообщения (Новосибирск, 2002-2005).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 43 опубликованных работах, в том числе 1 монография.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 200 наименований и 6 приложений. Работа изложена на 292 страницах машинописного текста, содержит 103 рисунка, 17 таблиц и 56 страниц приложений.

6.5. Выводы

1. Анализ причин отказов изделий, связанных с несовершенством технологии изготовления, позволил, установит основные направления по разработке технологических процессов, обеспечивающих требуемый уровень качества выпускаемых изделий;

- разработка научно - обоснованных технических условий на параметры изделий и техпроцессов, связанных с приобретением новых свойств изделием в процессе его изготовления;

- управление надежностью технологического процесса; исследование остаточных и побочных явлений, порождаемых технологическим процессом с целью их использования при управлении качеством изделия.

2. Разработаны методика прогнозирования надежности технологического процесса и методика определения и достижения оптимального уровня надежности технологического процесса. Реализация разработанных методик позволила решить задачу проектирования оптимальных технологических процессов изготовления глобоидных передач с учетом их надежности, что позволило обеспечить заданный уровень качества глобоидных передач, сократить сроки производственного внедрения и снизить затраты на изготовление глобоидных передач.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного комплекса исследований решена проблема обеспечения требуемого уровня качества машин при проектировании и изготовлении на примере ГП.

1. Созданы математические модели комплексной системы управления качеством ГП при проектировании и изготовлении.

2. Показана возможность локализации пятна контакта ГП с двумя зонами зацепления.

3. Разработаны два метода локализации, обеспечивающие получение ГП со стопроцентным пятном контакта, выходные технические параметры которой, превосходят стандартную по КПД на 10% и по крутящему моменту-1.7 раза.

4. Разработаны математические модели нового метода профилирования фрез для нарезания зубьев глобоидных колес, обусловливающих локализованный контакт в передаче. Это сократило время приработки ГП в 5,2 раза и составило 14-18 часов. Установлен факт отсутствия интерференции в локальной области первоначального точечного контакта.

5. Создана методика решения прямой и обратной задач профилирования поверхности шлифовального круга для затылования глобоидной фрезы. Определен закон движения стола станка в процессе затылования боковой поверхности зубьев фрезы. Спроектировано и изготовлено коррекционное устройство для модернизации зубофрезерного станка, позволяющее воспроизводить заты-ловочное движение по заданному закону.

6. Получены математические модели, раскрывающие механизм влияния точности установки инструмента при формообразовании рабочих поверхностей червяка и колеса.

7. Решена проблема разнозазорности в зацеплении ГП, контакт в которой осуществляется одновременно двумя контактными линиями. Произведена оценка влияния первичных погрешностей на разнозазорность в зацеплении.

Введен комплексный точностной параметр, дающий количественную оценку первичным погрешностям на разнозазорность в зацеплении ГП.

8. Разработаны методики и математические модели управления точностью геометрических параметров глобоидных пар и передач на стадиях технологического проектирования и изготовления исходя из требуемых показателей качества ГП.

9. Создана методика прогнозирования надежности технологических процессов для решения задачи проектирования оптимальных технологических процессов изготовления глобоидной пары с учетом их надежности. Годовой экономический эффект от внедрения результатов исследований составляет 467387 тысяч рублей в ценах 2004 года.

10. Разработаны автоматизированные системы, управляющие точностью изготовления деталей при бесцентровом, круглом, внутреннем шлифовании и токарной обработке, внедрение которых позволило получить заданную точность изготовления ГП, снизить трудоемкость изготовления в 1,6 раза, себестоимость - 1,8 раза.

11. Определены показатели качества готовых изделий, точности технологического процесса. Разработана математическая модель управления точностью технологического процесса изготовления передачи.

12. Изготовленные приводы с ГП апробированы в механизмах деления и подачи зуборезных, продольно-фрезерных и глубокорасточных станков; пассажирских и грузовых лифтах, механизмах поворота и передвижения башенных кранов; вспомогательных судовых механизмах - шпилях, брашпилях; аварийных лебедках автомобилей.

1. Авдеев В.А. Исследование нового вида зубчатого зацепления с точечным контактом выпукло-вогнутых поверхностей зубьев, нарезанных стандартным косозубым долбяком: Автореф. дис.канд. техн. наук.-Л., 1971.-20 с.

2. Адаптивное управление станками /Под ред. Б.С.Балакшина. -М.: Машиностроение, 1973. 688 с.

