автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Создание гиперболоидных передач с линейным контактом зубцов на базе специальных режущих инструментов

СХ1ДН0УКРА1НСБКИЙ НАЦЮНАЛЬНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ 1МЕШ ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ

Кириченко 1рина Олексивна

УДК 621. 83

СТВОРЕННЯ ГШЕРБОЛОЩНИХ ПЕРЕДАЧ 3 Л1НШНИМ КОНТАКТОМ ЗУБЦ1В НА БА31СПЕЩАЛЬНИХ Р1ЖУЧИХ 1НСТРУМЕНТ1В

05.02.02,- машинознавство АВТОРЕФЕРАТ

дисертаци на здобутгя наукового ступеня доктора техшчних наук

Луганськ - 2004

Дисертащею с рукопис.

Робота виконана в СхадноукраТнському нащональному ушверситет! ¡ме

Володимира Даля МЫстерства ocвiти ! науки УкраТни.

Науковий консультант: член-кореспондент АПН УкраТни, доктор техшчних наук професор, Заслужений Д1яч науки I техшки УкраТни Голубенке Олександр Леонщовнч, СхщноукраТнський нащональний ушверситет ¡мен1 Володимира Даля, ректор

Офщшш опоненти: доктор техшчних наук, професор Гр1банов В1ктор Михайлович, СхщноукраТнський нащональний ушверситет ¿мен! Володимира Даля, зав. каф. "Прикладна математика"

доктор техшчних наук, професор Гутиря Сергш Семенович,

Одеський нащональний полггехшчний ушверситет, професор кафедри теоретично!' мехашки 1 машинознавст1

доктор техшчних наук, професор Михайлов Олександр Михайлович, Донецький нащональний техшчний ушверситет, зав. каф. "Технолот машинобудування"

Провцща установа: Нащональний техшчний ушверситет "Харк1вський полгтехшчний ¡нститут", кафедра " Детали машин 1 прикладна мехашка", Мшстерства освпи ! науки УкраТни, м. Харкт

Захист вщбудеться "20" 05.2004 р. о 12.00 годин на засщанш спещал!зован вченоТ ради Д29.051.03 при СхщноукраТнському нащональному ушверсите ¡меш Володимира Даля за адресою:

91034, м.Луганськ, кв. Молод1жний, 20 а, зал засщань.

3 дисертащею можна ознайомитись в б1блютещ СхщноукраТнського национального ушверситету ¡мен! Володимира Даля за адресою:

91034, м.Луганськ, кв. Молод!жний, 20 а. Автореферат роз1сланий "19" 04 2004 р.

В.о. вченого секретара спешашзованоТ вченоТ ради

Ульшин В.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Створення геометричноТ теор'п пперболоТдних зубчатих передач другого роду сприяс пщвищенню техшчного р1вня, розширенню можливост! застосуван-ня передач у р1зннх галузях машинобудування. В технщ! доки не вдаеться виго-тувати колеса на однополосних гшерболощах. Як насл!док пперболоТдн! колеса замшюють на цилшдричш I котчш. При цьому виникае торкання крапкового характеру, що приводить до значного понижения несучоТ спроможност! ко.шс. 3 таким становищем не можуть змиритись як теоретики, так 1 практики зубчатих передач. В даному дослщженш за допомогою розробленоТ теорн отримаиа п-перболоТдна передача другого роду, що складаеться з кваз!пперболоТдного 1 ци-лждричного кол1с. В результат! несуча зд1бн1сть створених передач в 2 рази ви-ще винтових передач, а собшарткть Тх виготовлення в 3 рази дешевше.

Актуальшсть теми. Науково-техтчний прогрес потребуе виршення задач шдвищення економ1чност1, над1йност1, якост! машин 1 техничних систем. На сьогодш в УкраТн'1, яка волод!е розвиненим машинобуд!вним комплексом, виго-товляеться десятки мшьйошв зубчатих кол1с. Тому велике значения мае удоско-налення ¡снуючих 1 розробка нових зубчатих передач. Одержання пперболоТдних передач з лшшним торканням е актуальною проблемою досл'щник1в 1 конс-трукторш зубчатих передач, так як в цьому випадку збшьшуеться передаючий крутячий момент 1 несуча зд1бшсть пор1вняно з ¡снуючими в промисловост! гь перболо'Тдними передачами з евольвентним профшем, здшснюваними за допомогою цилшдричних 1 кошчних колк, як1 приводять до крапкового характеру торкання 1 в результат! значному зниженню несучоТ зд!бност1.

Розв'язання поставленоГ задач! здшснено засобом створення геометричноТ теорГТ пперболоТдних зубчатих передач другого роду 1 на ТТ основ! одержання робочого та пперболоТдного верстатного зачеплення з л!н!йним контактом, ! на цш баз! створення виробляючого обкатного шструменту для виготовлення кваз!-г!перболоТдних та цил!ндричних кол!с. Експериментальн! 1 теоретичш досль дження показали, що обкатт ¡нструменти в даному випадку повинн! виконува-тись на цил!ндричн!й та половин! кваз!пперболоТдноТ заготовки 31 статичними задшми кутами, р!вними нулю.

В незатилованому ! гостро незаточеному обкатному ¡нструмент1 р!жуча грань може розташовуватися пщ любим передн!м кутом, в залежносп вщ оброб-люваного матер!алу та його твердост!. Таким чином можна до 2 раз!в зменшити посилення р1зання ! споживану потужшсть, що веде до економп електроенерпТ. Кр!м того, операц!я заточки стае другорядною. Р!жуче ребро, в залежност! в!д заточки, може приймати любу просторову криву, лише б вона знаходилась на основнш виробляюч!й поверхн!, 1 таким чином точн!сть ¡нструмента буде зале-жати тшьки в1д точност! обробки основноТ поверхн!, що р!зко знижуе варт!сть

¡нструмента (до 3 раз^в) 1 спрощуе технолога виготовлення цилшдричних та квазкшерболощних зубчатих колк з покращенням чистоти оброблюваних зу-

бц1в.

Зв'язок роботи з науковимн програмамн, планами, темами. Досл1-дження проводились за планом робгг Схщноукра'Гнського нац'юнального ушвер-ситету (тема ГН-15-01, №ДР 01010003278; тема ГН-31-03, №ДР 01030000426); в рамках робЬ, проведених Луганським науково-шженерним центром транспорт-ноТ АкадемП' наук УкраТни з ВО "КАМАЗ" (№ ДР 02890023172); на п!дстав! про-грам науково-техшчного сшвробшшцтва СНУ з ВО "Луганський всрстатобудь вний завод" по створенню пперболоТдних передач другого роду (№ ДР 01860025425); холдингового компашею "Лугансыстепловоз" (договор ГН-101-95 №ДР 1195Ш15425; ГН-3-96 №ДР 0196Ш21047); на шдстав! договору о науко-во-техшчному сшвробггництв! №НТС-П-12-03/3 М1ж АТ "НКМЗ" I ВНУ.

У рамках виконання цих науково-дослщжуваних тем автором (виконав-цем) спроектоваш гшерболоТдн! зубчат! передач! другого роду, спроектоваш квазкшерболоТдш ¡нструменти, синтезоваш досл^джуван"! передач!.

Мета I задач| дослщження. Метою дисертацшно'Т роботи е розвиток теорн I розробка експерементальних основ створення пперболоТдних передач другого роду на баз! спещальних р1жучих шструменив.

Для досягнення поставлено! мети в робот! вир'ниеш наступи! задач!:

- проведения узагальненого анал!зу стану проблеми створення пперболоТ-дних передач другого роду з лшшним контактом;

-розробка теоретичних основ геометр» ! к!нематики г!перболоТдних передач другого роду, одержаних спец!альними ржучими ¡нструментами;

- одержання в анал!тичному вигляд! геометро-к!нематичн! показшшв роботи гшерболоТдно! передач! другого роду ! процес'ш обробки зубшв цил!ндричних кол!с за допомогою кваз^шерболоТдних шструме!тв;

- розробка програмного забезпечення, яке дозволяе прогнозувати як1сн1 показники пперболоТдноТ передач! другого роду;

-створення незатилованих 1 гостронезаточених цил!ндричних 1 кваз1ппер-болоТдних ¡нструментальних кол!с;

-проведения пор!внювального анал!зу несучо! зд!бност! створених пперболоТдних передач другого роду ! винтових передач.

- розроблення способ1в виготовлення ! обробки основних ква-зтперболоТдних поверхней ! ¡нструментш з неевольвентними профшями за допомогою цил'шдричних шструмен^в з! статичними кутами, р1вними нулю, на сержних зубофрезерних верстатах без допом!жних пристосувань;

-одержання зубщв цилшдричних колш методом обкатки в пперболоТдному верстатному зачепленш за допомогою кваз!гшерболоТдного виробляючого колеса при однопараметричному I двопараметричному обгинанш;

Об'ект досл1дження. Процеси у зв'язках геометра I кшематики сполуче-них поверхонь в пперболоТдних передачах другого роду з робочими поверхнями виробляючих кол ¡с та спешальних зуборЬних шетрументш.

Предмет досл/дження. Функщональний взаемозв'язок М1Ж геометрични-ми та кжематичними параметрами створених передач ! критер1ями працездатно-ст1 передач.

Метода досл:дження. Використовувались загальш методи теори зубчатих передач зачепленням (при моделювашп пперболоТдних верстатних зубчатих за-чеплень); методи математичного анашзу (при моделюванн! дослщжуваних заче-плень за допомогою трансцендентних р!внянь, частинних похщних, матричного обчислювання); методи теорГТ поверхонь 1 диференщальноТ геометрн ( при ви-значенн! критер1ев працездатносп пперболоТдних передач); методи експеримен-тальних дослщжень (при поршняльному аналЫ пперболоТдних передач другого роду 1 винтових передач); метод'ш виготовлення кол!с 1 ¡нструмент1в у натурних умовах на заводах.

Наукова новизна одержаних результате.

1. Розроблен! теоретичт основи створення пперболоТдних передач другого роду, яю складаються з квазтперболоТдного колеса з неевольвентним профь лем та цилшдричного колеса з евольвентним профшем.

2. Вперше анал1Тично реашзоваш квазтперболоТдш зубчат! колеса в прос-торовому верстатному зачепленш за допомогою виробляючого колеса 1 на ц!й баз! створення спещального р!жучого ¡нструмента.

3. Знайдено конструктивш меж1 ¡снування кваз! пперболоТдних зубчатих кол ¡с та ¡нструментчв.

4. Д! стала подальшого розвитку математична модель гшерболоТдноТ передач! другого роду, зубчат! колеса якоТ мають сполучен! поверхн! зубщв з л!н!й-ним контактом, коли виробляюча поверхня для одного з кол 1С сшвпадае з головною поверхнею парного зубчатого колеса.

5. Проведено дослщження геометричних 1 юнематичних показшшв, впли-ваючих на роботу гшерболоТдноТ зубчатоТ передач! другого роду.

6. Розроблено програмне забезпечення, яке реашзус математичну модель гшерболоТдноТ передач! другого роду, за допомогою якого можна прогнозувати геометричн! ! к!нематичн! показники в залежност! в1д заданих входних парамет-р!в передач!.

Практичне значения одержан их результатов.

