автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Теория, математическое обеспечение и реализация синтеза высоконагруженных передач зацеплением для промышленного транспорта

схвдноукраКнський державний университет

(м.Луганськ)

На правах рукопису ШИШОВ Валентин Павлович

щ

геор1я, математичне забезпечення та реал13ац1д, синтезу високонавантажених первдач зачепленням для промислового транспорту

Спещальиост!: 05.02.02 - Машинознавство та детал1 машин 05.22.12 - Промисловий транспорт

Автореферат' дисертацй" на здобуття наудового ступеня доктора техн1чвих наук

Луганськ 1995

Дисертац1бю е рукопис.

Робота виконана у Сх)дноукраГнсько»ф державному ун!верситет1.

0ф!ц1йн! опоненти-.

доктор техн1чних наук, професор Кириченко A.f. доктор техн!чних наук, поофесор Игкатищев P.M. доктор техн!чних наук, професор Зарубицкий Е.У. Ведуча орган1зац1я - 1нститут Д1прочашвуглезба-гачення (м.Лугансыс)

Захист в!дбудеться " T99J> р. о

годин! на зас!данн1 спецianiaoBaHof ради Д 18.02.02 у Сх1дноукраГнському державному унхверситет! (348034, мЛугаиськ, квартал Ыолод!жн«Я, 20а).

В1дгуки, saBipefil печаткою, прохання надсилати за указано» адресов.

Дов!дки по телефону: (0642) 46-71-98.

3 дисертац!ев ыожна ознайомитись в б1Сл!отец)-Сх1дноукраГк-ькоро державного ун!верситету.

Автореферат роз! ела но " (0[* IVffip.

Вчений секретар ,спец!ал!зованоГ ради,

кандидат техн!ч,их наук.хоцент / Г.I.Нечаев

ншдданне загальноГ характеристики

дисенгацгичо! рсботи, актуальности та ступемэ досшданосп тематики дпертацп

Одним з найваялив1ших завдьнь сучасного розвитку 1.фоб-ництвв с суттеве зб!льп:ення випуску энарядь механ!зац!Г та автоматиэац!Г п!дйомнотранспортниг, навантажувально-розван-тажувальних та схладських роб!т з метою скорочення ручноГ та тяжкоГ ф!эично? прац!. При вир!шенн! цього завдання головне мгсце калежить промисловому транспорту» р!вень розвитку яко-го визначае техн1чний прогрес на п!дприеыств!, в галуз! 1 про-мяслоэост! в щлоыу.

Покрацення якост! машин промислового транспорту, П1дви-щення !х техн!чного р!вня, експлуатац!йних характеристик, на-д!йност! га довгов1чност! - актуальн! завдання сучасного ма-гошобудування. Переважна б!льш!стъ сучасних машин промислового транспорту м!стить в якост! передаточних механ!зм!в передач! зачепленням (зубчат!, черв'ячн! та !н.). Досконал!сть цих передач, 1х техн!чний р!вень в значн!й м!р1 визначзб вар-т1сть та енсплуатац!йн! характеристики промислового транспорту.

В зв'язку з цим, досл!дження, направлен! на створення б!льш сучасних, високонавантажених передач зачепленням, як! мають 6!лып високу навентажувадьну здатн{гть, п!двищений ККД, меншу металоемк!сть, являються актуалоними 1 в1дпов{дають ви-могам науковотехн!чного прогресу сучасного промислового транспорту та машинобудуввння в ц{лому.

^ц!нка якост! передач зачепленням проводиться по показчикам навантааувально! здатност!, покращення яких е головник завданням при проектуванн! та створенн! геоыетричних робочих юверхонь зач1плюючих пар. Одним 1з реальниг шлях1в п!двищен-'п т»;<н*пняго р!сня переда» г, створення зачеплень, як! мають

задан! висок! похазники навантаяувальноТ здатност!. Але в1д-сутн!сть теор?Г та математичного забезпечення синтезу геомет-ргГ висококавантажених передач, виходячу. !з заданих величин показникхв навантажувально? здатностг, етримуе створення та впровадження б! лыа прогресивних передач зачепленням. Тому роз-робка теорг Г, математичного та програмного забезпечення синтезу, синтез високонавантажених передач зачепленням по показ-кик.чм навчнтазувально! эдатно.ст! та створення на и!й основ! еконошчних передаточных механизм!в для промислового транспорту с вежливою 1 дожить актуальною народногосподарсъкою проблемою, яка вимогас свого вир1шення.

Р1вень досл!дженост! тематики дисертац!Г визначаеться наступниыи положениями. В!домх методи створення передач зачепленням базуються на алгоритмах анализа зачеплень, отрима-них при числ! параметр!в выносного руху робочих поверхонь не б!льш двох. Для б1льш ефективного досл!дження передач необ-х!дн! подальи! взагальнення в теорН зачеплень з зб!льшен-ням числа параметр!в в1дносного руху робочих поверхонь. Тео-р!я та иатеиатична модель зачеплень на баз! обв!дноГ багато-параметричноГ (б!льш двох) с1м'Г поверхонь не розроблен!. Розробка передач зачепленням з новое геометр!ею эведена до завдання геометр!!' робочих поверхонь зачеплених пар з по-далъшим анал!зоя отриманоГ передач! по показникам наванта-жувально!' здатност1 в пор!внянн! э розповевдженими передачами. Такий шлях створення передач в довгим I не завжди приз-водить до о-римання бажаних результат!в.

Кайб!льш лерспективним в подробна нових передач зачепленням шляхом синтезу Гх геом. /' по показникам ньван.'вжу-вально!' здатност!, визначеними уловами ройоти проекг.'емоГ передач!. Загальна теория, математичн! модел1 та алгоритми синтеза високонавантажен х передач зачепленням по показникам

навантаяувальноГ ддатностг для привод1в машин промислового транспорту уа привод!» !неих машин втдсутне, 1 завдання Гх розробки 1 д0сл1дкення потребують своГх р!шень.

КОНКРЕТНА ФО№-УЛ1РОВКА МЕТИ ТА иСНОВНИХ ЗАДАЧ ДООИДКЕННЯ

Мета досл1дження: розробити теор1ю, математичн1 модел} та алгоритм синтезу геомеггр1 т високонавантажених передач зацеплениям по показникаы навантая^увально'! здатност!, створити на цгй основ! нов{ економ!чн! з пхдвищеною м1цтстю, зносост!й-к!стп та коефи'снтсм корисн-1 дГШОД)эубчат:, черв'ячн! та 1нш! передач! для промислового транспорту.