3. Акулич В.Е. Глобоидное зацепление с поверхностью витков червяка, шлифуемой плоскостью //Изв. вузов. /Машиностроение, № 1. -Изд. МВТУ им. Н.Е. Баумана, 1975.- С. 81- 84.

4. Акулич В.К. Аналитическая геометрия и кинематика контакта в глобо-идном зацеплении со шлифованным червяком и некоторые вопросы модификации зацепления: Дис. канд. техн. наук:-Л., 1969.-313 с.

5. Аксенов В.А., Виноградов А.Б. Определение погрешностей при изготовлении и сборке глобоидной передачи // Вестник Кузбасского государственного технического университета, 2005. №7. - С. 53-55.

6. Аксенов В.А., Виноградов А.Б. Проектирование глобоидной передачи на базе синтеза жесткой неконгруэнтной пары // Научное обозрение, 2005. -№5.-С. 57-59.

7. Аксенов В.А., Виноградов А.Б. Влияние погрешностей сборки на надежность глобоидного зацепления // Научное обозрение, 2005. №4. - С. 37-39.

8. Аналитическое исследование по технологии изготовления и заточке глобоидных фрез: Отчёт о НИХР / Мосстанкин; Инв. № 72-49. М., 1974.

9. Архангельский Л.А. Повышение кинематической точности зубофре-зерных станков / Л.А. Архангельский, Г.И. Ткачевский, Г.А. Лившиц.-М.: Маш-гиз, 1954.-200 с.

10. А.с. 245510 (СССР). Червячная передача /Е.И. Калачев. Опубл. в Б.И.,1969, №19.

11. А. С. 104067 СССР. Глобоидальная передача /Н. Н. Крылов. Заявл. 03.06.50.

12. А.С. 102879 СССР. Способ шлифования глобоидных червяков /С.В. Грум-Гржимайло, И.А. Лебедев. Заявл. 12.12. 1949.

13. А.С. 139530 СССР. Глобоидная червячная передача /Я.И.Дикер. Бюл.1961, № 13

14. А.С. 3088555 СССР. Способ затылования боковых поверхностей зубьев глобоидных фрез /Б.Е. Житомирский, Л.И. Сагин, Б.Ф. Федотов. Бюл.1971, №22.

15. А.С. 251353. Способ нарезания зубьев червячного колеса передачи с цилиндрическим червяком /П.С. Зак, В.Л. Журавлев, Н.В. Титов, Г.И. Соркин, П.М. Костеров, А.В. Сидоренко. Бюл. 1969, № 27.

16. А. С. 203409 СССР. Модифицированная глобоидная передача /П.С. Зак. Бюл. 1963, №20.

17. А.С. 257246 СССР. Червячная передача /Л.В. Коростелев. Бюл. 1969,35.

18. Айрапедов Э.Л., Генкин М.Д., Мельникова Т.Н. Статика глобоидных передач. -М.: Наука, 1981. -198 с.

19. Бабин М.П. Управление качеством продукции в приборостроении. -М.: Машиностроение, 1976. -126 с.

20. Беляев Г.С. Технология производства передач судовых механизмов. Л., Судостроение, 1973. -240 с.

21. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. -М.: Наука, 1968.335 с.

22. Блейшмидт Л.И. Аналитическое исследование характера контакта в глобоидных передачах: Дис. канд. техн. наук.-Л., 1967.-280 с.

23. Вермишев Ю.Х. Методы автоматического поиска решений при проектировании сложных систем. -М.: Радио и связь, 1982. 247 с.

24. Вермишев Ю.К. Основы автоматизации проектирования. -М.: Радио и связь, 1988.-280 с.

25. Вильдгабер Э. Основы зацепления конических и гипоидных передач. -М.: Машгиз, 1947.

26. Виноградов А.Б. Технологическое проектирование глобоидной передачи с высокой нагрузочной способностью // Научное обозрение, 2005. №4. -С. 44-49.

27. Виноградов А.Б. Взаимная компенсация первичных погрешностей при сборке глобоидной передачи // Научное обозрение, 2005. №5. - С. 44-46.

28. Виноградов А.Б. Оценка альтернативных технологических процессов производства глобоидных передач // Вестник Кузбасского государственного технического университета, 2005. №7. - С. 67-69.

29. Виноградов А.Б., Глушков С.П., Ельчанинов Д.А. Локализация контакта в глобоидной передаче со шлифованным червяком // Речной транспорт, 2004. -№3,- С. 43-45.

30. Виноградов А.Б. Повышение нагрузочной способности брашпилей // Речной транспорт, 2005. №5. - С. 63-65.