1. Результати теоретичних досл!джень, одержаних в дисертацн, прийнят! Луганським верстатобущвним заводом для впровадження верстатного зачеплен-ня I на Ц1Й баз| створення обкатного кваз!гшерболо1дного ¡нструмента для нарь зання евольвентних цилшдричних кол!с для трактора "Б¡лорусь" з параметрами ; = 72, т = 6,5 мм, /? = о'. Це дозволило шдвищити продуктившсть нар!зання зу-бщв кваз'1ГшерболоТдних I цилшдричних колю в 3-6 раз'т 1 довгов1чшсть ¡нструмента в 2-3 рази (розрахунки поршняльноТ економ!ч. ефект. див. в додат-ках).

2. Одержан! в дисертацн результати теоретичних дослщжень е основою метода для розробки нових зубчатих передач в ршшх галузях машинобудуван-ня.

3. Розроблена методика створення основного квазшперболоТдного колеса з неевольвентним профшем, яке мае лшшний характер торкання з евольвентною поверхнею зубщв цишндричних кол!с. Точшсть нариання зубщв дил'шдричних колю одержаним квазтперболощним ¡струментом не залежить В1д заточки його в рад1альному напрям! 1 витримуванш окружних кроюв, як це вимагаеться для ¡снуючих в даний час затилованих обкатних шетруменпв.

4. За допомогою розробленоТ технологи в ¡нструментальному виробництв'1 верстатобудтного заводу виготовлеш багатозахщш кваз'|гшерболоТдш фрези 1 обкатн! р!зц1. Так! фрези I обкатн! р1зщ не вимагають виконання дорогокоштов-но'1 операцн затилування 1 гостроТ заточки, тому трудомютсюсть Тх виготовлення скорочуеться в 2 - 3 рази. При виготовленн! названих колк 1 шструмент1в реал!-зоваш розроблеш автором методи обробки основних кваз1пперболоТдних \ цил!-ндричних кол!с.

5. Результати праггичних досл!джень, одержаних в дисертацп, прийнят1 на ОАО Луганський ремонтно-мехашчний завод для замши гвинтових передач на гшерболоУдш передач! другого роду, як! використовуються в зубофрезерних верстатах! спещальних виробах.

6. Проведен! експерементапьн! перевфки г'шерболощних верстатних заче-плень на ДХК "Луганськтештовоз", ОАО Луганський ремонтно-мехашчний завод, ООО "Париком" , ОАО "Кировський центрокуз" та ¡нших заводах.

Особистий внесок здобувача.

Результати теоретичних ! експериментальних дослщжень, як! виносяться на захист, одержан! автором самостшно.

В сп!льних публикациях автору належать обгрунтування методолог!'! досгп-джень, сформульован! розрахунков!, математичш модел! та визначеш геометрш 1 кшематика гшерболощних верстатних зачеплень та гшерболоТдних передач другого роду в загальному виглядг Зокрема, зроблено наступне:

- визначено експериментально I в аналогичному вигляд! для гшерболоТдно"! передач! другого роду основн1 кваз!г!перболо'щш колеса за допомогою цшпнд-ричних виробляючих кол1с [5, 6, 7, 10, 12,13, 14, 19, 20, 32, 34];

- одержана пперболоУдна зубчата передача другого роду на схрещуваних осях з л'ппйним характером торкання [2, 4];

- розроблен! способи нар!зання ! обробки кваз!г!перболоТдних кол-1с I щ-струмент!в з неевольвентним профшем за допомогою цил!ндричних ¡нструмен-тальних кол!с без задшх кут1В на ¡снуючих зубофрезерних верстатах без допо-м!жних пристосувань [5, 12, 18, 19, 28, 33];

- одержан! в аналггичному вигляд! геометро-кшематичш показники пращ пперболоТдноТ зубчато!' передач! другого роду, а також процеав обробки зубц1в цшиндричних кол!с за допомогою квазтперболоГдних ¡нструментш [2, 13, 20, 28,34];

- аналтмно визначеш профш кваз!г!перболоТдних кол!с ! обкатних !н-струмент!в [3, 16].

Апробацш результат!*в днсертацп. Основн! положения ! результата ди-сертащйноТ роботи доповщались ! одержали схвалення на м!жнародних науково-техн!чних конференцшх: "Проблемы качества и долговечности зубчатых передач и редукторов" (м. Харьюв, 1997; 1999; 2001; 2003 р.); "Прогресивна технжа ! технолог!я машинобудування, приладобудування ! зварювального виробниц-тва" (м. Кшв, 1998 р.); "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века" (м. Донецьк, 1996, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003); "Теория реальных передач зацепления" (У1-Й международный симпозиум. Курган-97. 30 сентября - 2 октября 1997 г. Курган, Россия); на м!жнароднш науково-техшчнш конференцн -"Проблемы развития рельсового транспорта" (1999, 2000, 2002, 2003 - Крым, Алушта); на м!жнародних науково-практичних конферешпях "Университет регион" (1999, 2000, 2002, 2003 - Луганск); на науковш конференцн' професорсько-викладацького складу Сх!дноукраТнського нацюнального ун!верситету (2000, 2001, Луганск); на сшльному зас!данн! кафедр "Машинознавство", "Зал!зничний транспорт" ! "Прикладна математика" СНУ ¡мен! Володимира Даля; на засцтнш кафедри деталей машин та прикладноТ механ!ки Нашонального техшчного уш-верситету "ХШ" (Харюв), на зас'щанш кафедри "Технолог!я машинобудування" ДНТУ (Донецьк); на м!жнародшй науково-практичн!й конференцн ЗП-2001 "Проблемы качества и долговечности зубчатых передач, редукторов, их деталей и узлов" (2-10 сентября 2001 г.Севастополь).

Публ!кацп. За результатами виконаних дослщжень опубл!ковано 37 роб1т, 17 з яких без сп!вавтор!в, у тому чисш: 24 статт! у Вениках ун!верситет!в, 5 статей у зб!рниках праць науково-техшчних конференцш ! симпоз!ум!в, 8 статей у наукових журналах.

Структура i обсяг дисертацГГ. Дисертацшна робота складаеться з вступу, шести роздшш i семи додатав. Повний обсяг роботи 274 сторшки. Список ви-користаних джерел з 227 найменувань на 20 сторшках, 8 додатюв на 55 сторш-ках. Текст ¡люстровано 92 рисунками.

ОСНОВНИЙ 3MICT

У вступ1 подана загальна характеристика роботи, визначен! мета i задач! досл'щження, показан! акггуальтсть i новизна теми, подан! ochobhî шляхи розв'-язання поставлено)' задач!.

У першому розды! анал!зуеться сучасний стан проблеми зачеплень на схрещуваних валах, як! в!дносяться до пперболощних передач. Великий внесок в теор!ю внесли: Апухтш Г.1., Артоболевський I.I., Борисов В.Д., Биковський Л.Б., Васильев В.М., Васильева З.С., Гавриленко В.А., Гапонов B.C., Гессен Б.А., Гохман Х.1., Гр!банов В.М., Гутиря С.С., Давидов Я.С., Сфименко А.Б., Срихов М.Л., Каплун О.М., Колчин M.I., Коростельов Л.В., Крилов М.М., Л!бурк!н Л.Я., Литвш Ф.Л., Люкшин B.C., Матвеев Г.А., Михайлов О.М., Моргул!с М.В., Наго-рняк С.Г., T. Olivier, Осипова С.Д., Павлов О.М., Подкорггов A.M., M. Сенос, Тшофеев Ю.В., Третьяк O.G., Учаев ПЛ., Шишов В.П., Шульц В.В., T. Matsu-gama та ¡нш.

Визначенню навантажно'1 зд'юност! передач, як! розглядаються, присвячеш прац! Боголюбського К.А., Виьгабера С.К., Булгакова С.Б., Георпева O.K., Ду-сева I.I., Заблонського K.I., Кириченко А.Ф., Кудрявцева В.Н., Любченко А.П., Письманика K.M. та шш.

Великий внесок в розвиток теоретичних та експериментапьних дослщжень по технологи виготовлення зубчатих колю та шструмештв внесли: Антонов O.A., Бармас 1.Г., Борисов A.I., Бойко Н.Г., Бохонський A.I., В ¡треп ко В.О., Волков М.М., Гавриш А.П., Пнзбург С.Г., Захаров Н.В., Зотов Б.Д., Калашников С.Н., Кирсанов Г.Н., Клюйко G.B., Коган ГЛ., Коршлов К.А., Котельников Ю.В., Кухтик Т.В., Лар!н М.Н., Лашнев СЛ., Малахов ЯЛ., Медведицьков С.Н., Перепелиця Б.А., Полоцький М.С., Равська Н.С., Родш П.Р., Рик В.Ф., Сахаров Г.Н., Семенченко B.I., Семенченко I.I., Сидоренко А.К., Струтинський А.Б., Сухорукое Ю.Н., Тернюк M.G., Трубняков В.А., Фрайфельд I.A., Цвк: Ю.В., Цепков A.B., Шишков В.А.,Ящерицин ПЛ. та ¡нш.

Евольвентн! цил1ндричн! колеса, одержан! в просторовому верстатному зачепленш за допомогою виробляючих цил!ндричних кол1с, подача яких зд'шс-нюеться уздовж прямолшшноТ утворюючоТ' цилiндpичнoï загот!вки, мають кра-пковий характер торкання. 3 таким становищем важко погодитись. I дШсно, розвиток методу обкатки прив!в до того, що формоутворення KOJiic можливе i при порушенн1 вказаноТ' вище умови, що вимагае обов'язковоТ подач! ¡нструмента

вздовж прямолЫйноТ утворюючо'Т цилшдричноТ заготовки. В цьому випадку одержуемо принципово ¡ной колеса 1 ¡нструменти з неевольвентними поверхня-ми. Самим головним е при цьому те, що колеса та ¡нструменти одержують в ¡ншому просторовому робочому та верстатному зачепленш, тобто одержують виробляючим колесом, яке подаеться вздовж прямоТ, що перехрещусться з вюсю крутшня загопвки.

При цьому для одержання однаковоТ висоти зуба запшвка ¡з цилшдричноТ трансформуеться в однополосний квазтперболоТд. При цьому одержат зубщ на однополосному квазтперболоТд! при подач! обкатного евольвентного ¡нструмента вздовж прямоТ, що перехрещусться з вюсю крутшня квазтперболоТдноТ заготовки, будуть мати одинакову висоту. Дослщження по-казують, що одержан! квазНперболоТдш зубу! торкаються евольвентних зубц!в цил!ндричних кол ¡с по лш!Т. Це означас, що при нар1занш кваз!г!перболоТдних кол ¡с за другим способом Ол!в'е передня грань на цшиндричному ¡нструментальному колес!, а пот!м на кваз!г!перболоТдному ¡нструмент! може розташовуватись тд будь-яким кутом, аби р!жуча кромка мала контакт по всш активн!й висот! зуба, що приймае участь в зачепленш. Звщси можна зробити висновки:

-В промисловост! зубчат! колеса з евольвентним профшем, змонтоваш на валах, що схрещуються, мають крапковий характер торкання. Для одержання /п-н!йного контакту одне з колю повинно бути неевольвентним. Це неевольвентне колесо отримано новим способом.