Для досягнення поставлено? мети необх!дно виршити наступи! задач!:

- розробити математичну теор!» 1 алгоритм дослгджень зачеп-ень на баз! обв}дноГ багатопараыетричноГ С1Ы'Г повер-

хонь;

- розрооити теорию уэагальнеио! тв!рно!" поверхн! I на 11 основ! створити загальну теор!ю синтеза передач зачепленням

з перехресними валами зачеплених колес по показникаы наван-таиувально! здатности

- розробити методики 1 алгоритми синтезу по показнииам навантажувальноГ здатностг передач зачепленням з гел!коГдною твтрною поверхнео, передач э прямозубш цилгндричнкы колесом, цил!ндричних зубчатих передач, нар!заних реечним ¡нструментом;

- синтезувати по показникам навантажувальноГ здатност! иов1 висоховантажн! черв'ячнх глобо!Дн1 передач!, черв'я^гП передач!, иилждричн! передач: з арковими зубцями, цил!ндрич-. нг прямозуб! та косозуё! передач! для приводив машин неперер-вного транспорту та транспорту цикл1«но! д!Г;

- провести експериментальн1 досл!дження, розробити та

впровади-и в редуктори приводI в транспортуючих машин високо-вантажн! синтезованг" по показникам навантажувальноТ здат-ност! передач! зачепленням,

обгрукговання теоретичноi i практично! цшносп дооЦдшш та його наукою! новизна

В робот! вир!шена актуальна проблема створення високо-чавантажених передач зачепленням для привод!в машин промисло-вого транспорту на основ! впериае розроблено!" новоГ теор!Г синтезу цих передач по показникам навантаяувальноГ здатност!. Створена загальна теор!я синтезу передач зачепленням з перех-ресними, перетинаючими та паралельнияи осями кол!с: роаробле-на математична теор!я самого загального зачеплення, отримано-го. на баз! обв!дноГ багатопараыет"ичноГ с!м'Т поверхонь, роз-роблен! нов! методики та алгоритми синтезу по показникам на-»антавувальноТ здатн!ст! передач зачепленням з гел1Ко1дною •гв1рною поверхнею, передач з прямозубим цил!ндричним колесом, цилгндричних эубчатих передач, нар!заних реечним !нструментом. Стаорен! метода та алгоритму, використан! для синтезу високо-навантакених черв'ячних, черв'ячних глобоТдних, глобоГдних гвинтових, цил!ндричних передач зачепленням з ново», ран!ше нев!домою геометр!ею робочих поверхонь для привод!в машин про-мислового транспорту. Синтезован1 передач! е предметом винахо-д!в, захищених авторськимм св!доцтвами.

Практична ц!нн!сть досл!джень заключаеться в розробц1 тео-р!Г та практичних метод!в синтезу високонавантажених зачеплень по показникам навантажувалькоГ здатност1, дозволяють на стад!Г проектування передач вибирати I/ найб!льш рац!ональн! параметри, забезпечуючи при цьому геометр^ зу6ц!в, в! дповгдаюч;' умовам д!Г високих навантажень, зменшеним витратам та високсю зносо-

ст1йк!стю робочих поверхонь. Одориан великий об'ем розрахун-кових та експериментяльних результатов, що доззоляз створюва-ти нов! високонавонтажсн1 передач! зачепленьям. Ка ц!й основ! створен! передач! зачепкенням, котр! волод!ють новими рласти-востями та мають високу навантакувальну здэтн!сть, шдвищений ККД I висо1СУ зносост1йк!сть для привод!в машин промислового транспорту. При цьому визначена геометр!я 1нструмсчту для ви- " готовлення таких передач 1 реалтзеван! Гх експесиментальнг та иромислов! зразки.

ЗАЗНАЧЕНШ Р1ВНЯ РШ13АЩ1 ТА ВПРОВАДШЕННЯ НАУКОВИЛ РОЗРОБОК

Результати виконаних наукових розробок та досл!дг.ень впроваджен! ! використовуються:

- Державним проектно-конструкторським (нетитутом Д!про-лашвуглезбагачення при розробц! редактор!в вантажних та збез-воя^уючих елеватор^в, пластинчатих конвейер!в, живлювачгв та !нших машин, екепдуатуемих в шахтах тз на вуглезбагачувальних фабриках;

- машинобуд! вним заводом 1м.Пархоменко (м.Луганськ) се-)!йно виробляються десять типорозм!р!в двох та трьохс.упене-шх редуктор!в, розроблених п!д кер!вництвом та при участI (исертанта, привод!в конвеЙвр!в, елеватор!в, живлявач1в та нших транспоргуючих машин;

- при проектуванн! I впровадженн! синтезовяних цил!нд->ичних передач в редуктори вагоноперекидувач!в I штовхачв ва-он!в на СуходольскоГ ЦЗФ (Луганська обч.):

- при проектуванн! та впровадженн! синтезованих черв'яч-их глобоГдних I черв'ячних передач в редуктори привода технолог 1чних л!н1й верстатобуд!вного завода (м.Луганськ).

Рекомендац!1,одерклн1 в дисертац!?, при^нят! до викорис-

тання Бар.Аським (Ульян1вська обл.) и !«'ажгiне ьким(Удмуртtя) редг'кгорними заводами при проектуванн! та впровэдженш черв'яч-ьих редукт^в.

Р1чний економлчний ефект вгд впровадження реэультат1в дослщжень по тем! дисертац!' чкладае 693,4 тис.карбованц!в в ц!нах до 1991 року.

ХИШШЦЯ ПРО АПГОБАЦГЮ 1 ПУШКАЦП РЕХУЛЬТ. IIB НАУКОВИХ ДОСЛ1ДКЕНЬ, СТРУКТУРУ ТА ОБ-СМ ДИСЕГОАЦШО! РОБОТИ

0сновн1 положения роботи допов!дались 1 одержали схваль-ну оц!нку на науково-техн1чних конфер<;нц1ях Сх!дноукраГнсько-го державного утверсйтету (1973...19УП p.p.); Хабаровського пол!техн!чногг !нституту (1974р.); Новочеркаського пол!тех-Н1чного !нс.титуту С1978,1980р.р.); на наукозо-техмчних конференция по зубчатим передачам (м.Хабаровськ-1974р., м.Хар-к1п-1974, 1976, 1982, 1984р.. м.Севастополь-1981, 1983, 1986, 1Ш, 1991, 1993 p.p., м.Свердловськ-1978р., м.Уст!нов-1984, 1987, м.Алма-Ата-198б р.),(на ceMlHapi по проблемам эубчатих зачеплень (м.Москва-Ш1р.), на с!мпоз!умах по теор!Г зачеп-лень (м.Курган-Г79, 1984, 1986, 1993 p.p.), на м1жнародному ciunosiyui (м Лжевськ-1993 р.).

По тем! дисертац)f одубл!ковано 72 роботи, в тому числ!, -дв! ыонограф!? i 17 авторських св!доцтв на винаходи.

Дисертац!« складаеться ia вступу, восьми розд!л!в, зак!н-чення, списку л!тератури, додатк!в i м!стить 280 стор!нок основного тексту, 115 рисунк!в ! 9 адблиць. Список л!терату-рн м!стить 201 назву на 22 стор!нках. Додатки викладен! на 260 cropiHKax ! вюг.чають в себе приклади синтезу, ропрахун-кТвГтёГ "аналГз передач' зачёплёШШ* дЖ" промй^слового^транспор^

ту, дов!дки та акти впровадження I викорнстання наукових по- ложень та результат!ь дисертацН'.

ДШАРАЦ1Я КОИКГЕТНОГО 0С0ШСТ0Г0 В11ЕСКУ ДОЕРТАИТА В РОЗРОБКУ НАУКОВИХ РЕЗУЛЬТАТ!В, К0ТР1 ВИНОСЯТЬСЯ НА ЗАХИСТ

о

Розроблен! математична теор!я та алгоритм доел!джень за-чьплень на баз! обв1дно!" багатопараметрично!' (б!льш двох) с!м'Г поверхонь, в самому загалъному вигляд! в теорП зачеп-лень створен! алгоритми досл!джень геометро~к1нематичних по-казник!в цих зачеплень; розроблена теория взвгальнено!" тв!р-но! поверхш 1 на ц!Я основ! эагалъта теор5л синтезу передач зачепленням з паралельними, перетинаючими, перехресними осями кол1с по показникам навантажувально! здатност!; синтезова-н1 та досл!джен! нов1 передач! зачепленням з гел!ко!'дною тв!р-ною поверхнеп; передач з цил1ндричним прямозубим колесом; ци-л!ндричних зубчатих передач, нар!эаних реечним 1нструментом, для привод!в машин промислового транспорту. Розроблен! та дослужен! експериментально високонавантажен1 доелтдн! передач! зачепленням, як! синтезован! для промислового транспорту, проведен! робоги по впровадженнп наукових розробок в промислов! -зразки редукторгв приводIв машин промислового транспорту.

ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОЛОГИ, МЕТОДА досшддаь, ПРЕДМЕТА ТА ОЬ'СКГА

Виршення поставлених в дисертац!! задач виконано на основ!. теоретичних та експерименталь.,их д0сл1джень. Тео~етичн1 цосл1Дн.ення базуються на р1вняниях теор!Г зачел/ %ння та -еорН тружност!, моделюючих процес зачеплення та взасмод!!' робочих товорхонь ланок передач. При цьому в робот!, лоряд з! стандартами методами моде.ппван»я задач на БОМ, використовуить« ана-

Л1тичн!.методи сучасноГ математики: математичиого анализу, децюреншальних р!внянь, л!н!йно!' алгебри, диференц1йноГ геометр} Г ! теор!Г поверхонь. Роэроблен! в дисертац!I методи син тезу зачеплень основан! на роэв'язуванн! диферешпйних рхвнян зв'язуючих геометр1Ю спрякених поверхонь та пгказники наван-тажувальноГ здатносп передач*. Експериментальн! досл!дження ситезованлх передач проводились на сучасних стендах з викорис

-анням прийнятих мстод!в експеримент!в з передачами зачеплен-

о

ням.

Пауков! положения, сформульоввнг в дисертац!Г, обгрунто-ван! результатами теоретичних дослтдасень з використанням кла-сичних метод!в сучасноГ теор!Г зачеплень, застосуванням сучасних кетод1в диференц!йно1 геометр!Г та диференц!Йних р!в-нянь. Достов!рн!сть висновк!в та ; зкомендац!Я п!дтвердяуеть-ся великою к!льк1сто чисельних розв■язк!в, глибоким пор!в-ияльним анал!зом отриманих •»очних р!яень диференц!йиих р|в-нжнь а застосуванням ЕОМ при синтез! нових передач зачеплен-ням, сп!впад!нням результат!в розрахунк!в з даними !нших доиндншпв, а текож чисельниии експериментоми та практично» реал!аадивю синтезованих передач зачепленняы в промислових умовах.

ОСНОВН1 РЕЗУ1ЬТАТИ ДИСЕРТАЦН

Вступ. Обгрунтована актуальн!сть робота, коротко викла-ден! основн! результата досл!джень, як! виносяться на захист.

Роэд!л I.Передач! зачепленням у промисловому транспорт! та основн! напрямки досл!джень по синтезу цих передач. Мета та завдання досл!джень.

Сучасн! п!дприбмства ! виробництва вимогають висэкоГ на-сиченост! эасоб!в механ!зац!1 транспортних та навантадуваль-

но-роэвантажувельких операц!й. Тому завжди стояло 1 стоГть - питания глибокого доел бдения промислового транспорту (не-парервно! циклгчно'" д!Г, г!дравл1чного, зал!зничного, йв- , гомоб!льного та 1н.). Великий внесок в становления ! розви-ток науки та практики створення промислового транспорту внесли А.О.Сп!ваковськи'Й, Л.С.Козьм!н, В.К.Д'ячков, Н.В.Тихонов, Р.Л.Зенков, 1.ГЛвашков, М.П.Александров, О.М.Конязв, С.М- .. НУценко, Б.Ф.Браг!н, О.Л.Голубенко, А.¡.Беляев та 1н. вчен! та спец!ал!ста.

Нев!д»емнов частиноп б!лшост! мавин промислового транспорту являйться прив!д, в який входить передач! эачепленням у вигляд! редуктор!в, окремих передач та коробок швидкостей. . Найб!льшв поширення в сучасних машинах промислового транспорту мають приводи э цил1ндричниыи та коь1чними зубчатимя передачами. Р!дшв використовуються з черв'ячними передачами. До передач аачепленням ставляться висок! вимоги по наванта-яенням, габаритним розм!рам, металом!сткост! та над!йност1.

'Тому проблема створення високонавантажених та економ!ч-них передач зачелленням е вежливою у загалыОй проблем! роз-8и«су промислового транспорту. У створенн! теорН та практики розрахунк!в, проектування, виготовлення та удосконалення передач зачепленнлм великий внесок зробили: В.А.Гавриленко, Т.П.Горобець, Я.С.Давидов, I*Л.Дус8в, М.Л.Ср!хов, КЛ.Заб-яонський, НЛ.Колчин» Л.В.Коростельов, А.Ф.Кириченгсо, 1.С. Кривенко, В.Н.Кудрявцев, Ф.Л.Л!тв!н, М.Л.Нов!яов, В.М.Сэврзя, М.Ц.Трвнмк, В.В.%льц, С.А.Лагзгт!н, В.П.Прохоров, М.Ф.Лзнс^ кий, Е.Бак!нгем, Е.В!льдгабер, К.Мерр!т, Г.НЬганя, Т.Свхай !н. .

Результата Гх роб!т дають южлив!сть с|ективно ! всеб!ч-но досл!джувати практично будь-як! вида просторових зачеплень.

Показано, то !нтенсивно проводиться робота по синтезу новях та удосконаленн» вгдомих зубчатих, черв'ячних та г!пер-болоГдних передач, Порядок какого синтезу в б!льшост! робН" мояна зобрагкта сл^дуючим чином: эадаетьея проф!ль зуба одного з елеыент!в зачеплювальноГ пари, I одержана передача ана-я!зуеться по показникам навантаг^вально! здатносп в пор!в-нянн! э в!домими передачами. I лиие в невелик!й частим! ро-61? передач! зачепленням (в основному цшпндричн! зубчатО синтезуються з визначенням геометр!Г робочих поверхонь по дея ким геометрок!неиатичним показникаы та показникаы навантажу-вано!' здатнос?! , як1 характеризупть Гх роботоздатн!сть. Тому, на думку автора, перспективнкм явяявться розробка загальног теорН", ыатематичного забезпечення, алгоритмов синтезу висо-конавантакених передач зачепленням по показникаы навантаяу-вальноГ здатностг з реал!зац!вю такого методу стосовно як до плоских, так ! до просторових вид!в зачеплень. В результат! провеч.еного анал!зу насл!ди!в дослгджень визначена мета робота та сформульоваш и' основн! завдання.

Теор1я зачеплень на баз! обв1дно! багатопара-ыетрично1 с!м«1 поверхонь.

Розроблена теор!я I математична модель зачеплення на баз! обв!дно! багатопараметричног с!м'Г поверхонь, коли елементами зубчато? пари являються обв^дна та обведена поверх!». При цьо-му одержан! загальн! р!вняння поверхьп зачеплення, поверхн! эу<5щв ! контактних лНпй. Узагалънена побзтжня зачеплення визначена систе'моо р1внянь.

г, - А,,?, <ила ъ <-и>щ••• V- Щ) -е

_ 13« 1,2,..., п) , (.2,1)

де ( - радиус-вектор ооведеьо1, А - матрчця

переходу в!д рухомоГ иистеми чоо^д/нат не'ухо..'с С; <(>,.. -па

)аметри руху обведено!'; - вектор нормал! до обведено!; ^ - вектор-аналог в!дносно1' ивидкос?!. !'!вняння обвгдноГ поверхн! мае вигляд

Ра-Аиг,, .....V®. о- «Л«,*}. (2.2)

^ - матриця геретворення координат. 21

Одержан! розв'язки задач! по визиаченню крявнн спряяеннх оверхонь, головних кривин та головних напрздак!в сбв:дноГ. ! характеристики виражен! через параметри обведеноГ ! паро-етри в!дносного руху елеметчв зачеплення.