31. Виноградов А.Б. Обеспечение качественного зацепления на стадии проектирования // Материалы и технологии XXI века: Сб. статей III Международной научн.-техн. конф. — Пенза, 2005. С. 223-226.

32. Виноградов А.Б. Оценка однородности иерархических структур свойств приводов // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте: Материалы Всероссийской научн.-техн. конф. с международ, участ.: Том 2. Красноярск, 2005. С. 539-542.

33. Виноградов А.Б., Павлов В.А., Сагин Л.И. Теоретическое и экспериментальное исследование глобоидной передачи с двойным полем зацепления / Новое в теории и практике редукторостроения: Тез. Докл. III Всесоюзн. Симпозиум. Киев, 1989. С. 34-35.

34. Виноградов А.Б. Анализ технологических процессов производствачервячных передач // Тез. док. 62-й научн.-техн. конф., посвященной 75-летию НГАСУ. Новосибирск: Изд-во НГАСУ, 2005. - С. 121.

35. Виноградов А.Б. Глобоидная передача с повышенной нагрузочной способностью: Монография. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2004. - 263 с.

36. Виноградов А.Б. Экспериментальное исследование глобоидной передачи с двойным полем зацепления. В кн.: Современные проблемы машиностроения: Труды II Междунар. научн.-техн. конф. Томск, 8-10 декабря 2004 г. -Томск: Изд-во ТПУ, 2004. - С. 334-339.

37. Виноградов А.Б., Павлов В.А. Исследование глобоидной передачи с червяком, шлифуемым плоскостью // Известия ВУЗов. Машиностроение. — 1984.-№Ц. С. 30-34.

38. Виноградов А.Б., Павлов В.А. Аналитическое исследование геометрии шлифуемого глобоидного червяка // Известия ВУЗов. Машиностроение. -1974,-№5.-С. 47-50.

39. Виноградов А.Б., Ельчанинов Д.А. Анализ возможности локализации контакта в глобоидной передаче со шлифованным червяком // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск. - 2004. -№ 1. -С. 141-145.

40. Виноградов А.Б. К вопросу технологического обеспечения процесса затылования зубьев глобоидной фрезы // Современные технологии в машиностроении. Сб. статей VIII Всероссийской научн.-практ. конф. Пенза, 2004. - С. 91-93.

41. Виноградов А.Б. Экспериментальное исследование опытной глобоидной передачи с локализованным контактом // Современные технологии в машиностроении. Сб. статей VIII Всероссийской научн.-практ. конф. Пенза, 2004.-С. 166-168.

42. Виноградов А.Б. Технология изготовления глобоидной передачи с червяком, шлифуемым плоскостью. В кн.: Современные проблемы машиностроения: Труды II Междунар. научн.-техн. конф. Томск, 8-10 декабря 2004 г. -Томск: Изд-во ТПУ, 2004. - С. 415-418.

43. Виноградов А.Б. К вопросу оценки условий контакта глобоидной передачи с исходной производящей плоскостью // Современные технологии в машиностроении. Сб. статей VIII Всероссийской научн.-практ. конф. Пенза, 2004.-С. 153-158.

44. Виноградов А.Б. Подрезание поверхности витков глобоидного червяка, шлифуемых плоскостью // Современные технологии в машиностроении. Сб. статей VIII Всероссийской научн.-практ. конф. Пенза, 2004. - С. 159-162.

45. Виноградов А.Б. Расчет основных геометрических характеристик станочного зацепления // Изв. Томского политехи, ун-та. Том 310, Вып. 6. Томск: Изд-во ТПУ, 2005. - С. 187-191.

46. Виноградов А.Б. Технологичный вариант профилирования глобоидной фрезы // Современные технологии в машиностроении. Сб. статей VIII Всероссийской научн.-практ. конф.-Пенза, 2004. С. 166-168.

47. Виноградов А.Б. Приведенная кривизна поверхностей, получаемых последовательным огибанием // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск. -2004. -№1. - С. 132-140.

48. Виноградов А.Б. Совершенствование качества глобоидной передачи // Материалы и технологии XXI века. Сб. статей III Международной научн.-техн. конф. Пенза, 2005. - С. 216-219.

49. Виноградов А.Б. Увеличение несущей способности глобоидной передачи // Материалы и технологии XXI века. Сб. статей. III Международной научн.-техн. конф Пенза, 2005. - С. 219-223.

50. Виноградов А.Б. Определение оптимального диапазона углов наклона шлифовального круга // Материалы и технологии XXI века: Сб. статей III Межф дународной научн.-техн. конф. Пенза, 2005. - С. 226-229.