-В промисловост! для нарвання зубщв цшиндричних кол'|с з евольвентним проф'мем використовуються несполучен! з евольвентними поверхнями арх!ме-дов! ! конволютн! черв'яки. Таке становище пояснюеться нев.м!нням як теоретично, так ! практично виготувати черв'ячш фрези з евольвентним профшем на евольвентному основному черв'яку. Тому необхщно знайти принципово шин основн! черв'яки ! на Тх основ! створити фрези, як1 будуть сполучатися з евольвентними поверхнями одного з колю пари, змонтованих на валах, що схрещуються.

- Обкати! рЬц! ! кромочн! шевери повинш мати р!жучу кромку, яка сшвпадае з л!н1ею контакту, що практично важко зджснити. Тому необхщно переходите на принципово нов! конструкцп виробляючих колю ! на щй баз! нов! ¡нструменти, основн! поверхн! яких будуть мати лшшний контакт.

- Кругл! шевери, хони з евольвентним проф!лем необхщно коректувати з метою вир1в(1ювання деформацГТ (зсуву) при рпанш металу по всьому проф'шю оброблюваного зуба, що практично важко здшснити. Тому необх!дно переходи-ти на кваз!г!перболоТдн! ¡нструменти.

Способи виготовлення пперболо'Тдних зубчатих кол!с на однополосних г!-перболоТдах, розроблених р1зними досл'щниками, е надзвичайно складнями, а

головне - нездшсненними. Завщувач кафедрою Teopi'i механизм1в i машин МВТУ ¡м. Баумана Гавриленко В.А. теля невдалих спробувань одержати зубц1 на однополосних пперболоТ'дах у монографп "Зубчат! передач! в машинобуду-ванн1" написав: "На таюй склад hi й геометричшй ochobi, якою е однополосний гшерболоТд, неможливо одержати зубцр'.

Необхшно одержати квазшперболо'Гдш основш колеса i на Т'х баз1 обкат!Й зуборЬш ¡нструменти для обробки евольвентних цилшдричних кол ¡с в просто-ровому верстатному зачепленш, коли шетрумент подасться вздовж прямо!', яка перехрещуеться з в1ссю однополосного кваз1пперболоТда. В цьому випадку одержимо цилшдричш колеса з евольвентним профшем.

Зубчат1 колеса для створеноТ г'терболоТдноТ передач! другого роду, яка складаеться з цшпндричного прямозубого або косозубого Konic з евольвентним проф'шем i кваз1Г1перболо1дного колеса, виготовлеш за допомогою незатилова-ного цилшдричного ¡нструментального колеса i незатилованого кваз'1гшерболоТ-дного ¡нструментального колеса вщповщно. Таким чином, значний обсяг роботи присвячений розробщ та впровадженню нових технолопчних схем i ¡нструмен-Т1в для отримання колк на сершних зубофрезерних верстатах для створено? передача На основ! проведеного анализу були сформульоваш мета i ochobhi задач! досл'щження.

У другому роздШ розроблено основи геометричноТ та кшематично!' Teopi'i пперболо'щних передач другого роду з лшшним контактом, колеса яких одержано за допомогою розроблених спегиальних обкатних зубор1зних шетрументш. Розглянуто формоутворення квазтперболоТдних Konic i основних виробляючих поверхней, сполучених з цил1ндричними зубчатими колесами, вали котрих пе-рехрещуються в межах 90 ° <у< 180°.

Для зкаходження reoMeTpi'i квазтперболоГдного основного колеса 2 (чер-в'яка) використовуемо три системи координат: pyxoMi системи xlylz] i x1y1z2, зв'язаш в'шповщно з цилшдричним колесом 1 та кваз1пперболоТдним колесом (черв'яком) 2 (рис. 1); i нерухома система xyz t вщносно якоТ задавалися pyxoMi системи координат.

В векторнш форм! ршняння цилшдричного колеса з будь-яким профшем (виробляючого колеса), сполученого з квазИперболоТдним колесом, запишемо в такому виглядк

=me)-r]i+f2{0)'j+2{k (1)

де 0- перемпша величина, в подальшому е кутом розгортки евольвенти; ц = г,-текуча координата на oci O.Z,.

Перехщ В1Д системи до системи х^г, здшснений за допомогою матриц! М2| (рис. 1). Тод1 одержуемо Ымейство поверхонь квазЫперболоТдного колеса з будь-яким профилем в виглядь-

Рис. 1. Зачеплення киаз^терболоцшого колеса з цилшдричним виробляючим колесом

В приведеному вираз1:

г - кут перехрещування осей цилшдричного колеса з квазтперболоТдним колесом (черв'яком);

у?, - кут оберту цилшдричного виробляючого колеса;

<рг -кут оберту квазтперболоУдного основного черв'яка (колеса) {</>, = н„р,);

а, -найкоротша М1жосева в1дстань.

Вираз (2) визначае поверхн! зубщв формоутворюваного колеса в залежно-ст! шд трьох параметрт в, <рх и ц = г,. Тут слщ мати на уваз1, що <рг визначаеться через 1 передатне число и,, за допомогою наступного виразу <рг =<р,ч21.

При обгинанш, коли I зв'язаш м1ж собою за часом, вирази (2) визна-чають омейство поверхней зубщв кваз!пперболоУдного колеса, утвореного ви-робляючими лшшми. В загальному випадку щ поверхш В1др1зня1оться вщ поверхней взасмообгинаючих з поверхнями цилшдричного колеса, одержаним по-ступаючим, тобто визначаючим параметром г,, рухом профьтей цилшдричного

колеса. Для шентичносп поверхней, ЯК1 розглядаються, необхщно i достатньо p'lBHOCTi нулю змшаного добутку, що е р1внянням зв'язку, i мае вид

[tl,Vl'"\V(>2>] = О (3)

де ?|-вектор торкаючо! до виробляючо! лшм;

F'"'"- швидшсть виробляючоТ л ¡ни (р!жучих лез ¡нструментального колеса) вздовж oci цилшдричного колеса;

К"Л|- вщносна швидккть руху виробляючо\' ninii' при заф!ксованому значенн! Вектор дотичноТ /| з використанням р1вняння (1) приймае вид

'W,W + /2'(0)7 (4)

В подальшому у виразах координата z,замшена на //, а величина в при функщях / i /2 опускаеться для простоти запису. Проекцп в'щносноТ швидкост! руху точки, розташованоТ на утворюючш Jiini'i, при фжсованому значенн! г, та перемшному р, зпдно теоретичнш мехашц!, Teopii зачеплення в пересувшй систем! координат дг,/,!, (рис. 1) прийме таке значения:

роя =рп _y<2>

Вдаюсне просування цилшдричного колеса 1 по вщношенню до кваз1ппе-рболо'щного колеса 2 визначаеться вектором &'0'2' =а>„т -й„(!|, проходячим через О, що е точкою приведения та вектором-моментом та(ш<2>). Знайдемо проекцп . Прийнявши до уваги, що

в результат! одержимо

У1"' =Н(1-и2| cos/)-rii2,sin/]7; К1-и2, coay) -awu2l cosу]}; ^

[(л+а„)и21 smy]k

В подальшому в нас виникне проблема виразити проекц'п швидкост! К,"г,точок цилшдричного колеса 1 (рис. 1) в пересувшй систем! S,. Для цього,

використовуючи матрицю Мю переходу вщ нерухомоТ системи хуг, в яюй записана в1дносна швидкють (5), до пересувноТ системи , одержимо

^Шн^Г-^-Ч^'^ощ-^со^щУ; [Щ)(I--и.соуНг^вт/зтя-^со^созд]/; [^т^ДО^о^- (6)

Вектор [¡¡дносно'Т швидкосп руху точки профиш цилшдричного колеса при фксопаному параметр! <р, 1 перемшному г, в систем! координат х1у1г1 дор'тнюе

К*1'" Л-к (7)

ГПдставляючи значения вектор« Г1,У°''\Роп ¡з формул (4), (6), (7) в формулу (3), одержимо змшгане множення (3), яке представимо в такому вигляд!

[?1)Ка"),К(1Я]=?1 х**13] (8)

де

1

уГ уЮ

1/Ч-» Гу\

к уМ у,-а

(9)

Перетворюючи, одержуемо

' =0 (10)

Тод! ¡з вираз!в (10), (6) одержимо ршняння зв'язку М1Ж параметрами 0, гр^ и ц = в наступному ВИГЛЯД1

Сукупшсть виразу (2) 1 рхвняння (11) визначають поверхш виткт (зубщв) шуканого квазюперболоУдного основного колеса (черв'яка). ПрорЬавши стружков! канавки на основному черв'яку (колес!), одержимо шуканий кваз1пперболоТдний ¡нструмент.

Для визначення р'икучоТ кромки на шструмен-п необхщно знати характер торкання М1Ж сполученими основними поверхнями. 3 шею метою, записавши координата цшнндричного колеса (1) в нерухомш систем! координат з викори-станням параметра M=z¡> одержуемо поверхню верстатного зачеплення. При-мшяючи матрицю переходу в'щ рухомоУ системи координат S^x^z,) до нерухомоТ S(xyz), одержимо р'шняння верстатного зачеплення в такому виглядк

*=/, сощ -/j sinp,

y=fx sinp,+/¡ cosp, (12)

a.»;, cosr(Ji sin?,-f\ cos«?|)+(l-t/,, C0%y)(jj\ +/J,) u2l sin^(/2 cosy, + /, sinpi)

де /,,/2, f¡ , /j- функцн та íx похщш вщ профшей зубц'т цилшдричних кол'|с.

Анал!з ршнянь (12) та íx розрахунок на ЕОМ показуе, що ochobhí сполу-чеш поверхш мають лшшний характер торкання. Це означас, що в рол1 ржучоТ кромки як на шструментальному цшпндричному колес:, так i кваз!г1перболоТдному ¡нструмент! можна взяти любу лшпо, аби ця л'1шя мала точки по Bcui BHcoxi витка (зуба). Передш rpaHi шструмент!в, що розглядаемо, розташовуються шд кутом в залежное™ вщ оброблюваних матер1ал1В i 'fx твер-достей. Таке становище пояснюеться незатиловкою i гострою незаточкою шструмент!в, яю розглядаються.

Р!жуч! кромки, розташоваш дов1льно на цшпндричнш поверхш (1), спро-ектуються на торцеву плосюсть без скривлення. Тод! при нар1занш, якщо пара-метри ¡л i q, зв'язаш м1ж собою в 4aci, кваз!пперболоТдна поверхня утворюсться виробляючими линями. В загальному випадку поверхн!, одержан! будь-якою по-верхнею, в!др!зняються вщ поверхней, одержаних л!н!ями.

Для визначення профьчю кваз1пперболоТдного колеса в торцевому аченш необхщно розрахувати координата хг,уг Í3 системи зр!внянь (2)! (11). Ршення може бути таким: ¡з ршняння (11) визначаемо параметр ¡ поставляемо його в z, виразу (2). Одержане трансцендентне р!вняння для евольвентного профшя на цилшдричному колес! запишемо в виглядп

r¿¡ulfism(@-<pl) = -rl,siriy[ütí(pl -9)^000^ -e)\u,fi(Q-<pt)-

-[a.rtii .ftcosy cos(0 - (р,)+(1 -ult cosy)r~e]ctgy ^

Задаючи послщовно координату 02Z¡, де розраховуеться профшь, i, вар!юючи евольвентним кутом О, обчислюемо ¡з р'шняння (13) кут оберта цил!ндричного колеса (рис. 1), при якому в1дбуваеться контакт сполучених по-

верхней. Пстм, тдставляючи знайдеш кути (-30°...30°) в перш1 два р!вняння системи (2), знаходимо координати х2,у2 квазшшерболоУдного колеса в залежност! в!д 0,21.