Одержан! значения приведених кривин та Гх головних зна-ень. Так, приведена кривина спряжених поверхонь в напрямку, ерпендикулярному вектору ^ дор1Енюе

" * к С Г,у 1 '

а В| , I - визначники я -го порядку, як! залетать в!д

Ц —И —V — _й -.V

|гнкц1й "{ , » ^, Iе, - похгдн! вектора 1» .¡|, Г(, - по-!дн! фуниц¿Я з (2.1) по зм!нним И , V . Бизначе-

1 також кривина обв!дноГ багатопараметричноГ с!»0 Г поверзгонь. Мдносна швидк!сть дор!внюе

! - аналог кутово! швидкост!.

Визначене значения сумарно! швидкост! руху уочок ионтак-I в любому встановленоыу напрямку, а в напрямку, пэрпендику-грному вектору ф , ця швидк!сть дор!внюе

1Ц- (2.5)

т Д , Ар - визначники ¡П-го порядку; <Йа - одиничний ктор норма л! до обведеноГ; (N1 - модуль вектора нормал! до ведено!".

Визначена сумарна швидмсть в напрямках, пеупендикулярних

- о , (2.7)

одн!вГ а осей ел!птичноГ площинкк контакт:/ роботах яоверхонь та координатним л!Н1ям на обв1дн(й. Доел!джено значения куга м!ж вектором в!дносно!г швидкост! та заданим напрямкам.

Питом! ковзання обведено! I оба!дноI представлен! у виг-ляд! ~

'-(^РЫд^Щ!' \-TTT/ (2.6)

"В • Г «б - коефщ!енти першо! квадратичноГ форми обведено Г; Ди , Ду - визначшки п -го порядку.

Досл!джено явюце п!др!зання обвило? багатопараметричноГ с1ы*Г псверхонь. Додаткова умова для знаходження особливих точок на спряжених псверхкях мае вигляд

г.и г; г; ...

!?" т\ р» р» V«' т»'*

В ГСг^&У.

де Р} иг,...,п) - пох!дн! функц!й по

При знаходженч! особливих точок на обв!дн!й до (2.6) необидно долучити (2.2), а на обведен!» сп!льно з (2.7) нале-кить розглянути ( Ц , ч/> ) та сп1вв!дношення «О э (2.2) Таким чином одержан! ран!ше нев!дом! узагальненяя теор!Г аачеплення на баз! обв!дноГ багатопараметричноГ с!м»Г повер-хонь.

Рсзд1.л 3. Узагальнений перв!сний контур Инструменту та узагальнена тв!рна поверхня, Гх елементи.

Введено 1 лиття узагальненого перв1сного контуру !нстру-менту.як контуру, проф!ль якого окреслений дов!льною кривое. Р!вшгння проф!лгвчоГ криво!' перв!сного контуру представлено у вигляд!

де , ^(Л V - ДОв!льн! необх!дне число раз диферен-

■ц!йован1 функц! I, А - змтмй параметр. Розглянутий випадок

симетричного та несикетричного перв!с1мх контур!». Приведен! умови неконгруентност! лорвгсних контур!в, забезпечулчих про-фглювання 1нструмент1В для нар!эування зубц!в передач э точ-гсовим контактом.

На баз! узагалъченого перв!сного контуру утворена уза-гальнена тп!рна поверхня, обв!дниыи якоГ е зубц! нар/зуваного холеса. Узагальнено» тв^ряога поверхиею с поверхня, проф!л! зубц!в в якаГ у нормальному, торцовому або !ниому перер!зах в!дпов!дапть узагальненому перв!сному контуру.

Р!вняння та!рноГ п верхн! представлен! у вигляд!

гу, -г. у« Г, ,

*п - гв(/1) + Ьв^1(]и)-)-п0|1(я). (з.а) Тут - вектор, який визначас поздовасню форму зубц!в

тв!рноГ поверхн!; р - зм!нна величина; 1{ , 1в - орти осей координат; £>0 , пв - одиничн! вектори бЬюрмал! та нор-мал! кривоГ г°с(]'1'). Перше ргвняння (3.2) в!дпов!дае-випадку проф!лювання тв!рно! поверхн! узагальненим перв!сним контуром у нормальному перерез!. Розглянут! випадки утворення спряжених поверхонь зубц!в зач1плю»чмх кол!с одн!вю тв!рноп поверхнею та двома тв!ркнми поверхнями. Для останнього випадку одержан?' ^мови, забезпечуюч! спрякен1сть робочих поверхонь зачегшсдачоГ шри.

Розроблсний алгоритм знаходкенкя оснозних елемент!в тв!р-юГ поверхн!, необх!дних при синтез! високонааантакених пера-,ач. Для поверхонь у форм! (З.И) знайден! нормал!, коефОДен-и .«адратичких форм, кривизни та геодезичний скрут лМй ьа В1рн!й поверхн!. При синтез! передач зачепленням проынуст' -ег по задании показникеы ; авантаяувальноГ здатнос?! знаходиди 5о фун!сцIГ (3.1), або вектор-фунга^ю Тому ас! характе-'

1Стики тв!рноГ поверхнI представлен! у вигляд! з вилученням гарших пох!дних невтдомих функр!«. Це дозволяв эобрая^вати

дкференц!йне р!вняння для синтезу передач в зручному для розв'язання вигляд1. Зауважкдо, ш.о використання поняття уза-гальненого перв!сного контуру та узагальненоГ тв1рног поверх-н! дозволяв п»?начати геометр1ю 1нструменту, як результат синтезу передач зачепленням.

Розд!.л 4. Теор1я синтезу нашвобкатних передач зачепленням в загальному вигляд!.

Розроблена теория та алгоритм досл!дження i синтезу на-п!вобкатних передач зачепленням, схеми яких представлен! в таблиц! 1,з використанням TBipHof поверхн! в форм! (3.2) при дов!льному куту схрещення осей зач!шгоючоГ пари. При досл!д-ateHHi зачеплення визначзн! характеристики експлуатац!йяого зачеплення: р!вняння зачеплення, поверхня зачеплення, поверх-ш зуоц!в нар1зуваного колеса, контактн! л!н!Г на тв!рн!й та нар!зуван!й поверхн!. Знайден! такок похазники навантажувально! эдатност! передач! так! як в!дноска швидк!сть, суыарна швид-гс!сть руху точок контакту, кут Kis вектором в!дносно! швидкос-ii i контактною л!н!ев, приведена кривима, питом! ковзання. Bei ц! показникн виракен! через нев!дом! функц!Г (З.Г) i fx

пох!дш.

Диференц!альи! ^ивняння длй синтезу передач зачепленням по. BijcHoctfifl швидкост!, по форм! контактних л!н!й та л1н!й оачепкенкя представлен! у форм! р!внянь первого порядку

де Д , В, - залегать в!д параметр!в передач!, нев!домих

1 I

. f

функц!й, те не залежать в!д гошдноТ . Ц! коеф!ц1енти

визначен! для загального випадку нап!вобкатних передач зачепленням. '

ренц!йн! р!вняння другого пощцку. Лри ииу-рмстаил:. е я.-ocTi

' А,

f ~в7'

(4.1)

Для синтезу■передач по ¡наго аок«>».<каи одержи»! дифа-

Таблиня I

CnHTeoouani передач!