51. Виноградов А.Б. Контакт станочного зацепления // Материалы и технологии XXI века: Сб. статей III Международной научн.-техн. конф. Пенза, 2005.-С. 230-233.

52. Волосов С.С., Гейлер З.Ш. Управление качеством продукции средствами активного контроля. -М.: Изд-во стандартов, 1989. -204 с.

53. Гавриленко В.А. Зубчатые передачи в машиностроении, Машгиз, М., 1962, с. 532.

54. Генкин И.Д. и др. Вопросы заедания зубчатых колес. М.: Изд-во1. АН СССР, 1959.

55. Голофаст JI.M. Аналитическое и экспериментальное исследование глобоидной передачи со шлифованным червяком: Дис. канд. техн. наук.-Хабаровск, 1971.-170 с.

56. Голофаст JI.M., Смолин А.И. Способы локализации контакта в глобо

57. Ф идном зацеплении, образованном с помощью производящей поверхности, Теория и расчёт передаточных механизмов, Хабаровск, 1973, с. 111-116.

58. ГОСТ 9369-77. Передачи глобоидные. Основные параметры.

59. ГОСТ 15467-79. Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1979. -26 с.

60. Грубин А.Н., Лихцнер М.Б. Повышение пределов грузоподъемности искорости червячных пар с червячными колесами из заменителей бронзы. Сб. "Передачи в машиностроении". Машгиз, М., с. 309-321.

61. Грубин А.Н. Основы гидродинамической теории смазки тяжелона-груженных цилиндрических поверхностей, ЦНИИТМАШ, кн. 30, Машгиз, 1949.

62. Давыдов Я.С. Об одном обобщении метода Оливье для образования сопряжённых поверхностей в зубчатых передачах, Труды III совещания по основным проблемам ТММ, Теория передач в машинах, Машгиз, М., 1963.

63. Дикер Я.И. К вопросу о конструировании и изготовлении глобоидных передач, "Вестник машиностроения" № 1,1950, с. 13-18.

64. Дикер Я.И. Глобоидные передачи, Сб. докладов "Передачи в машиностроении", Изд. АН СССР, 1953, с. 226-236.

65. Дикер Я.И. Модернизация зубофрезерных станков для изготовления червячных глобоидных фрез, "Станки и инструменты , № 2, 1950, с. 16-17.

66. Дикер Я.И., Сагин Л.И. Основы производства червячных глобоиных передач, Машгиз, М., I960, с. 203.

67. Дикер Я.И. Глобоидные передачи //Вестн. Машиностроения.-1947.-№ З.-С. 10-22.

68. Дусев И.И. Подрезание зубьев зубчатых колес при нарезании (методом обкатки), Изв. вузов. Машиностроение, 1965, № 6, с. 12 - 20.

69. Дусев И.И. Аналитическое определение минимального числа вубъев шестерен. Тр. / Новочеркас. политехи. Ин - т, 1962, т. 126, с. 59 - 71.

70. Елисеев С.В. Некоторые принципиальные вопросы технологии глобоидных передач. Передачи в машиностроении. В кн.: Докл. На 1 - й Моск. конф. по передачам в машиностроении. /Под ред. С.И. Артоболевского. М., 1951, с. 322-340.

71. Ерихов М.Л. Характеристики зазора в окрестности точки касания поверхностей, образованных последовательным огибанием, Тр. /Рижс. политехи, ин - т. Вопросы механики и машиностроения. 1969, вып. 8.

72. Ерихов M.JI. Применение принципа огибания с двумя независимыми параметрами к анализу и синтезу зубчатых зацеплений: Дис. д-ра техн. наук.-Л., 1965.

73. Журавлев В.Л. Технология изготовления глобоидных передач. И.: Машиностроение, 1965. - 152 с.

74. Злобин Б.К. Экономический механизм повышения качества продукции. -М.: Мысль, 1980. 240 с.

75. Злотопольский М.Д. Основы теории сопряжённости и новые способы исследования и проектирования пространственных зубчатых зацеплений, "Труды Ленинградского технологического института им. Ленсовета", вып. 32, 1955, с. 46-62.

76. Зак П.С. и Журавлев В.Л. Проектирование и изготовление глобоидных передач. Технология угольного машиностроения. Информ. бюллетень, 1959, № 2, с. 1 - 88 (ВНИИПТУГЛЕМАШ).

77. Зак П.С. Глобоидное зацепление и основные особенности его конструирования. Передачи в машиностроении.-В кн.: Докл. на 1 й Моск. конф. по передачам в машиностроении /Под ред.С.И. Артоболевского. М., 1951, с. 322 -340.