В промисловост! всього св1ту для нарЬання зубщв цилшдричних колю, в основному, використовуеться метод обкатки в просторовому верстатному зачеп-ленш (ос! перехрещуються) за допомогою черв'ячних фрез. Черв'ячш фрези з евольвентним профшем ¡з-за складносп затилування на сьогодш практично незджсненш в промисловост1, тому замшюються на арх1медов1 I конволютш черв'ячш фрези.

В результат! нарЬуваш зубщ цилшдричних кол1С виходять теоретично ! практично неевольвентними, так як арх1.медов! ! конволютш основш черв'яки являються несполученими з евольвентними поверхнями зубщ в. 3 таким становищем важко погодитись. Тому в даному дослщженш арх1медов! I конволюта! черв'ячш фрези пропонуеться замшити на квазтперболоУдш черв'ячш фрези, виготовлеш на половин! однополосного кваз!гшерболоУда другим способом Ол1в'е.

При цьому виробляюче незатиловане '1 гостро незаточене ¡нструментальне цил!ндричне колесо 1 нар!зае витки (зубц!) на половин! заготовки ¡з однополосного квазтперболоУда (рис. 1). Сама загот!вка здшснюеться круглим р!зцем, який не мае задшх кут!в. 1з рис. 1 видно, що ¡нструментальне цилшдричне колесо подаеться за стршкою 5 вздовж прямо!, яка перехрещуеться з в!ссю оберту однополосного квазтперболоУда 2. Колесо 1 ! половина кваз!пперболоУдноУ за-гот!вки 2 к!нематично зв'язаш в залежност! вщ к!лькост! зубщв на них ^ тобто

Для цього налагоджуеться тшьки птара д!лення при прямозубому шстру ментальному колес! 1. При косозубому колес! 1 необх!дно налагоджувати додатково птару диференц!алу в залежност! вщ кута нахилу зуба на ¡нструмен-тальному цил!ндричному колеси

Таким чином, схема виготовлення кваз!гшерболоУдного колеса ! ¡нструмента, яка запропонована в дослщженш для створення пперболоУдноУ зубчато!" передач! другого роду, принципово вщр!зняеться вщ схем, запропонова-них ¡ншими авторами.

У третьому роздЫ на основ! аналггичних доонджень визначена геометр1я г!перболоУдноУ передач'1 другого роду ! показано формоутворення зубщв на половин! загот'тки однополосного квазтперболоУда. Одержано запшвку за допомогою круглого р'пця, д!аметр якого дор!внюе д!аметру впадин цил!ндричного колеса (рис. 2). Для прикладу прийнято так! геометричш параметри передач!: цилшдричне евольвентне прямозубе колесо з - =50, квазтперболоУдне колесо з .-. = 40, модуль нормальний т = 1,5 1 кут схрещення осей г = \ху . При таких парамет-

pax дшильний диметр горлового с!чення заготовки дор!в-НЮС d, — mz. /cos60'= 120мм. Потом визначались дишльш д'1аметри кваз!гшерболоТ-дного колеса зам ¡ром в обидва боки в1д горлового ачення - щ д1аметри HepiBiii, тобто колесо виявилось несиметричним. Вимфи д'шильних Д1аметр'т праворуч вщ горлового ачення мають таю значения: и 120; 120,88; 124,06; 130,54; 141,06.

Вимфи д!аметр!в з л1вого боку вщ горлового ачення з таким же кроком тольки 3i знаком "-" дали так! розм1ри: 0 120; 120,86; 123,74; 128,74; 136,14 (рис. 2). Таким чином при нарпанш колеса з правого боку вщ горлового сщення вщ-буваеться в!дхщ сполучених поверхней одню вщ другоТ', що приводить до нормального зачеплення. Що торкаеться л!вого боку вщ горлового ¿¡чення, то вщ-буваеться, навпаки, наближення сполучених поверхней, що приводить до пщр!зу поверхонь або штерференци в робочому зачепленш. Зам!ри рад1ус1в кривизни кваз1пперболощних зубщв показують, що i'x значения нертш по величин! на одинаковой вщсташ вщ горлового ачення.

Зв'щси витшае, що при вщо.\пй поверхн1 цшиндричного колеса воно зачеп-люеться з двома рЬними за геометричними розм1рами частками пперболоТдного колеса. Таким чином, заданий закон обертання виконати неможливо, тобто не можна створити цилшдрично-гшерболощну передачу з повним гшерболоТдним колесом.

1з рис. 2 видно, що розглянута в приклад! гшерболоТдна передача другого роду повинна складатись !з цилшдричного колеса любо! ширини i кваз°1гшербо-лоТдного колеса, виготовленого для передач!, що розглядаеться, починаючи з координата - "+8" мм вщ горлового с!чення (знайдена розрахунком) i закшчуючи на товщин1 зуба, р!вшй 0,3...0,4т, котру можна визначити експериментально або анал!тично.

Експериментальш дат, одержан! вище, пщтверджен! анал!тичним розрахунком. Для цього записано цил!ндричне колесо в координатнш форм!, а потом методом обгинання аналогично одержане квазтперболо'щне зубчате колесо, геометр!я якого

розрахована на ЕОМ. При цьому розрахунков! величини сшвпадають з величинами, одержаними експериментально.

h рис. 2 (а) видно, що рад!уси на ос! оберту квазюперболоТдноТ' заготшки зл!ва: 0; "-4"; "-8" практично сшвпадають з рад1усами колеса на oci оберту справа: 0; "+4"; "+8". Що торкаеться координат "-12"; "-16"; "-24"; "-32", то на них рад1уси не сшвпадають з рад1усами, розташованими на координатах "+12"; "+16"; "+24"; "+32".

Дшсно, рад!уси приймають значения попарно так!: г 60,44 i г 60,43; г 62,03 ! г 61,87; г 65,27 i г 64,37; г 70,53 i г 68,07. Тод-1 вщхщ зуба квазтперболо'Тдного ко-

леса в1д зуба сполученого цшпндричного колеса в плоскоеп креслення (рис. 2) складае по величин!, починаючи в!д величини (г 60,44-г 60,43=0,01) до 2,46 мм

0163,96

0163.96

0136,14

Рис. 2. ПперболоУдна загот!вка 1, одержана прямолппйною утворюючою (о-о); кваз!пперболоТдна заготовка 2, одержана круглим р!зцем 0 75 мм (а); утворювання к!нематичних задн!х кут1в (б)

(г 70,53 - г 68,07). Таким чином, кшематичний кут по д!лильному д!аметру ква-з!г!перболоТдно1 передач! (верстатного зачеплення), яи розглядаються, можна визначити таким чином: а=1,56/8=0,195 рад або в градусах 11°.

Зв!дси вит!кае, що кваз!г!перболоТдне колесо, що розглядасться, повинно бути сконструйоване таким чином, щоб л!вий торець не був ближче координата "+8". При менш!й координат!, яка обчислюеться вщ горлового очення, напри-клад, "+4", "0", "-4" будуть з'являтися особлив! точки ¡з-за п1др!зу. Що торка-сться правого торця, то в1н повинен розташовуватись в облает! загострення не

перебшьшуючого 0,3...0,4 т. Також точки тдрпу 1 загострення визначеш анаш-тично. Для цього ¡з зртняння зачеплення визначена нормаль через частков! по-хщш до координатних лш1й, розташованих на квазтперболоТдних зубцях. Тод*1 вилучен'1 частков! похщш, котр! дор!внюють нулю, тобто визначеш особлив! точки на квазтперболоТдному колес1, де буде спостер1гатися штерференщя (пщ-рп). Таким чином, кваз!пперболо!'дш зубчат1 колеса 1 ¡нструменти, що входять до пперболощних передач другого роду, повинн! проектуватися тшьки на половин! однополосного кваз1гшерболоТда. При цьому таю ¡нструменти не затилу-ються 1 гостро не заточуються, що пояснюеться выходом нар1зуваноТ впадини вщ ¡нструмента, а не сприятливим розташуванням лшш контакту, як це ствер-джуеться багатьма досгидниками.

На рис. 3 показано робоче зачеплення 1 спос1б формоутворення квазшшерболоУдних внтюв (зубщв), запропонований автором даного дос-лщження. При цьому цилшдричне колесо передач!, а також незатиловане ци-лшдричне ¡нструментальне колесо 1 к'шематично ув'язуеться з квазшшерболоУдною загот!вкою (колесом) 1 подаеться за стршкою Б уздовж прямо*!, що знаходиться в площин!, паралельнш Д1аметральним вертикальним площинам, в!дстань м!ж якими дор!внюс сум! рад!ус1в кг.азшперболоУдного колеса 2 в горловому с!ченн! та виробляючого ¡нструментального колеса 1. При поворот! кваз!г"шерболоУдноУ заготовки прямолшйна утворююча "оа", вздовж якоУ подаеться колесо 1, буде вщходити в!д нього, утворюючи таким чином кшематичш задн! кути на обох сполучених поверхнях. Д1лянка "ав", навпаки, наближасться до колеса 1, ¡, таким чином, зачеплення 1 р1зання без шдр1зу стае неможливим.

прямо-шшйна

ут В О р X) ЖЗ ЧЛ

3

а

Рис. 3. Спос!б формоутворення квазтперболоУдних зубц*1в

Тому л!ва частина квазтперболоща (на рис. 3 показана штриховими линями) не може використовуватись для реалЬащУ гшерболоУноУ передач!, як це

пропонують робити досл!дники Н!меччини, Япони 1 ф1рма КЕ^НАЦЕЯ та !н-ших ф|рм.

Таким чином, для зубчатого I виробляючого кол ¡с 1 ¡нструмента, як! вхо-дять в пперболоУдну передачу другого роду 1 пперболоТдне верстатне зачеплен-ня, можна використати титьки будь-яку половину однополосного квазтперболоУда. Передня р!жуча грань завжди розташовуеться з б1льшого тор-ця половини пперболоУда.

У четвертому роздьт! отримано аналггичш залежност! кшематичних 1 гео-метричних показник'т працездатност! пперболоУдноТ передач! другого роду, верстатного зачеплення 1 процеав обробки зубщв цшпндричних 1 квазтпербо-лоТдних кол ¡с за допомогою кваз!гшерболоТдних [ цшпндричних виробляючих кол ¡с та обкатних ¡нструмент1в. В рол! головного руху р!зання приймасться вщносна швидк!сть сковзання, напрям якоУ сшвпадае з напрямом оа обертання цил!ндричного виробляючого колеса. Виникаюча швидисть сковзання визна-чаеться з р!вняння:

Складаюч! ц!сТ швидкост1 визначаються з р!внянь системи (6). Розрахунки показують, що при перехрещешп осей у в межах 91°<у<150° швидк!сть сковзання V;"' практично р1вна У":), а профшьне сковзання г'"' не змшюе свш знак в район! диильно'Т окружност!. Це значить, що по всш висот! оброблюваного зуба спостер!гасться сп!впадання процес!в деформащТ ! р!зання, ведуче до покращен-ня якост! обробки ! зниженню використаноУ потужност!.