показника синтезу зведено!" кривкни або оумарноГ швидкост! дмференц!альн! р!вняння мають вигляд

Туг Ах , В^ , Сх - не залежоть в!д друго! пох^дно! функ-щГ | ; ДРУ^ пок!дна функц!;Г у . Встановлено, що зведена кривина мае м1нЫальне, а сумгрна швидк!сть ыакси-ыальне значения у випадку перетворенн'э на нуль п!дкорене-вого вираэу в р!внянн1 (4.<!).

Для синтезу передач за питемни ховзанням або куту м1» ректором в!дносно! швидкост! ! контактною л!тею, одержан! р!вняння, що мають вигляд

Су'

дэ , С^ - не залежать в!д друго! пох1дноГ функцН ^.

В загальному випадку запропонований наступний порядок синтезу передач зачепленням: задаеться значения показника навантажувально!' здатност) або прийкаеться його екстремаль-не значения, розв'язуеться в1дпов1дне д!ференц!альне р!в-няння при р!зних початковях умовах з визначенням функц!Г або ^ ; проводиться анал!з одержаних зачеплень за вс!ею сукупносто показник1В навантагуваль.оГ здатност!, ви-йиравться вар!ант, що в!длов!дае задании умовац^ роботи передач!. Одержан! реэультати рекомендуемся винористовувати при анал!з! ! синтез! передач зачепленням за Ьпаимй показ-ншеами навачтагувально!' здатност! (наприклад, втратам с . зачепленн1, анооу зубц!в та 1н.).

Розд!л 5>. Синтез, розробка 1 досд!дження високонаван-такених передач зачепленням з гел1ко!днои тв!рною поверх-нею для привод!в машин промислового транспорту.

Рсзроблена математична модель ! алгоритм синтезу передач зачепленням для привод!в машин неперервного транспор-

ту, транспорту циюпчноГ д!Г та !н., коли одним з елемен-т!в пари, що зачеплювгься, е гел!коГд.

+ (5.1)

Тут Р - параметр гвинта, - радиус цил!ндра,

- параметр, £ - кут нахилу гвинтовоГ л1н!Г.

Одержан 1 результаты можуть бути використан! при анал1-а1 I синтез! гвинтових 1 черв'ячних передач з дов!х>ним ку-том перехрещування 'осей пари, що зачешгюеться, цил!ндричних косозубих передач внутр!шнього 1 зовн!шнього зачеплення, сп!ро!дних передач ! цил!ндро-кон!чних передач (див.табл.1). При цьому розроблено алгоритм ! методику синтезу зачеплень за задании ! екстремальним похазниквми навантажувально! здатност!. При синтез! передач за заданими показниками ди-ференц!йн! р!вняння мають вигляд (4.1)-(4.3). Алгоритм для синтезу передач за екстремальними показниками навантажу-вальноГ здатност! м!стить диференц!йн! р1вняння ! сп!вв!д-ношення для вкзначення екстремальних аначень показник!в. Ди-ференц(йн1 р!вняння мають вигляд

А +А,

-/■' Л 1" Лу

г*--ВТ"» (5.2)

дё А , А^, - не залежать в!д другоГ пох1дно!" функцН

. Ц! коеф!ц!енти залежать в!д параметр!в передач! !

екстремальних аначень показник!в навантанувальноГ эдатнос-

т!. М!н!мальна заедена кривина 1 максимальна сумарна швид-

к!сть руху точок контакту мають значения

В, * (В?-В,)*', . , -тг^т

де ^ , Б( , , , , - залежить в!д геометг'Г передач! I в!дносно! швидкост! в зачепленн1; Е г Р , О - коеф1ц!енти першо!' квадратичноГ форми поверхн! (5.1). 3 застосуванк.:м одержаних диференц!йних р!внянь синте-

аован! ортогоналып черв'ячн! передач! за,м!н!мальнок) зве-деною кривизною 1 гвиитов1 передач! за максимальною сумар-ною швидкгстю. Диферегапйн! ргвняння (5.2) розв'язувалось методом Г^унге-Кутта при вариант початкових умов 1нтег-рування 1 р1зних способах задания додаткового зв'язку параметров зачеплення. Одержано три види передач: з оцуклим, угнутш 1 опукяо-угнуткы профилем осьового або торцового перер!з!в гелткогда (5.1) .(рисЛ). Синтезован! передач! проанал!зован! за оснозними геоыетрок!нематичними показни-ками навантавдвально! эдатност1 та крягер!кми Шманна, Ш-маина-Дев!са ! Блока. Встановлено, то передач!, синтезова-н1 за екстремальними показниками, мають в 10-15 разгв ыен-ш! зноченкя зведеноГ кривини ! в 3-6 раз!в б!льыу сумарну пвкдк!сть пор!вняно з передачами, в яких використовуеться евольвентний гелхкотд. -

Сл!д заувахмти, ко найб!лыв рац!ональниы е застосуван-нг скнтезоБаних передач з опуклкм проф!лем поверхн1 гел!-кок'дя 0 осьовоыу 1 торцовому перер!зу, кк! мають принципо-во новий характер контакту в зачеплекн! (рис.2), Несуча здати!сть цих передач за . м1н1мальниии значениями розра-хунковях критер!Г в в 1,5-1,8-рази, а за середн!мк в 2,3-'¿9У рази вищз, н!ж передач! з евольвеитним гел!коГдом. Синтсзозап!, розроблен! з використанням результатов дос-л!дг.еиь ! рекомендован! для застосуваннл черв'кчи! персда-ч! з спуглии лроф!леа вкгк!в черв'яка реактора РЧ35-6 приводу тохн0лог1чно1 д1н!Г,

Остановлено» цо суттево п!двидеиня даиантагггдаяьно!' здатносг! гаштових передач коке буп; дссягчоне при викори-стакн! глобоГдншс передач а п-интоига ть'ли-допчн-/.;,: колесом. Наванчаггння за кри«ср?си заадннп с«КУ№>оат:< оа ткск-

Рис.1. Синтезованх про.^Л! вит-ав чярв'гпа:

а- вгчутиР /I- ^ =0,05, 2- ¡¡0 »0,07, 3- £ =0,09/,

б- опуклиР /I- ^ =0,38, =0,?о, 3- -1,0 /,

. в- 01 укло-вг;!утиР /1-^=0,46, 2-^=0,53, 3- ^=0,76/.

Рис.2. Проокци д|Н1й контакту черв'ячко! передач! на плотину, перлендикул/фну осг черв'яка. /кут ^ 4 0 по вс1й рОбОЧ1Й Д|ля»Щ1 полл зачеплеимя/.

малъною сумарною твидк!стю таких передай у два рази вище навантаження аналогичного критерия евольвентних гвинтових передач.

Використання розробленого в даному розд$л1 алгоритму синтезу черв'ячних передач забезпечило розробку нових р!з-новид1в черв'ячних передач без повторного контакту передач з в1дсутн1стю в межах робочоГ д!лянки поля зачеплення то-чок, контакту 3 нульовою сумарною швидк!стю 1 нульовим ку-том (рис.2) и!ж вектором в^дносно! пвидкост! 1 контактною л1н!вю. Ц! передач! являтоться предметом винаход!в з участи дисертанта.

Розд!л б. Синтез, розробка 1 досл!дження високонбванта-¡кених «илИдричних зубчатих передач для привод!в машин про-мислового транспорту. Представлен! теоретичн! уэагальнення досл1джеиь цил1ндричних зубчатих передач загального вигляду, розробленх теор!я, матем'тичне эабезпечення ! алгоритм ана-л!зу ! синтезу цих передач за основными показниками наванта-дувальноГ здатност! для привод!в машин промислового транспорту.