78. Качество продукции и эффективность производства / Под ред. А.В. Гличева и Л.Я. Шухгальтерс. -М.: Машиностроение, 1977. 247 с.

79. Карцев А.К. Производство глобоидных передач, Машгиз, Киев, 1954, с. 60-80.

80. Карцев А.К. Производство модифицированных глобоидных передач, Прогрессивные методы обработки зубчатых и червячных передач, Труды Всесоюзного совещания " Технология и качество зубчатых и червячных передач", Ереван, 1972.

81. Коган Г.И., Копф И.А., Лихцнер М.Б. Повышение долговечности и нагрузочной способности редукторов горных и других машин методом бочкообразного шевингования валов шестерен, Труды ВНИИУГЛЕМАШ, вып 7, Недра, М., 1964.

82. Когут А.Е. Эффективность повышения качества продукции в машиностроении. -JL: Машиностроение, 1974. -240 с.

83. Колкер Я.Д. Математический анализ точности механической обработки деталей. -Киев: Техника, 1976. 200 с.

84. Колл А.Д., Фейднин О.Е. Определение понятия системы // Исследования по общей теории систем. -М.: Прогресс, 1969.

85. Колчин Н.И. Аналитический расчет плоских и пространственных за-цеплений.-М.-JI.: Машгиз, 1949.-С. 166-173.

86. Колчин Н.И. Аналитические основы дифференциального метода исследования зубчатых зацеплений. Тр. /Ин - т машиноведения АН СССР, Семинар по теории машин и механизмов, 1957, т. 16, вып. 64, с. 26-53.

87. Колчин Н.И. Обработка винтовых поверхностей эллиптическими и круговыми цилиндрами. Тр. / Ленингр. механ. ин-т, 1962, № 23, с. 39 - 47.

88. Колчин Н.И. Кривизна сопряженных поверхностей в пространственных зацеплениях. Тр. /Ин-т машиноведения АН СССР. Семинар по теории машин и механизмов, 1953, т. 13, вып, 49, с. 5 - 15.

89. Колчин Н.И. Метод винтового комплекса в теории пространственных зацеплений. Тр. /Ш совещания по основным проблемам теории машин и механизмов. Теория передач в машинах. - М., 1953, с. 7 - 18.

90. Комаров Д.М. Математические модели оптимизации требований стандартов. -М.: Изд-во стандартов, 1976. -184 с.

91. Коростелев Л.В. Кинематические показатели несущей способностипространственных зацеплений. Изв. вузов. Машиностроение, 1964, № 10, с. 5 -15.

92. Коростелев J1.B. Геометрические и кинематические показатели несущей способности пространственных зацеплений: Автореф. дис. д-ра техн. на-ук.-М., 1964.-37 с.

93. Коростелёв J1.B., Ясько В.В. Изготовление зубчатых передач, нечувствительных к погрешностям монтажа,"Машиноведение", 1968, № 5.

94. Кривенко И.С. Исследование червячных передач с новой геометрией зацепления. Зубчатые и червячные передачи. Машгиз, 1959.

95. Куропаткин П.В. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Высшая школа, 1980.-287 с.

96. Кривенко И.О. Теория, расчёт и проектирование новых видов передач с цилиндрическим и глобоидным червяками: Автореф. дис. д-ра техн. на-ук.-Jl., 1968.-42 с.

97. Крылов Н. Н. Глобоидное зацепление при произвольно угле скрещивания осей. Тр. /Ин - т машиноведения АН СССР. Семинар по теории машин и механизмов, 1953, т. 13, вып. 50, с. 26 - 49.

98. Крылов Н.Н. Теория огибающих двухпараметрического семейства поверхностей, Известия вузов, "Машиностроение" № 12, 1963.

99. Крылов Н.Н. Геометрия контакта сопряжённых поверхностей, образуемых двумя линиями, Доклад на 4-ом Всесоюзном совещании по основным проблемам ТММ, Сб. Теория передач в машинах, Изд. "Машиностроение , 1966.

100. Крылов Н.Н. К вопросу о строении взаимоогибаемых поверхностей. -В кн.: Проблемы исследования, проектирования и изготовления зубчатых передач. Хабаровск, 1972, с. 3 8.

101. Крылов Н.Н. Глобоидальное зацепление с винтовой развертывающейся поверхностью червяка. Тр. /Моск. ин - т инженеров ж., д. транспорта, 1951, вып. 75, с. 197-206.