Розглянута також сумарна швидкють руху контактуючих поверхней - ци-л!ндричного ! кваз!г!перболоУдного колю в напрям!, перпендикулярному лппям контакту. Ця швидк!сть визначаеться ¡з такоУ з&тежност!

де К"1- вектор швидкост! точки при рус1 по поверхш цил!ндричного зуба;

У"' - вектор швидкост! точки при рус! по поверхш квазшперболо'щного зуба. Пкля анал!тичних перетворень р!вняння (15), одержимо

(14)

¡л» _рт _(/«'=;>[/<=>

(15)

де 4 - модуль вектора;

/=;,С, - коефщ1енти квадратичних форм основноТ поверхн'1, р!вн! для евольвент-ного колеса: £, =(*|)2 +(у\)г =г2ьв1 =0;С, =0.

частков! похщш знаходимо ¡з ртняння зачеплення (11) при евольве-нтному профшю

При дортнент нулю чисельника р1вняння (16) сумарна швидк1сть руху контакту Рт = 0. Це становище можна використати для виключення наосновшй поверхш точок контакту, в котрих несприятлив! умови змазки 1 там самим не-сприятлив1 умови роботи гтерболоТдноТ передач'1 другого роду.

В дисертацн розглядасться пперболоУдна передача другого роду, верстатне зачеплення I нарвування зубщв цилшдричних кол!с з евольвентним профшем кваз1г!перболо1дними ¡нструментами в залежност! вщ кута М1ж вектором в'щносноТ швидкосп сковзання 1 лшями контакту, вираженими р'шняннями (12). Цей кут впливас на зусилля врвання р1жучих кромок в оброблюваний матер1ал. Чим бшылий цей кут, котрий розглядасться, тим бшьша сила вр1зання. Кут, що розглядаеться, знайдемо за допомогою залежносп

де г,-дотичний вектор до ргжучоТ' кромки. Використовуючи вирази (4) I (9), одержимо

Кут V, М1ж векторами К1'2' /' г, дор1внюе 0,5гг в точках, для яких дшильник ршняння (19) дор1внюе нулю, тобто

[^|2>)/-(^12|)Л=0.

Цю умову можна використати для кутов, ршних 0,5л: М1ж вектором У"' 1 лппею контакту, коли мшшсть колю буде самою великою. При чисельнику в

р'шнянн1 (19), р'тним нулю, кут и,= 0. В цьому випадку будуть сам! сприятлив! умови для обробки зубцш як цилшдричними, так 1 квазшперболоТдними обкат-ними ¡нструментами.

Розглянута приведена кривизна контактуючих 1 нарпуваних поверхней зубщв 1 похщних поверхней, яка впливае на роботу передач!! на процес р'пання. Чим б!льша ця кривизна, тим легше в!дбуваеться впровадження контактуючих поверхней ! ржучоТ кромки в оброблюваний матершл. П!д приведеною нормальною кривизною Хпр розум!ють р!зн!сть кривизни контактуючих поверхней в загальному нормальному С1ченш Хщ, ~Хг~Х\-

Для визначення шуканоТ кривизни поверхней сполучених зубц!в викори-стаемо ¡з теори передач р'шняння

де £¡,0,,^- коефщ!енти першо"! квадратично!" форми визначаються виразами: Б, = (пУ; Г, = (г'г,");^ = (г»)2;

У1,/9 - частков! похщш, що визначаються р!вняннями (17). Розкриваючи визначник

Д, =

Ех ^

г, ^ (к,,2|г," Г Г /"

для робочого ! верстатного зачеплення, як! розглядаються, одержимо:

__-[(О'-к/^кл-'-кГ)2]_ (21)

3 цього р!вняння витшае, що поверхневого контакту в пперболоТднш пе-

редач! другого роду бути не може. Це пояснюеться тим, що знаменник наведено-

го вище р!вняння школи не обернеться в нуль. Якщо ж знаменник р!вняеться нулю, то наведена кривизна буде дор!внюватись безкшцевост!. В точках з такими значениями наведено!" кривизни виникають сприятлиш умови лезвшноТ оброб-

ки.

Роздкл 5. Присвячено анал1зу показниюв працездатност! пперболо!'дноТ

передач! другого роду, дослщженням геометры ! к!нематики гшерболоТдних передач другого роду за допомогою розробленого програмного забеспечення, а та-

кож процеав роботи у верстатному зачепленш ! нар1зання зубщв цил!ндричних !

квазшперболо'щних кол ¡с квЕшгшерболоТдними 1 цилшдричними обкатними ¡нструментами. При цьоиу для прикладу розрахунок проведено за р!вняннями (2) для цилшдричного 1 кваз!гшерболоУдного колю ¡з такими параметрами: т = 1,5; г, =50; г2=40. Кут схрещення взято з! значениям: у = 120". Тод! д!лильн! Д1аметрк кваз'итперболо'щного колеса, в'щдалеш для прикладу вщ горлового сучения на вщстан! 32; 24; 16; 8; 0; -8; -16; -24; -32, приймають значения, показан! на рис. 2.

Анализ одержаних результатов показуе, що квазтперболоУдне колесо вщ-носно горлового ачення несиметричне, тобто дшметри справа 1 зл!ва, що знахо-дяться на однакових вщстанях вщ горлового с!чення, мають р!зщ значения. Звщ-си виткае; квазтперболоУдне колесо, сполучене з щшндричним колесом, повинно бути розташованим вщ горлового ачення тшьки до одного ¡з торцш - л1во-му чи правому. В ¡ншому випадку наступае ¡нтерференщя зачеплення. Таке становище пояснюеться вщходом впадин зубщв квазтперболоУдного колеса (ш-струмеита) з одного боку однополосного кваз!гшерболоУда 1 наближенням впадин з ¡ншого боку. 1з рис. 4 1 рис. 5 видно, що вщносна швидк!сть сковзання у"", а також сумарна швидюсть в основному залежить вщ кута схрещення у. Крш того, швидкост1, що розглядаються, мають ршп значения уздовж довжини контактуючих зубщв в напрямах вщ горлового перер1зу. В результат! р1вняння зв'язку (3) мають рЬн1 значения для перер'шв, симетрично розташованих вщно-сно горлового с'1чення. 1з сказанного виткае, що гшерболоУдна передача другого роду повинна складатись ¡з цилшдричного колеса 1 половини квазтперболо'щ-ного колеса.

На рис. 6 приведен! граф!ки змш кута М1Ж вектором вщносноУ швидкосп сковзання У"* ! напрямом лш!1 контакту, чисельн! значения яких одержан! ¡з за-лежност'| (19). 1з рисунка витшае, що кути, як! розглядаються, в залежност'1 вщ кута схрещення осей у, знаходяться в межах 10"...42'. При цьому кваз!г!пер-болоТдне колесо повинно бути спроектоване на правому чи л!вому бощ вщ горлового Учения. Це становище пояснюеться р'гзними кутами на правому ! л!вому боках пперболоУда, що знаходяться на одинакових вщстанях в!д горлового с!-чення. 1з рис. 6 кривизна (!з виразу (21)) в основному залежить вщ кута схрещення у осей цилшдричного ! квазшшерболоУдного кол!с. При цьому кривизна зубщв справа ! зл!ва вщ горлового перер1зу при одинаковому вщдаленш в!д цього с!чення не одинакова по величин!. Як наслщок - профш зубц!в з одного боку на одинаковш вщсташ вщ горлового перер1зу будуть р!зн1. Таке становище приводить до того, що евольвентна поверхня цилшдричного колеса при певнш кшематищ сполучаеться з р!зними кваз!г!перболоУдними поверхнями, що неможливо.

Рис. 4. В'щносна швидюсть сковзання Рис. 5. Швидк!сть пересування зубшв

в напрям1 перпендикулярному лшп контакту

Рис. 6. 1-Кут мж вектором швидкост! сковзання I напрямом л!нш контакту; 2 - приведен-! кривизни сполучених зубцш цил1-ндричних кол ¡с с гшерболоТдними колесами

Змшюючи в розробленому програмному забезпеченн! геометр¡ю гшербо-Л01ДН01 передач! другого роду (г,, у, т), розраховуемо яисш показники передач! (див. додаток).

Шостии розд1л присвячено експериментальним дослщженням ! технологи виготовлення пперболоТдних передач другого роду. Показано, що цил!ндричн'| ! квазЫперболоТдн! обкатш шструменти не затилуються 1 гостро не заточуються. Це означае, що цилшдричний обкатний шструмент являе собою високоточне стальне загартоване цил!ндричне зубчате колесо. Технолопя виготовлення такого колеса аналопчна технологи виготовлення звичайних ци-лшдричних кол1с. При цьому на торцях колеса одержують передню грань шд

кутом, величина якого залежить т'шьки вщ оброблюваного матер1алу i його твердости

Розглядаеться технология виготовлення квазтперболоТдних обкатних колю i ¡нструментш. ПперболоТдне верстатне зачеплення (рис.7) цилшдричного ¡нстру ментально го колеса 1 з квазтперболоТдним колесом або обкатним ¡нструментом 2 характеризуеться такими трьома основними параметрами: кутом перехрещення у вкей ¡нструмента 1 i виробу 2, мгжосьовою вщстанню aw i передаточним числом .

На рис. 7 показано пперболоТдне верстатне зачеплення другого роду.. Ква-зтперболоТдна заготшка виготовляеться за допомогою дискового р!зця 3, роз-ташованого окремо або на одшй оправий з цилшдричним ¡нструментальним колесом I. Подача квазтперболоТдно! заптвки здшснюеться вздовж по стр'шщ S. ФЫшна обробка квазтперболоТдного обкатного ¡нструмента (колеса) може вестись шевером, хоном, летючим рпцем, дисковим [шпфувальним кругом, д-1амантовим колесом. Ширину квазтперболоТдного ¡нструмента знайдемо ¡з умов загострення зубцш на большому Topui. Величина загостреиня не повинна бути меншою (0,3...0,4)т, де ш - модуль зачеплення. Задачу про загострення в Загальному випадку можна розв'язати таким чином. Задаемо z з третього р'тняння системи (2). Оскшьки меж'1 зм'ши профшьного кутаО для обох сторш зубщв колеса a-a i /?-/? bwomí, ¡з одержуваного при цьому ртняння

="Л(Ф'П (4s'n У+Jг ©sin /eos ^j+z,cos у (22)

для заданого в в межах робочих дшянок профшей butkíb визначаемо ¡р,(0>. При одержанн! значения <pt(0) визначаемо для профшей а-а'ф-р.

Змшюючи z, i повторюючи розрахунки, одержимо сполучення кривих, визна-чаючих профшь зубцш квазтперболоУдного колеса (¡нструмента) при р1зних значениях z,. При цьому для деякого значения Z, одержуваш крив1, що вщпов'щають профшям а-а i/3-fl, переакаготься, тобто буде мати мюце загострення зубщв Hap¡3yBanoro квазтперболоТдного колеса (¡нструмента). noT¡M, зменшуючи г,, можна одержати таку ширину квазтперболоТдного ¡нструмента, на торцях якого товщина витк'ш на Тх вершинах буде не менше задано! величини (рис. 7).