Тв!рна ;оверхня (!нструментальна рейка) з використан-ням (3.2) мае р!внянн*

де » - координата вектора , р -ку?

нахилу зубц!в рейки (величина зм!нна). Визначен! основн! геоиетричн! характеристики поверхн! (6.1). При досл!дженн! верствтного зачеплення одержан! значения в!дносних ивид-костеЯ, р!вняння зачеплення. Р!вняння поверхн! зачеплення мае вигляд

х-Г(Д), У--ЛС056, ________

1 ч

Розроблена геометрична теор!я поверхонь зубц!в колес, що нар!заються.При цьому визначен! коеф!ц!тнти квадратичних форм поверхонь эу6ц1б, л1н!Г контакту зубц!в, нормальн! кривини в заданих напрямах. Для визначення кривин одержан! р1вност! А^.У+В^'+Сх

Дв Вх • СХ » Ак » ^х ' С* " ие зчлелать в!д друго!' пох!дноГ функц!!' ^ . Сп1Рв!дношення вигля-ду (6.3) використан! при синтез! цил!ндричних передач за заданоп кривиною поверхонь губц!в одного з кол)с пари, що зачеплюеться..,

Дослгджен) основн! геометро-к!нематичн! показники на-вантажувальноГ эдатност! експлуатац(йного зачепленш, Лвидк1сть ковзання експлуатвц!Иного зачеллення дор1вню8 (едтова швидк!сть Л?, = г/сек.).

Ц - передаточне число передач!. Сумарна швидк!сть руху точок контакту в непрям! 1ерпендикулярному контактним л!н!ям, мае значения

* {[(^ШО-^'^^'^Г (б-5)

ут » - пох!дна Дг ; Кп - криви-

а кривоГ. При р!вност! пул» чипельника виразу (6.5) су-врна швидк!сть дор!внюе нулю. Одержаний при цьому вираэ икористовуеться для визначення особливих точок контакту зачепленн1. Для визначення кута м!ж вектором 1

«онтактноо л!н!ею одержана залежн)сть

> $ — кут м!ж вектором в!дносно!' швидкост! I контактною

л!н!ею. 3 (6.6) виходкть, що ^ =9,5зС при ^=01 при piBHocri нулю виразу з ф!гурних дужках знаыеннкка (6,1). ДоелJджема пвкдктсть руху точок контакту в напрями шаидкост! ковзання i визначен! питом! ковзання

_Mí___±1у

де R| - рад!ус перв1ского цшпндру ( i » I - шестери!,

i = 2 - колеса; верхн!й знак вхдноситься до шестерн!» ни-" !й - до колеса). Якцо вираз в фхг^'рнкх дужках дор!внюз нулю, питоме ковзання дорхвнюе неск!нченност!, то св!дчить про налвнгсть особливих тсчок на робочих повррхнях зубц!в.

Заедена кривима робочих п<*черхонь эубц!в для загального випадку was значения

(б.э)

-¿i.KtOsin^HR,- It '

Локалько-поверхневи/t контакт зубц!в ( Х1Р =0) можливий при plBHOcTi нулю вирапу в ф!гурних дужках чисельника (6.8) i эабезпечуеться в перер!зах зубчатого в i кця при j> =0, Проф!ль вих1дного контуру 1нструменту пови-'ен бути окресле-ний дугою кола з центром на початков i й прям!й. Одержан! сп!вв!дношення для визначення довлшни контактноГ л!н!Г зуб-ц!в в робочому зачепленн!, коефщ!ент1в проф!льного i осьо-вого перехриття, умов п!др!зан.»я 1 загострення зубц!в, кое-ф!ц!ента навантаження. Результата досл1джень використан! при визначбнн! параметр!в високонавантажених передач редук-тор!в привод!в шахтних стр!чкових конвейер!в типу КЛ i ЛКУ, а також при визначенш основних геометричних параметр!в восьми mnopo3MípiB редуктор!в з зачепленням Нов!кова для привод!в елеватор!в, ланцвгових конвейер!в, п!дживлювач!в i

!ншгх машин, пю експлуатуютъся на вуг.'.езбагачувальних фабриках.

Представлен! вищо сг^ввгднотення косять загалмшй характер 1 можуть бути винористан! при анал!з! в!домих 1 нових вид!в цил!ндричних передач зацеплениям. Бонн моадть бути винористан! для синтезу норих р^зноввдтв цилищричних передач, . шляхом энаходжеиня фуккцН» £ , ^ асо У^). ПР'И за~ даних геометро-к1нематичиих показя1'ках навактажувальноГ эдатност! передач! чи гесметричн'й характеристик зачег.лен-ня. Сп!вв!дношення (б.Г) - (6.8) можна розглядати як дифе-ренц!йн! р!вняння при заданому показнину навантаяувяльноГ чи геометри«Н1П характеристик зачеплення. Розв'язок цих р!внянъ визначае геометр!» тв!рно!' поверхн! !, отже, пер-в!сний контур р!жучого ¡нструменту. В робот! приведен! ди-ференц!йн! р!вняння для синтезу передач за л!н!ями зачеплення, за в!дносною ивидк!стп, дан1 приклади розв'язк1в цих р!внянь. Розглянуто синтез цушндричних передач за л1н!еп контакту зубЦ1в, ! одержан! диферекц!йн! р!вняння для цього синтезу.

Розроблено метод синтезу цил!ндричних пере^ч за зада-ними для двох випадк!в:' вкладку, коли задан! фучц!Г У

а при синтез! визанчанть функц!п,' наприхлад,у випядку, коли задан! Ф*нкц!Г Я.), а при си-тез!

зизначають, наприклад, функцию 20("УД. В першому випадку дафореипММ р!»нятш зведен! до вигляду

л * П-Н^у-ЬЧФ* (б.у)

. ^ - Yi * .

де Д*1" - залте-лть п!д п«раиетр!в пере^ч!, заданого показчика щтантпгг;вольно Г здатпост1 ! но змех.ть в!д другох поздно? .-рупии Г ,

'¿> Дй'гоиу зипадяу диференц!лн1 р1вшншя .чаять вигляд

- и + г.У^-А'') • Я^а-А')?* ' (6Л0)

Де А* - залвясить в!д параметр!в передач!, заданого по-казника навантажувально! здатност! I не залежить в!д друго!' пох!дно! функц! Г . В1.кладено порядок синтезу зачеплень з використанням р!внянь 16.У) 1 (6.10), наведен! початковI уыови при розв'язуванн! диференц1йних р!внянь. Розроблеш алгоритми анализу I синтезу.цил!ндричних передач носять загальний характер ! молить стати основою створення САПР передач за заданими показниками навантажувальноГ здатност!.

Як окрем! випадки викладеного розроблен! математичн! «одел!, теор!я 1 математичне забей синтезу цил!ндрич-

них косозубих передач 1 передач з вими круговими зубця-ми. Цри цьому визначен1 основн! геокетро-к 1 нематичн 1 показ-ники навантажувальноГ здатност! ! одержан! диференц!йн! р!вняння для синтезу цих передач за основними показниками навантаяувально! здатност!. Наведён! розв'язки диференщй-них р!внянь методом ряд!в з одержанням значень як окрем! випадки викладеного розроблен! математичн! модел!, теор!я 1 математичне забезпечення синтезу цил!ндричних косозубих передач ! передач з арковими круговими зубцями. При цьому визначен! основн! геометро-к!нематичн! показники навантаау-вально!' здатнаст! ! одержан! диференц!йн! р!вняння для синтезу цих передач за основними показниками гавантажуваль-ноГ здатност!. Наведен! розв'язки диференц!йних р!внянь методом р !Д!я з одертанням значень коеф!ц!ент!в ряд!в при задан 'х показнчках навантаяувальноРздатност!.