102. Крылов Н.Н., Солдаткин Е.П. Геометрия и кинематика зубчатой передачи с двумя степенями свободы, Доклад на 4-ом Всесоюзном совещании по основным проблемам ТММ, Киев, 1964.

103. Крылов Н.Н. Глобоидное зацепление с вогнутым профилем червяка, Труды МИИТа, вып. 195, Вопросы транспортной механики, 1964, с. 93-103.

104. Крылов Н.Н. Глобоидное зацепление с вогнутым профилем витков червяка, Механика машин, АН СССР, вып. 15-16, 1969, с. 105-115.

105. Крылов Н.Н., Чванова Н.А., Саламандра Б.Л. Синтез глобоидных передач, червяк которых нарезан дисковым инструментом. Сб. "Тезисы докладов второго симпозиума теория и геометрия пространственных зацеплений", Л., 1973.

106. Крылов Н.Н., Попов В.А., Саламандра Б.Л. и др. Параметрический синтез приближённой схемы обработки глобоидных червяков дисковым инструментом, Сб. "Автоматизация исследований динамики машин", Наука, М., 1973.

107. Крылов Н.Н. Исследование геометрии зубчатых зацеплений с точечным контактом: Дис. д-ра техн. наук.-М., 1956.

108. Лагутин С.А., Федотов Б.Ф. Органическая погрешность затылования глобоидной фрезы //Теория и практика зубчатых передач: Сборник докладов научно-технической конференции с международным участием. -тИжевск, 2004. -С. 195-199.

109. Лагутин С.А., Федотов Б.Ф. Органическая погрешность затылования глобоидной фрезы. В кн.: Теория и практика зубчатых передач: Сб. доклад, научн. - технич. конференц. с международ, участ. Ижевск, 19-21 мая 2004 г. -С. 195-201.

110. Лагутин С.А. Червячные передачи с замкнутой линией контакта. -Машиноведение, 1970, № 6, с. 41 46.

111. Лагутин С.А., Верховский А.В. Гидродинамика червячных передач с замкнутыми линиями контакта. Машиноведение, 1975, № 1, с. 102 - 106.

112. Лием Б.С. Анализ и синтез цилиндрических червячных передач с локализованным контактом: Автореф. дис. канд. техн. наук.-Л., 1975.-15 с.

113. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. М.: Наука, 1968. - 584 с.

114. Литвин Ф.Л., Рыбаков В.И. Локализация пятна контакта цилиндрических червячных передачах. Известия вузов, "Машиностроение , 1974, № 8.

115. Маншуров О.В., Солнцев Ю.К. и др. Толковый словарь математических терминов, Просвещение, М., 1965, с 529.

116. Маталин. А.А. Технология машиностроения. -Л.: Машиностроение, 1985.-946 с.

117. Мельникова Т.Н. Регулирование червячных передач. -В кн.: Колебания механизмов с зубчатыми передачами. М.: Наука, 1977.

118. Месарович М. и др. Теория иерархических многоуровневых систем. -М.: Мир, 1973. -344 с.

119. Немцов А.Д. Исследование стабильности технологических процессов и вопроса обеспечения качества при изготовлении асинхронных двигателей. Автореф. дис. канд. техн. наук. -Томск, 1972. -20 с.

120. Николаев А.Ф. Кинематические основы теории пространственных зацеплений: Автореф. дис. канд. техн. наук.-М., 1953.-16 с.

121. Новиков М.Л. Основные вопросы геометрической теории точечного зацепления, предназначенного для зубчатых передач большой мощности: Дис. канд. техн. наук.-Л., 1956.-324 с.

122. Выгодский М.Я. Дифференциальная геометрия, К., 1949, с. 287-298.

123. Павлов A.M. Непосредственная связь радиусов кривизны эубъев в пространственных зацеплениях. В кн.: Зубчатые и червячные передачи /Под ред. Н.И. Колчина. - Л., 1968, с. 24 - 35.

124. Павлов A.M. Определение кривизны взаимоогибаемых поверхностей в пространственных зацеплениях. Тр /Ленингр. политехи, ин - т, 1960, №211, с. 14-19.

125. Павлов A.M. Элементы второго порядка взаимоогибаемых поверхностей в зубчатых зацеплениях: Дис. канд. техн. наук.-Л., 1960.

126. Павлов В.А. Исследование глобоидной передачи с исходным цилиндрическим колесом: Дис. канд. техн. наук.- Л., 1966.-174 с.

127. Пат. 2 033 988 Франции М. Кл. 16 55/00 11В23 13/00, 1970.

128. Петрусевич А.И. Роль гидродинамической масляной пленки в стойкости и долговечности поверхностей контакта деталей машин. Вестник машиностроения, № 1, 1963.