На заводах можна обштись без розрахунк1в р1вняння (22). Для цього не-обх1дно взяти загот1вку 2 збшьшено! ширини "в" i прор1зати на нш витки, а noT¡M визначити необхщну товщину butkíb вЬуально. Останню загострену час-тину квазтперболоТда усунути мехашчним способом. Що торкаеться торця ква-зтперболоТдного колеса з боку горлового сшення, то bíh може бути визначений ¡з послщовного знаходження нормалей до основно! поверхш колеса, починаючи

в'щ горлового Учения по залежносп N-дг 160*дг Iср. Особлив) точки, що визна-чаються залежшстю дг!дв*дг/д/р=0, необхщно вщкинути, 1 в результат! буде знай-дено торець колеса з боку горлового ачення.

В подапьшому дослщжувалось верстатне зачеплення цилшдричного виро-бляючого колеса з нар1зуваним квазтперболоТдним колесом та верстатне зачеплення кваз'1пперболо'Тдного виробляючого колеса з нар1зуваним цилнщричним

колесом з параметрами z, = 50; г, = 40; т, = 1,5; р = 60'. На сершних зубофрезерних верстатах установлювались попарно цшпндричш прямозуб! i квазтперболощш колеса для одержання верстатних зачеплень.

Нарпка зубц!в на квазтперболоТдному колес! здшснена методом обкатки на зубофрезерному верстато за допомогою прямозубого ¡нструментального колеса 1 (рис.7), при якому головний рух рвання, поряд з рухом подач! виробу по стршш S, зд!йснюсться завдяки наявносто в!дносного сковзання передн!х граней ¡нструментального колеса об поверхню нар!зуваного колеса.

Вщносне сковзання одержано за рахунок схрещення вал^в ¡нструментального колеса i квазМперболо'УдноТ заготовки, на якш формоутворюються зубш. Подача заготовки по стрщщ S здШснюеться супортом верстата. При цьому обер-таюче i поступальне просування заготовки € двома незалежними параметрами.

Кваз!г!перболоТдна загот!вка 2 встановлена на оправш супорта верстата пщ кутом схрещення осей, залежним вщ геометр!!' нар1зуваного колеса. 1нстру-ментальне колесо встановлюеться на оправщ, закршлешй на стол! зубофрезер-ного верстата. Обертання ¡нструмента i заготовки здшснюють по напрям! годин-никово1 стр!лки i погоджують за допомогою тольки гпари д!лення при прямозубому колес! шляхом пщбору змшних шестерень. Розрахунков! д!аметри колеса,

Рис. 7. ПперболоТдне верстатне зачеплення другого роду

в1ддален1 bU горлового ачення, вичисляються аналогично, згщно виразам (2) i (11).

Подача супорта по стр'шщ 5 вщбуваеться 3i швидистю, вибранш при по-значенн'1 режим1в рпання (S =0,75...6,0 мм/об). Базовою поверхнею для установки глибини рпаняя е зовшшня поверхня горлового (найменшого д(аметра) ci-чення запупвки. П1сля вмикання верстата заготшку та шструментальне колесо наближають до Yx торкання. При цьому положенш супорт тдшмають до тих nip, поки шструментальне колесо не опиниться нижче загопвки. Пот1М зближають шструментальне колесо i заготЬку на глибину р1зання, яка вимагаеться i вико-нують формоутворення кваз!гшерболо!'дного зубчатого колеса.

Використовуючи матричне обчислювання та кшематичний метод визна-чення л'шш контакту i обгинаючоТ поверхш, одержимо зубц'1 на поверхт однополосного квазшперболоТда за допомогою цилшдричного косозубого колеса в такому вид):

х2 =[лг, cosC/j)—>"| sin(ti + p,)]cosp, -[xlsin(^+p,) + +у, cos(u+<рх )Jsinp2 cosy -P,usin{i>2 sinj' + аш cosq>2 уг = -{x, cossin(m-p,)]sinp2 + [x, sin(u + p,) +

4-^j cos(u+Pj)]cos^?2) — Pfjs'my costpi-aw sin% Zj =[*, sin(u+p,)+>'lcos(u+^)]sin/ + P//cos/ F(9, z,, )=Ргц [x[ sin(u + «?,) +y\ cosOu + pi)]+Pa,|>| sin(u+i>,)--x, cos(«+£>,)] ctgy-[x, cos(u + i>,)-.y, sin(u+P|) + a„ -- P(l -и2, cosr)/a2l sm/]{*;*, +y,y,)

де P- параметр винтовоТ поверхт;

x2, >-2, z2- c'lmuIctbo поверхней зубщв кваз1г1перболо1дного зубчатого колеса;

найкоротша м!жосева вщстань; х,, у,, ¡л -поверхня зубцш ¡нструментального колеса.

Зубчат! колеса приведеного зачеплення мають сполучеш поверхн! зубшв з лшшним контактом в силу того, що виробляюч! поверхт для одного ¡з них (ци-лшдричне або квазшперболощне колесо), що описуеться р^жучими кромками, ствпадають з головними поверхнями зубц'ш парного колеса при подач! цилшдричного виробляючого колеса уздовж свое! oci. Запропоноваш передач! устано-влюються на спецвиробах та зубофрезерних верстатах Mi ста Луганська.

Отримаш пперболо'щт зубчат! передач! другого роду з лшшним контактом зубшв мають пщвищену несучу зД1бн!сть пор!вняно з пперболо'щними вин-товими передачами.

Проведена експериментальна перев1рка дослщжуваних передач. Методика дослщжень звелась до визначення граничного крутящого моменту, при якому вщбувалось руйнування поверхней зубщв кол ¡с в результат-! появи заУдання. Не-обхщним 1 достатн!м критер1ем заУдання е така зм!на виду поверхш, коли на шй неозброеним оком стають пом!тними риски, нарости 1 подряпини, а також в!дбу-ваеться шдвищення потужност1, яка використовуеться. Завдяки цим методам оцшки е можливють визначити навантажну зд!бтсть колю безпосередньо в про-мислових умовах. Дослщження зубчатих кол-1с проводились методом стутнчатоТ змши числа оберпв шпинделя зубофрезерного верстата 5Е32. Суть методу поля-гае в тому, що юлькють оберт!в шпинделя змшюеться не безперервно, а ступш-чато: на кожному ступеш досл'щжуваш колеса працюють деякий час, на протяз! якого досягаеться постшний режим робота. Дал! число оберт!в зменшують ще на ступень 1 так до тих тр, поки не наступить заУдання. При цьому потужшсть на кожнш ступеш залишаеться постшною. Величина числа оберпв на кожнш ступеш визначаеться по таблиц!, взятш п паспорта зубофрезерного верстата. Було помечено, що постшний режим робота досягаеться на протяз! 15 хвилин роботи на кожнш ступеш. Якщо заУдання не наступае протягом 15 хвилин, то передача продовжувала працювати протягом тривалих годин без будь-яких видимих сл!-Д1В заУдання. Дослщження велись при потужносгп, р1внш 4,5 кВт. Числа оберйв шпинделя верстата р!внялись: 250; 202; 153; 125; 102; 78; 62,5; 53,5 обертсв за хвилину при постшнш потужност!. В результат! крутящий момент змшюеться на кожшй ступень

Основною метою експеримента являлось поршняльне дослщження гшер-болоУдноУ передач! другого роду 1 винтовоУ передач!. Загальна схема досл!джень була наступною. Установлен! на верстат! пперболо'щн! передач! другого роду з параметрами: прямозубе колесо г, =25; т„ =4 ! квазтперболоУдне зубчате колесо з = 20; /} - 60'; пот1м встановлювались колеса винтовоУ передач! з параметрами г, =20; р =60"; т, =4 на косозубому колес! та прямозубим колесом з г, = 25; т„ = 4 встановлюються для дослщження по черз!. Тому кожна пара шд-лягала приробц! на протяз! одшеУ години. В цей перюд дослщження практично непом'ггш сл!ди зносу на колесах. Пюля цього проводились дослщження передач! при ступшчатш зм!ш числа оберт1в при пост!йн!й потужност!, що не приводить до збшьшення навантаження. Тривал!сть роботи для кожноУ ступеш 15 хвилин. Перед кожною наступною ступшню змши числа оберт1в проводився в!-зуальний огляд поверхн! зубщв. 1з зниженням числа оберт!в зное збшьшуеться, але ¡нтенсивн!сть його невелика. На момент наступу заУдання зное стае бшьш прогресуючим ! при настуш заУдання зростае настшьки швидко, що протягом дек]лькох хвилин на зубцях стають пом!тними риски, подряпини, блискуч! д!ля-нки.

Форма п'ятна контакту на колеси залежить в!д того, в яку передачу входить колесо. По п'ятну контакту зубшв винтовоТ передач! видно, що в цьому випадку реалвуеться крапковий характер торкання, який приводить до зниження несучоТ зд1бносп. П'ятно контакту шд навантаженням збшьшуеться по ширин! зуба.

На прямозубому евольвентному зубчатому колес!, яке входить в лпербо-лоТдну зубчату передачу другого роду, по п'ятну контакту видно, що в цьому випадку реалвуеться лшшний характер торкання, який приводить до пщвищен-ня несучоТ' зд!бност1. П'ятно контакту пщ навантаженням розповсюджуеться на всю основну поверхню евольвентного зуба.

Одержан! результати слщ вважати попереджувальними. Вони можуть бути використаш в подальших дослщженнях цих передач, а саме: при дослщженн! Ух працездатност! для повторно-короткочасних навантажень, для розрахунку р'я-них сполучень матер!ал!в пари, для р!зномаштних окружних швидкостей, передаточного числа, швидкостей сковзання.

Експериментальш дослщження показали, що при дотриманш рекомендо-ваних норм точност! та режимов приробки навантажувальна зд1бшсть гшерболо-Т'дноГ зубчатоТ передач! другого роду в середньому в 2 рази перевищуе наванта-жувальну зд!бн!сть аналопчних винтових передач.

висновки

У дисертацшнш робот! виршена науково-досл!дна технична проблема -розроблена геометрична теор!я пперболоТдних передач другого роду. На основ! теорп створет пперболоТдш передач! другого роду на баз! спещальних р1жучих ¡нструментов.

1. Вперше створена експериментальна 1 теоретична модель пперболоТдноТ передач! другого роду, зубчат! колеса якоУ мають сполучен! поверхн! зубц!в з л!-н1йним торканням, одержуваним виробляючим колесом для одного з них, сшв-падаючим з головною поверхнею зубщв парного зубчатого колеса. Конструктивно модель складаеться з цилшдричного прямозубого або косозубого колеса з евольвентним профшем та квазшперболоТдного колеса з неевольвентним проф!-лем.

2. Отримана к!нематична пара, яка складаеться ¡з цил!ндричного колеса ! квазтперболоУдного колеса (черв'яка), мае лшшний характер торкання. Це означав, що р!жуча кромка на виробляючих колесах може бути геометрично любою, аби вона мала б точки по всш активнш висот'1 зуба, який приймае участь в зачепленш.

3. Доведено, що квазтперболощш колеса ! шструменти можуть бути ско-нструйован! т!льки на одн!й половин! однополосного кваз!г!перболоУда.