Синтезовано ряд нових ->вид!ь косозуб: х пубчатих передач, до яких в!дносяться косозуба передача з сталою зведеною кривиною, р!вною зведен!й кривив в полюс! Зичеп-

лення, зубчата передача э сталою сумарною швидк!стю, зубчата передача з р!вними питомими ковзанняш е.гемент! в зубчато? пари, зубчата передача з довжикою л!тГ контакту не мензою величини осьового шагу. Сстання явллеться предметом винаходу 1 впровэджеча в редуктор! приводу штовхача вагон!в Сухо-дольськоГ Ц3$.,

Синтезовона ! досл!джена зубчата передача э стало® зведеною кривиноя в дёк!лька раз!в меншого, н!ж в полюс! за-чеплення евольвектно!' передач!. Координати проф1лга перв!с-ного контуру Шструменту (Рис.З) такоГ передач! подан! в вигляд! 1, V

де £ ; С - стала; с*. - кут проф!лго !истру-

менту; X - зведена кривина.

Дослхдження цих передач показуготь, цо 1Г геометро-к!-иеыатичн! показники суттево вище, н!ж передач! з евольвент-ним зачепленкям. Зведена кривина синтезоаано! передач! у чотири-п'ять раз!в кенша, сумарна швидк!сть в 2,5-3 рази б!льпа, а питом! ковзання в 5-8 раз!в мени!, н!ж в евольвентно! передач!. Передач! рекомендован! для застосування в планетарному ыультишИкатор! подв!йних бурильних колон.

Розроблена методика синтезу передач з арковими зубцями з замкненоп мкггевога л!н1сп контакту (Рис.4). В таких передачах навактаження на зубц! сприймаеться об'емом иастила, 40 м!ститься в замкненому контур!. Перз!сний контур р!дучо-го !нструменту передач знайдено у вигляд! функц!Г

^г Ьи^Н^^^*^^)' (6.К)

Де К3 - коеф4-ц!ент; Ш - модуль; - а » Н - швос! ел 1 пса, яким окреслена л1н!я г.ачеплення передач! н торцевому перер!з!.

И-ода,-?^ У19' / /

/

\/т. - / "0,5 / 1

/1 51т1п-0А9т

\/т

0,5 0

"Д5 -1

«ад»-«'"' / /

/

У„/т - 1 Г -0,5 1/ 1

/ г $*-<,»>,

Хк/т

0,5

О

-0,5 -1

Рис.3. Скнтозоаа!« ароф1Л1 лерздсного контуру цилщдричню; эубчатих гередач.

-2-1 0 1 Ь > 4 5 6 7 г 9 «о

2/

Рис.4. Заукнут1 лхнП контакту эубцга синтсзованоТ ция1ндрочноХ зубчато! передо.ц.

Ур 0 - 0,5 0,5 о -0,5 ур о "0,3

Рис.5. Синтезован!'проф1Л1 зубпхв цилхндричного прямозубого колеса глобоТяноТ перспачх.

Передача являеться грэдметом налоги винаходу, Бона все-1 !чно досл1дж.е^а за.основчиии похазниками навантатсувально!" ' датност!. Б результат! досл!диень встановлено, що в npoqaci ачеплення конгури плодники контакту 2убц1в эменшуються, за~ ишаючись оомежен'лмк апмкнеиою л!н!е» контакту. Сумариа . -вида 1 сть в зкчелленн! такну передач в 5-6 раз!в б!лыга,';н!я : евольвентних, а заедена кривина в 2-3 рази (а в частин! \ ' ' оля зачеплення в 15-20 раз!в менам), н!ж в евольвентн!й ne-едач1, питом! ковзання прислкзно дор!вототь значениям в вольвентн!й передач!. Досл!джен! специф!чн! показники пе-едач з замкненини л!н!ями контакту (периметри .! площа амкнено! площинки, об'ем эаыкненоГ порожнини, середн! вит-ати ыастила через замкнений -контур. Ц! передач! розроблен! упроваджен! в редуктор приводу перевертача вагон!в Сухо-.ольсько! ЦЗФ. Наведен! приклада синтезу цил!ндрмчних обетах передач з двоякоопуиовггнутими зуйцями.

£'озд!л 7. Синтез, розройка ! досл!даення високонаван-•аженнх передач з прямозубим цил!ндричним колесом для привоев ыагган промислового транспорту.

Еякладаеться математичне забезпечення синтезу ! анал!-у з^бчатих передач, до складу яких входить прямозубе коле-о як елемент зубчатоf пари. Одержан! результата ыокуть оу-■и застосован! при синтез! гиперболоГдних передач зовшш-iboro зачеплення, глобоГдних передач з прямозубим колесом, [и;лндричних передач э'слн 1шнього ! внутр!шнього зачеплення, (ил!ндро-кон!чних передач (див.табл.1). Досл!дхено ста юч-ie i робоче зачеплення та-их передач з одержанням уэагаль-1ених математичних .залежностей д~л визнгчения основних по-:азник!в навантажувальноГ здатност!: в1дносноГ ивидкоог! в тчепленн!, сумарноГ швидкост! ру..у точек контакту, зведе-

ноГ кривини, питомих ковзань, кута м!ж вектором в! дносно!' шег.д;:ост1 i контактно» д!н!сю, коеф!ц1ент!в перекриття ча !н.

Розроблено метод синтезу високоновантажених передач эа основнкми показниками навантадувально! здатност! э одер-жанням необх!дних диференц!йнизс р!внянь для визкачення геометр!!' зуощв прямозубого колеса эа задании або екстремаль-ним показником навантайчувальноГ здатност!. Одержан! дифо-ренц!йн! р!вняння «ають вигляд

а" Г8Д^ (t~V0Sl>[IHfi)83 (7л>

J, J!lIJSilnJ 5(ПфГ AllsC05j coscp-(i- IjfOiJ^fj-Rji де f , f" - нев!дома функц!я ! tf'noxtAHl;

rut *

Fj - параметр, kjo эалежить в!д показника навантакувальноГ здатност!; i„ - передаточне в1дношення; JS - параметр; J - кут перехрещенкя осей кол!с; Rt - рад!ус прямозубого колеса; (р^ - кут повороту прямозуоого колеса.

Бикладено порядок розв'язку диференцШних р!внянь (7.1) з заданиям початкових умов 1 облает! на поверхн! зачеплення, де в!диукуеться пей розв'язок.

3 застосуванням р!внянь (7.1) виконано синтез глобоГд-ннх черв'ячнгас (гвинтових) передач за максимальною сумарнов швидк{стю руху точок контакту робочих поверхонь зубц!в. Одержан! ппи цьому проф!л! зубц!в представлен! на рис.5. Синтезовона глобоГдна передача проанал!эована за основнимк показниками навантаг^вальноТ здатност! i за критер!еы заТдан-ня. При цьочу встановлено, то в raid Я передач: в!цсутн! зви-чаЯн! вузлов! точки контакту, контгктн! л!н!Г перпдндикуляр-н! чи майже перпендикулярн! вектору ь! дносно i' швидкост}. ;.'а-вантаження заГдання синтезованоГ глобоГдиоТ передач! э пря-мозубим колесом' приолиэно в дпп ;:ази перевдяр/е ц=Я по>т.аачик

для евольвентноГ черв'ячноГ передач!. Синтеэована передача застосована в редуктор! РЧЗб-6 приводу технолог1чноГ л!н!Г.