129. Полетаев В.А. Основы управления качеством функционирования машин. Кемерово: Изд-во Кузбасского политехи, ин-та, 1993, - 233 с.

130. Полетаев В.А. Прогнозирование параметрической надежности технологического процесса // Повьшение надежности технологических процессов изготовления изделий машиностроения: Сб. науч. тр. Кемерово, Кузбасский политехи, ин-т, 1979, - С. 9-26.

131. Полетаев В.А. Методика оптимизации технологических процессов с учетом их надежности // Повышение надежности технологических процессов изготовления изделий машиностроения: Сб. науч, тр. -Кемерово, Кузбасский политехи, ин-т, 1979. С, 3-9.

132. Полетаев В.А. и др. Повышение производительности металлорежущих станков путем применения адаптивных систем. Учебное пособие. -Кемерово: Изд-во Кузбасского политехи, ин-та, 1975. 82 с.

133. Полетаев В.А., Манохин Ю.И. Управление качеством поверхностного слоя при шлифовании //Абразивы. -1976.-№7.

134. Полетаев В.А., Манохин Ю.И. Повышение точности деталей в поперечном сечении при врезном шлифовании //Абразивы. -1976. -№9. -С. 1-6.

135. Попов Н.Н. Расчёт и проектирование кулачковых механизмов, М.,1965.

136. Плужников И.С. Линейчатые поверхности и методы их исследования, М.,1964, с. 59-64.

137. Проников А.С. Надежность машин. -М.: Машиностроение, 1978.591 с.

138. Рашевский П.К. Курс дифференциальной геометрии. -4-е изд. М.: ГИТТЛ, 1956.-420 с.

139. Роткоп Л.Л. Автоматическое управление процессами массового производства. -М.: Машиностроение, 1972. 420 с.

140. Рубин М.А. Синтез и экспериментальное исследование модифицированных глобоидных передач: Автореф. дис. канд. техн. наук.- Брянск, 1975.19 с.

141. Сагин Л.И. Изготовление глобоидных передач и пути повышения их нагрузочной способности. М.: Б. и., 1956. -28 с. - (АН СССР ИТЭИН. Информ, о науч. исслед. работах, Тема 12, № И - 56 - 168).

142. Сагнн Л.И. Пути повышения нагрузочной способности глобоидных передач: Автореф. дис. канд. техн. наук.-М., 1955.-13 с.

143. Сахаров Г.Н. Режущие инструменты для обработки глобоидных червячных пар. Передачи в машиностроении. В кн.: Докл. на 1- й Моск. конф. по передачам в машиностроении /Под ред С.И. Артоболевского. М., 1951, с. 322 -340.

144. Сахаров Г.Н. Режущие инструменты для обработки червячных пар. Сб. "Передачи в машиностроении", М., 1951, с. 293-308.

145. Солдаткин Е.П. Зубчатая передача с переменным углом между осями колёс, Вестник машиностроения, № 7, 1962.

146. Соломенцев Ю.М. Конструкторско-технологическая информатика-основа автоматизированного создания машин и технологий //Станки и инструменты, 1988. №8.

147. Соломенцев Ю.М. и др. Адаптивное управление технологическими процессами (на металлорежущих станках). -М.: Машиностроение, 1980. -536 с.

148. Сигорский В.П. Математический аппарат инженера. -Киев: Техника, 1977.-766 с.

149. Смолин А. И. Исследование глобоидной передачи с червяком, шлифуемым коническим чашечным кругом: Дис. канд. техн. наук.-Хабаровск, 1973.-171 с.

150. Точность в машиностроении и приборостроении /Под ред. А.Н. Гав-рилова. -М.: Машиностроение, 1973. -567 с.

151. Тверской М.М. Автоматическое управление режимами обработки на станках. М.: Машиностроение, 1982. -208 с.

152. Управление качеством продукции: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. -464 с.

153. Федоров Н.Н. Определение закона модификации витков глобоидного червяка при комбинированных способах нарезания. Машиноведение, 1970, № 1, с. 64-68.

154. Фук Н.Т. Основы теории эллиптического контакта в пространственных зубчатых зацеплениях: Дис. д-ра техн. наук.-Л., 1978.- 227 с.

155. Цветков В.Д. Системно-структурное моделирование и автоматизация проектирования технологических процессов. -Минск: Наука и техника, 1981.289 с.

156. Часовников Л.Д. Передачи зацеплением (зубчатые и червячные). -2-е изд., перераб. и доп. Машиностроение, 1969. - 480 с.