4. Отримана основна квазтперболоТдна поверхня при допомоз'1 виробля-ючого цшнндричного зубчатого колеса в просторовому верстатному зачепленнь Це означас, що якщо ¡з отримано! пари одержати технолопчну пару "загот1вка -¡нструмент" за другим способом Олт'е, то в рол1 р1жучоТ кромки ¡нструмента можна взяти любу лЫю на поверхш цього елемента, аби ця л'пня мала точки вздовж вас! активно! висоти зуба, що приймае участь у зачепленнь Осктьки одержаний квазншерболоТдний ¡нструмент не затилуеться, то р1жучу кромку можна брати в сшнш плоскосп, переднш кут яко! вибираеться в залежност1 вщ мщност11 твердост! оброблюваного матер1алу на зубцях цшиндричних колю.

5. Установлено, що працездатнють гшерболощно! передач! другого роду залежить вщ кута М1Ж вектором вщносноТ швидкост11 напрямом лжи контакту. При зб'щыненш цього кута мщн'ють передач'1 зб'шьшуеться. Таке положения до-сягаеться за рахунок змши геометричних розмфш колю 1 кута схрещення вюей передач!.

6. Доведено, що при збшьшенш приведено! кривизни контактуючих по-верхней зубц!в сила контакту, яку витримае передача, зменшуеться. Це вщбуваеться при зб!льшенн! кута нахилу зуба квазюперболощного колеса або ¡нструмента.

7. Доведено, що при формоутворенш колю за допомогою кваз!г!перболо!-дних фрез, зусилля р'оання можуть бути зменшеш в 2 рази, а точнють нарвува-них зубщв буде залежати тшьки вщ величинн подач! 1 точност! мехашзмт верс-тата ! точност! виготовлення основного черв'яка.

8. Показано, що евольвентний профьть зубц!в на цил!ндричних колесах в просторовому верстатному зачепленн! вдаеться одержувати за допомогою круг-лих ! черв'ячних шевер!в, кромочних шевер!в, а також ¡нструментами "Гирак". Це пояснюеться тим, що вказаш ¡нструмента не затилуються, а тому вони легко можуть бути виготовлеш з евольвентним профшем. Що торкаеться цилшдричних обкатних рЬщв, то основш Ух поверхн! е евольвентними, що мають точковий характер торкання з контактуючими евольвентними зубцями цилшдричних колю. Тому недостатньо широке використання зуботочшня пояснюеться тим, що кожний р!зець тут специф!чний ! може використовуватись для дуже близьких за параметрами зубчатих колю. Р!зниця в два зуби уже вимагае ¡нструмента з шшими параметрами.

9. Доказано, що передш р1жуч1 гран! на кваз!пперболо!дному ¡нструмент'1 поаинш бути виготовлеш тшьки з боку, протилежного горловому перер°1зу, пш передшм кутом, залежним в!д матер!алу I твердост! оброблюваного матер1алу цил!ндричного колеса.

10. При формоутворенш кваз! гшерболоТдних кол ¡с 1 шструмент1в в рол1 головного руху р!зання приймаеться вщносна швидкють сковзання. Ця швид-к'ють залежить вщ кута нахилу зубщв. При цьому проф'!ЛЬне сковзання спрямо-

ване в одну сторону по висот1 зуба, що зменшус зношення зубшв на створенш пперболоТдшй зубчатш передач! другого роду.

11. В из качен! якющ показникн працездатност! г!перболоТдноТ передач! другого роду, що складаеться з цшнндричного ! кваз!г!перболоТдного зубчатих

КОЛЮ.

12. Одержан! умови, як! дають можливють обмежуватн, шляхом винятку, на поверхнях контактуючих зубц'ш лшш з безк'шцевими удшьним.и сковзаннями, а також для котрих сумарна швидк!сть перем1щення поверхней зубщв в напрям-ку, перпендикулярному лшп контакту, р1вна нулю.

13. Розроблено програмне забезпечення, що дае змогу прогнозувати опти-мальш геометричн!! кшематичн! показники г!перболоТдно1 передач! другого роду, в залежност! в!д заданих вх!дних параметр1в передач!.

14. Реал!зац!я результатов дослщжень, отриманих в дисертац!йн!й робот!, в'щкривае нов! капрямки в розробщ р1зномаштних машин 1 мехашзм!в.

За результатами експериментальноТ перев1рки робочого ! г!перболоТдного верстатного зачеплення вдалось одержати лшшний контакт в зачепленш, що розглядаеться, а це автоматично приводить до пщвищення несучоТ зд!бност! по-р!вняно з винтовими передачами в 2 рази.

Розрахунок поршняльноТ економ!чно1 ефективност! виготовлення зубор!з-них черв'ячних фрез! кваз1гшерболоТдних фрез показав, що соб1вартость виготовлення кваз!пперболо|'дних фрез на ¡снуючому обладнанн! в 3 рази дешевша се-р!йних черв'ячних фрез, що виготовляються на заводах в даний перюд.

Отриман! в дисертацшнш робот! результати використовуються ! можуть бути використан! проектними ! машинобуд!вними шдприемствами при проекту-ванн! 1 виготоиленш пперболоТдних передач другого роду ! спещальних р^жучих ¡нструмент!в для виготовлення колю передач^ яка розглядаеться, а також циль ндричних колю, як1 виготовляються для р'вних зубчатих зачеплень. Це буде сприяти п'щвищенню технолог!чного р!вня передач з одночасним зниженням ва-ртост! виготовлення зубчатих колю

СПИСОК ОПУБЛ1КОВАНИХ АВТОРОМ РОБ1Т ПО ТЕМ1 ДИСЕРТАЦИ

1. Кириченко И.А. Гиперболоидные зубчатые передачи и их изготовление // В!сник Сх. нац. ун-ту,- Луганськ: СНУ,- 2003.- № 9 (67).- С. 196-199.

2. Кириченко И.А., Витренко В.А., Доан Дык Винь. Зубчатые гиперболоидные передачи с линейным контактом, полученным нетрадиционными технологическими методами обработки И Вестник национального технического университета "ХГОТ'.-Харьков: ХГПУ,- 2001,- Выпуск №13,- С. 32-36.

3. И.А. Кириченко, В.А. Витренко, А.П. Короленко, A.B. Витренко. Износ зубьев гиперболоидной передачи // Вюник Сх. нац. ун-ту.- Луганськ: СНУ.- 2002,-№3 (49).- С. 26-28

4. А.Л. Голубенко, В.А. Витренко, И.А. Кириченко, А.Е. Досталь. Цилиндро-гиперболоидные передачи, составленные из цилиндрических и гиперболоидных зубчатых колес// Вюник Сх. нац. ун-ту.- Луганськ: СНУ.-2000.-№11 (33).-С.14-19.

5. Кириченко И.А., В.А. Витренко, В.В. Белозерова, A.B. Витренко. Зацепление прямозубого зубчатого колеса с гиперболоидным колесом // Вюник Сх. нац. унту,- Луганськ: СНУ.-2002,- № 6 (52). - С. 52-55

6. Голубенко А.Л., Кириченко И.А., В.А. Витренко, О.Л. Игнатьев, A.B. Витренко. Геометрия и кинематика цилиндро-гиперболоидных зубчатых передач // Вюник Сх. нац. ун-ту.- Луганськ: СНУ.-2002,- №6 .- С 134-138.

7. Кириченко И.А. Гиперболоидная зубчатая передача, полученная цилиндрической производящей поверхностью: 36. наукових праць.- Краматорськ: Вид-цтво ДДМА, вип. №11, 2001,- С.129-133.

8. Кириченко И.А., Витренко В.А., Витренко A.B. Зубчатые передачи на скрещивающихся валах // Международный сборник научных трудов "Прогрессивные технологии и системы машиностроения". - Донецк: ДГТУ.- 2002.-Выпуск №19.-С. 83-88.

9. Витренко В.А., Кириченко И.А., Белозерова В.В., Витренко A.B. Гиперболоидная зубчатая передача с линейным контактом // Международный сборник научных трудов "Прогрессивные технологии и системы машиностроения". - Донецк: ДГТУ,- 2003.-Выпуск №25.- С. 52-55.

10. Кириченко И.А. Шлифование зубьев цилиндрических колес гиперболоид-ными абразивными червяками // Вюник СхщноукраУнського державного ушверситету,- Луганськ: СУДУ.- 1999.- № 3 (18).- С. 125-129.

11. Кириченко И.А.Чистовая обработка цилиндрических колес гиперболоидны-ми шеверами // Вюник Сх'щноукрашського державного ушверситету,- Луганськ: СУДУ.- 2000.- № 1 (23).- С.51-56.

12. Кириченко И.А. Инструменты для нарезания и отделки зубьев цилиндрических колес методом обката в пространственном станочном зацеплении // Вюник Cxifl. держ. ун-ту,- Луганськ: СУДУ.- 2000,- №5 (27).- С. 95-99

13. Кириченко И.А. Хонингование и шевингование эвольвентных зубьев цилиндрических колес // Вюник Сх. держ. ун-ту,- Луганськ: СНУ,- 2000,- № 8 (30).-С.68-72.

14. Кириченко И.А. Технология изготовления шеверов для шевингования цилиндрических зубчатых колес // Вюник Сх. держ. ун-ту.- Луганськ: СНУ.- 2000,-№9 (31).-С. 90-93.

15. Кириченко И.А. Инструменты для обработки цилиндрических зубчатых колес // Ресурсозбер-1Гаюч1 технологи виробництва та обробки тиском матер'1ал1В у машинобудуванш: 36. наук, пр.- Луганськ.: Вид-цтво СУДУ, 2000.- С. 142-145.

16. Кириченко И.А. Профилирование гиперболоидных резцов для зуботочения цилиндрических колес // Надшшсть ¡нструменту та оптимизацш технолопчних систем: 36. наук, пр.- Краматорськ.: ДДМА, 1999.- С.45-48.

17. Кириченко И.А. Инструмент для обработки зубьев цилиндрических колес методом зуботочения // Вестник Харьковского государственного политехни чес-кого унив.-Харьков: ХГПУ,- Выпуск 89.- 2000.- С. 115-119.

18. Кириченко И.А. Расчет и конструирование гиперболоидных червячных фрез для нарезания зубьев цилиндрических колес II Вестник Харьковского государственного политехнического университета.-Харьков: ХГПУ.- 2000,- Выпуск № 95,- С.158-162

19. Кириченко И.А. Гиперболоидная червячная фреза, основной червяк которой получен по второму способу Оливье // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.-Харьков: ХНТУ.- 2001.- Выпуск №109.- С. 3236.

20. Кириченко И.А. Притирка зубьев цилиндрических зубчатых колес гипербо-лоидными притирами // Bichhk Сх. нац. ун-ту,- Луганськ: СНУ.- 2000.- №10 (32).- С. 100-105.

21. Кириченко И.А., Доан Дык Винь. Высокопроизводительное зубонарезание цилиндрических колес гиперболоидными обкаточными резцами // Вестник Харьковского государственного политехнческого универ. Сер. Технологии в машиностроении,- 1999.- Выпуск № 50,- С. 142-148.

22. Доан Дык Винь, Кириченко И.А. Технология изготовления цилиндрических зубчатых колес для всех отраслей машиностроения (в том числе сельскохозяйственного машиностроения) П Вюник Харювського державного ушверситету сшь-ського господар. Сер. Пщвищення надшносп вщновлюемих машин.- 2000,-Випуск 4,- С. 166-169.