157. Чёрная Л.А., Бернацкий И.П., Байков В.П. Локализованный синтез зацепления в червячных передачах. Механика машин, вып. № 55, Изд. "Наука", 1978.

158. Чернов Л.Б. Основы методологии пректирования машин. -М.: Машиностроение, 1978. -148 с.

159. Чванова Н.А. Синтез глобоидных передач, червяк которых сформирован дисковым инструментом: Дис. канд. техн. наук.-М., 1973. 174 с.

160. Шарашкан А.С., Железнов И.Г., Ивницкий В.А. Сложные системы. -М.: Высшая школа, 1977. -247 с.

161. Шишков В.А. Влияние погрешностей сборки червячной передачи на плавность зацепления. Станки и инструмент, 1959, №10.

162. Шишков В.А. Коррегирование контакта глобоидных передач. Вестн. машиностроения, 1950, № 11, с. 12 16.

163. Шишков В.А. Образование поверхностей резанием по методу обкатки, Машгиз, 1951, с. 269-292.

164. Шишков В.А. Производство глобоидных червяков и шеверов: Дис. канд. техн. наук.-М., 1951.

165. Шкунев Э.К. Червячные передачи приборов точной механики. М.: Машиностроение, 1973.

166. A Study on Hourglass Worm Gearing With Developable Tooth Surfaces /• T. Sakai, M. Maki, S. Uesugi, A. Horiuchi. Trans, of the ASME. J. of mech. design. J. of engineering for inductry. 1978. 100, № 3, p. 31 - 38.

167. Albert F. /Weiterentwicklang und Verbesserung der Globoid schnecken-getriebe, - Antriebstechnik, 1973, t. 12, № 11, s. 334. A9.

168. Backingham E., Analitical mechanics of Jears, New York-London, 1949,p. 546.

169. Buckingham E., Ryffel H. Desiyn of worm and spiral gears. New York: The Jndusrial press, 1960, 450 p.

170. Matsugama Т., Eine Erweiterung der Novikov-Verzahnung auf Zahnrader mit gekreuzten Aeehsen, V.D.J. -Berichte, Nr. 47, 1960.

171. Nieman G., Jarchow F. Versuche an Stirnard-Globoid-Scheckentrieben, VDI-zeeitschrift, № 6, 1961, p. 209-221.

172. Пат. 424478 Германии. 1926.

173. Pat. 2015069 USA. WORM AHD WORM WHEEL GEAR ASSEMBLY AHD THE PRODUCION THEREOF /F.V. ELBERTZ. Application 10.01.33; № 651029; CI. 74-458.

174. Pat. 2279414 USA. WORM FOR USE IN DOUBLE ENVELOPING ф WORM GEARING /G.R. SKOTT.

175. Pat. 2619845 USA. SYSTEM OF TOOTHED GEARIHG /A.Mackmann, B.S. Nelson. Application 07.01.50; № 137, 444; CI. 74 - 458.

176. Pat. 3105332 USA. Method of producing hourglass worms and hourglass hobs / E. Wildhaber.

177. Пат. 2 935 886 США. Кл. 51-287, I960.

178. Пат. 2 978 843 США. Кл. 51-33 , 1961.

179. Пат. 3 105 332 США. Кл. 51-287, 1963.

180. Пат. 2 669 128 США. Кл 74-458, 1952.

181. Пат. 2 935 888 США. Кл. 742458, I960.

182. Pat. 1971260 England. HYPERBOLOIDAL WORM GEARIHG /J. J. Guest.-Application 03.10.32; № 636, 055; CI / 74-458.

183. Pat. 715462 England. Improvements in or relating to Wozm Gears /G. Niemann. Applicaiion 13.02 .50; № 3626/50; CI. 80 (1), A7C2.

184. Suzuki J. and Toyama A. An hourglass worm gearing with a ground worm. Jn book: Bulletin of the Tokyo Institute of Technology, 1972, № 112, s. 133 - 144.

185. Reprints from Holroyd news letters on subjects related to gearing. - J. Holroyd and CO. LTD., MILNROW, LANCS, 1954, s. 1 - 31.

186. Ufert Otto, Dinamieche. Drehgchlermessungen an Walzermasmaschinen und ihr Einflub auf die Genauigkeit gefraster Grobgetrieberader V.D.J.Z. Bd 103, 1961, №6.

187. Wildhaber Э., Method of producingn worms and hourglass hobs. US-p 3105332, p. 51-281, 1963.

188. A.C. 212728 B23 ССР. Глобоидная фреза / Е.Д. Петров. 1968, № 9.