23. В.А. Витренко, И.А. Кириченко. Высокопроизводительное'зубонарезание фрезами колес для транспортных машин: 36. наукових праць,- Луганськ: Вид-цтво СУДУ, 1998,- С.54-59.

24. Кириченко I. О., Короленко О.П. ЗуборЬш ¡нструменти третього класу // Bi-сник Сумського державного аграрного ун'шер. Сер. Мехашзащя та автомат!зац1я виробничих процеав.- 2000.- Випуск 5,- С. 153-157.

25. Голубенко А.Л., Кириченко И.А. Синтез неэвольвентных зуборезных инструментов для обработки цилиндрических эвольвентных колес для транспортных машин // Вкник СхщноукраТнського державного унтерсит. Сер. транспорт.-2000.- №7 (29).-С Л 69-172.

26. Кириченко И.А., Витренко В.А., Доан Дык Винь. Фрезы для фрезерования эвольвентных зубьев цилиндрических колес, основанных на схемах формообразования третьего класса // Вестник Харьковского государственного политехнического унив,- Харьков: ХГПУ.- 1999,- Выпуск №85.- С. 57-65.

27. В.А. Витренко, М.А. Должков, И.А. Кириченко. Нарезание прямых зубьев цилиндрических колес // Вестник Харьковского государственного политехнче-ского университета,- Харьков : ХГПУ.- 1999,- Выпуск № 60,- С. 81-85.

28. Кириченко И.А. Зубохонингование цилиндрических колес для транспортных машин// Техшчш науки (промисловий транспорт, машинобудування, авто-матизащя, безпека життсдЫльност!: 36. наук, пр.- Луганськ.: Вид-во СУДУ, 2000.-С. 113-115.

29. Кириченко И.А., Витренко В.А., Должков М.А. Обработка зубьев цилиндрических колес обкатниками, полученными в пространственном станочном зацеплении // Междун. сборник научн. трудов "Прогрессивные технологии и системы машиностроения".- Донецк: ДГТУ.- 2000,- Выпуск №10,- С.99-104.

30. Витренко А.Н., Витренко В.А., Должков М.А., Кириченко И.А. Формообразование и упрочнение зубьев цилиндрических колес. // Сборник трудов Международной научно-технической конференции "Прогрессивные технологии и системы машиностроения".-Том 1,-Донецк: ДГТУ.- 1998.- Выпуск №6.- С. 149-152.

31. Витренко А.Н., Витренко В.А., Зуй Б.С., Кириченко И.А. Повышение качества изготовления зубьев при обработке многозаходными инструментами//Труды Междун. конф. "Современные проблемы машиностроения и технический прогресс",- Донецк:.- 1996,- С. 41-42.

32. Кириченко И.А., Доан Дык Винь. Инструменты для обработки и отделки зубьев цилиндрических колес методом обкатки в пространственном станочном зацеплении // Международный сборник научных трудов "Прогрессивные технологии и системы машиностроения". - Донецк: ДГТУ,- 1999.-Выпуск №8,- С. 108-111.

33. И.А. Кириченко, П.С. Браун, В.А. Витренко. Технология производства ги-перболоидных инструментов. // Пращ мЬкнародноТ науково-техшчноТ конференцп, присвяченоТ 100 р1ччго мехашко-машинобушвного i 50-ршчю зва-рювального факультете.- "Прогресивна техшка i технолопя машинобудування, приладобудування i зварювального виробництва".- Том. 1.- Кшв: НТУУ КПИ .1998 .- С. 276-280.

34. Кириченко И.А. Зуборезные инструменты, основанные на схемах формообразования третьего класса // Труды Международной научно-технической конф. "Проблемы качества и долговечности зубчатых передач и редукторов". - Харьков: ХГПУ,- 1997.- С. 48-54.

35. Кириченко И.А. Инструменты для отделки зубьев цилиндрических прямозубых колес методом обката // Труды Международ, научн.-техн. конф. "Проблемы

качества и долговечности зубчатых передач и редукторов".- Харьков: ХГПУ.-1997.- С.55-60.

36. Кириченко И.А. Обработка и отделка зубьев цилиндрических колес лезвийными и абразивными инструментами, полученными в пространственном станочном зацеплении // Тезисы докладов IV Межд. симпоз."Теория реальных передач зацеплением". - Курган: КГУ,- 1997.- С. 111-113.

37. П.С. Браун, И.А. Кириченко, В.А. Витренко. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием//Прац! мгжнародноТ нау-ково-техшчноТ конференцп, присвяченоТ 100 р!ччк> мехашко-машинобуд1вного 1 50-р1ччю зварювапьного факультетов "Професивна техшка 1 технолопя маши-нобудування, приладобудування 1 зварювапьного виробництва". -Том 2.- Кшв: НТУУКПИ.- 1998.- С.65-69.

АНОТАЦ1Я

Кириченко 1.0. Створення гшерболоТдних передач з лшшним контактом зубшв на баз! спещальних р!жучих шструментов.- Рукопис. Дисертацш на здо-буття наукового ступеня доктора техшчних наук за спещальшстю 05.02.02 -машинознавство. Сх'щноукрашський нацюнальний ун'шерситег ¡меш Володими-ра Даля, м. Луганськ, 2004.

В дисертацн на основ') розробленоТ теорн створена пперболощна зубчата передача другого роду з лшшним контактом 1 верстатне зачеплення цшпндрич-них виробляючих колю з оброблюваними квазМперболоТдними колесами 1 отримано неевольвентний обкатний зуборпний ¡нструмент для обробки еволь-вентних цилшдричних колю в просторовому верстатному зачепленш. Такий ¡нструмент теоретично виготовляеться на загот1вках виду однополосний пперболоТ'д, який вщтворюеться на практнц! по технологи, розроблешй автором даного дослщження. В результат! кваз!пперболоТдний основний черв'як (колесо) мае лшшний характер торкання з цилшдричним зубчатим колесом з евольвент-ною поверхнею. Доведено, що одержан! ¡нструменти не затилують 1 гостро не заточують. В результат! передня р!жуча грань розташовуеться шд кутом, залеж-ним вщ оброблюваного матер1алу та його твердост!. При цьому скривлення ¡нструмента 1 виробу не вщбуваеться. Таке становище приводить до зниження потужност!, яка використовуеться, приблизно в 2 рази, що надзвичайно важливо для економн електороенерги при виготовленн! десятк!в мьчьйошв штук зубчатих колю

В досл'щженш показано, що вщносна швидк'|сть сковзання, яка е головним рухом р'пання, вир1внюеться по веш висот! оброблюваного зуба, в результат! чо-го деформашя ! зеув в процес! р!зання сшвпадають, що приводить до високоя-

шсноТ обробки зубщв колю 1 пщвищенш мщносп пперболоУдноУ зубчато! передач! в два рази поршняльно з винтовою передачею.

Ключоеп слова: кваз1пперболоУдне колесо, верстатне зачеплення, обкатка, зуборпний шструмент, однополосний квазтперболощ, затилування, лш'п контакту, в!дносна швидкють, кривизна.

АННОТАЦИЯ

Кириченко И.А. Создание гиперболоидных передач с линейным контактом зубьев на базе специальных режущих инструментов.- Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.02-"Машиноведение". Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля, г. Луганск, 2004.

В диссертации на основе разработанной теории получена гиперболоидная зубчатая передача второго рода с линейным контактом и станочное зацепление цилиндрических производящих колес с обрабатываемыми квазигиперболоид-ными колесами и получен неэвольвентный обкатной квазигиперболоидный зуборезный инструмент для обработки эвольвентных цилиндрических колес в пространственном станочном зацеплении. Такой инструмент теоретически получается на заготовках вида "однополостной гиперболоид", который легко воспроизводится на практике по технологии, разработанной автором данного исследования. В результате основной червяк (колесо) имеет линейный характер касания с контактирующей и обрабатываемой эвольвентной поверхностью. При этом полученные инструменты не затылуют и остро не затачивают. В результате передняя режущая грань располагается под углом, зависящим только от обрабатываемого материала и его твердости. При этом искажение инструмента и изделия не происходит. Такое положение приводит к снижению усилия, а, естественно, и потребляемой мощности примерно в 2 раза, что чрезвычайно важно для экономии электроэнергии при изготовлении зубчатых колес.

В диссертации создано рабочее и станочное зацепление квазигиперболои-дных рабочих и производящих колес с цилиндрическими колесами, получен эвольвентный обкатной инструмент для обработки квазигиперболоидных колес. Этот инструмент представляет собой цилиндрическое инструментальное колесо, заточенное по передней режущей грани под углом, зависящим от марки и твердости обрабатываемого материала на квазигиперболоидных заготовках. Такое положение объясняется тем, что рассматриваемые инструменты работают при подаче их не вдоль образующей заготовки, как это выполняется при известных в настоящее время технологиях обработки, а вдоль прямой, которая скрещивается с осью вращения. В результате происходит отход обрабатываемой квазигипер-болоидной заготовки с одной стороны и приближение ее с другой стороны от

горлового сечения, образуя таким образом кинематические задние углы только с одной стороны от горлового сечения квазигиперболоида. Поэтому цилиндрические инструментальные колеса не затылуют и остро не затачивают. При этом ква-зигиперболоидное колесо получается несимметричным, то есть радиусы справа и слева, находящиеся на одинаковых расстояниях от горлового сечения, имеют различные значения.

Следовательно, квазигиперболоидное колесо, зацепляющееся с цилиндрическим колесом, должно быть расположено, начиная от горлового сечения, удаленным от него к одному из торцов (левому или правому) на расчетную величину в зависимости от направлений угловых скоростей. В противном случае наступает интерференция зацепления.

Анализ показывает, что относительная скорость скольжения, а также приведенная кривизна сопряженных зубьев в рассматриваемой гиперболоидной передаче второго рода имеют различные значения по длине контактирующих зубьев в направлениях от горлового сечения. В результате уравнения связи имеют различные значения для сечений, расположенных симметрично относительно горлового сечения.

Из изложенного следует, что квазигиперболоидная передача должна состоять из цилиндрического колеса любой ширины и половины квазигиперболои-дного колеса, расположенного на половине квазигиперболоидной заготовки.

Проведенные исследования скорости перемещения зубьев в направлении, перпендикулярном линии контакта, а также численное исследование угла между вектором относительной скорости скольжения и направлением линии контакта показали, что рассматриваемые параметры имеют различные значения в сечениях квазигиперболоидного колеса, находящихся на одинаковых расстояниях от горлового сечения. Что касается контактных линий, то их анализ показывает, что их строение неодинаково на равных расстояниях от горлового сечения, что приводит к неработоспособной передаче.

В приложении приведено программное обеспечение, позволяющее прогнозировать кинематические и геометрические показатели работоспособности квазигиперболоидных передач.

В исследовании показано, что относительная скорость скольжения, являющаяся главным движением при работе передачи, выравнивается по всей высоте обрабатываемого и контактирующего зуба в передаче, в результате чего деформация и сдвиг в процессе работы и резания совпадают, что приводит к высококачественной обработке зубьев колес.

Ключевые слова: квазигиперболоидное колесо, станочное зацепление, обкатка, зуборезный инструмент, однополостной квазигиперболоид, затылование, линии контакта, относительная скорость, кривизна.