_Е2ЭА13~§.ь Експериментальн! досл!дження 1 впровадження в промисловий транспорт синтеэованих передач зачепленням.

Стисло викладапться результат« експеримент1в по вияв-ленкп иавантажувальноГ здатностх синтезованих ! розроблених з використанням одержаних в робот! рекомендаций передач зачепленням ! редуктор!в. Зокрема за рекомендац!ями дисертан-та I за Пого участи розроблено, випробувано ! упроваджено в сергйне виробництво на Луганському завод! !м.Пархоменко десять типорозм!р!в цил!ндричних редунтор!в 4 зачепленням Нвв!кова. Вони використовуються в приводах конвейер!в, елеватор!в, п!дживлювач!в ! !ниих машин промислового транспорту в шахтах ! на збагачувальних фабриках. 1х застосу-вання дозволило змёнотти габариты! розм!ри привод!в тран-спортуючих машин в 1,5-2 рази.

Проведен! лабораторн! I промислов! випробування черв'Яч-них передач, синтеэованих за м!н!мальною зведеною кривиною робочих поверхонь. Встановлено, що Гх навантааувальна здат-ц!сть з умови заГдання робочих поверхонь черв'ячного колеса в 1,6-1,8 раз!в б!льша, а КЦД редуктора в 1,1-1,18 раз!в ви-щий, н!ж черв'ячних передач з арх!мвдовим черв'яком. Редук-тори Г*}36-6 з такими передачами ^провадкен! в приводи технолог !чних л1н!й Луганського верстатобуд!вного заводу, но дозволило зб!лбшити довгов!чн!сть привод!в в 1,5-2 рази.

Всеб!чно експериментально досл!джен! синтезован1 зэ максимальною сумарною пшидк1стя в зачепленн! глобоГдн! черв* . ячн! передач! э прямозубим цил!ндричним колесом. Результата, експеримент!в п!дтвердили теоретичн! положения про виооку на-вантажувальну здатн!сть таких передач. Навантажеь-я заГдання

для цйк передач в Г,5-И рази виче, Н1к для черв'ячних передач а йвольвентним черв'яком, Едаегься такой п!двищити ККД редуктора не 5-1да. Ц1 передач! упрова^иен! в приводи техно-лог!чних л!н!й Луганського верстатобуд'.вного заводу. Довго-в!чн1сть передач редуктор!в эб!льшена в 1,5-2 рази.

Проведен! експериментальн1 досл!дження по виявленнп навантавдвальноГ здатност! сиитезованих цил!ндричних зубчатая передач э прковимм зубцями з эямкненими лгн!ями контакту. Встановлено, цо так! передач!, ыггачн високий ККД зачеп-лення, допускапть навантаження в 1,3 рази б!льше, н!и передач! з арковиии зубцями евольвентного профглю. Передач! в привод!! вагоноперевертача Суходольсько! ЦЗФ Лугансько! облает!. Довго11чн1сть зубчатих колес при цьому п!двищена в 107-255 рази. Розроблен!, виготовлен! ! впроваджен! в редук-¥орк привод!в штовхача вагон!в (Суходольська ЦЗФ ЛуганськоГ обл.) эуйчат! передач! Нов!кова з майке л!н!йним контактом зуйц!в, синтезован! з використанням рекомендац!й дисертац!Г. Довгов!чи!сть зубчатих колес редуктор!в п!двищена в I„5-2,5 рази.

Проведен! також широк! проектн! ! екгпериментальн! робота з досл!дженням навантаяувально!" эдатнос?! сиитезованих глобоГдних гвинтових зубчатих передач. Встановлено» то на-вантакеннй захдаиня цих передач в 1,7-1,8 раз!в вище, н!ж гвинтових передач з евольвентними колесами. При цьому за-безпечуеться п!двмщення ККД передач! на 7-10^.

£ГА ТПГВ'Ч Б Н Н Я

В дисертац!йн!й робот! створен! ! реал!зован! нов! теорий!, аатемастчн1 модел! та алгоритми синтезу передач за-чепленням з високою навантажувальною эдатн!стю„ п!двищеним ¡301, мекпою металом!стк!стю для привод1в машин промислового

транспорту та привод!в ¡еших машин.

Наукове значения робота заключаеться в роэробц! мэто-д!в синтезу високонавантяхених передач зачепленням з пара-лелытими, перетинаючими, перехресними осями аачеплених ко-л!с по встановленим показникам навантажувалыю!' здатност!.

Основн! висновки та результата роботи, витчхаюч! ¡з наукоэого доел!дуення:

1. Створен! матемагичш модвлг ! алгоритм« синтезу

по показникам кавантаяувально! здатност5 високонавантмених передач зачепленням з гел!ко!днэв тв!рпою поверхною, передач з прямозубим цил!ндричним колесом, цил!ндричних зубча-тих передач, нар!эаних реечним 1нструментом для промислово-го транспорту.

2. Розроблена теоргя I створена матемятична модель зачеплень на баз! обв!дно! багатопараметричноГ (б!льше двох) с!м'Г поверхонь, в самому загальному вигляд! в теор1Г зачел-лення^ створен! алгоритаи для досл!дження геометро-к!нематич~ них показник!в таких зачеплень.

3. Розроблена теор!я узагальнено! тв!рноГ инструментально!') поверхн!, ! на Г!" основ! створена загаль-а теор!я синтезу передач зачепленням з перехресними осями зачеплених кол!с по показникам навантавувальноГ здатност!.

4. Синтеэован! ! досл!джен! по показникам навангя^У-вальноГ здатност! нов! високонавантажен! передач! зачепленням з гел!коГдальною тарной поверхнею.

?Г,1. Виконан! анализ 1 досл!дження нових гло^дних гвин-тових зубчатих передач, еинтезоввн! по мпксималыюГ швиг> кост! точок контакту. Анялхзом встановлено, то по критер!ю заГдання Гх навантяжувальня здатн!сть в два рази вище, н!к

евольвентнкх гвинтових передач.

1.". Синтезован! ! досл!джен! нов! черв'ячн! передач! з цил!ндричним черз'яхом по м!н!мальноГ зведеноГ кривин! по-верхоиь, цо зачеплюються. Передач! мають значения критер!Гв иавантажувальноГ здатност! в 2,3...2,7 раз!в б1льше, н!ж Гх значения для черв'ячноГ передач! з архЫедовим черв'яком. Вони впроваджен! в черв'ячнему редуктор! РЧЗб-6 привод! в. технолог1чноГ л!н!Г. ' •

д.З. Створен! нов! р!зномат!тн! високонавантажен! чер'яч-н! передач! без подв!йного контакта, э в!дсутн!стю в межах робочоГ д!льниц! поля зачеплення точок контакта э нульово» сумарноп евидк!стю 1 нульовиы кутом пом!ж вектором в!днос-ноГ швидкост! ! контактною л!н!вю. Ц! передач! е предметом винаход!в дисертанта.

5. Синтезован! I досл!джен! ной! високонавантажуваль- • н! цил!ндричн! зубчат! передач!, до яких в!дносяться: ко-соруб! передач! з пост^йноп.зведеноп кривинов робочих по-верхонь; зубчат! передач! з пост1йною сумарною швидк!стю точок контакту в межах поля зачеплення; зубчат! передач! з однаховими питомими ковзкостяыи елемент!в зубчатоГ пари; зубчат! передач! з пост1йнов зведено» кривиноо в к!лька раз!в менше, н!ж в полос} зачеплення евольвентноГ передач!; зубчат! передач! з дв!ч1 оцуклоугнутими эубцями; зубчат! передач! э арковими зубцяыи ! замкнутими миттевими л!н!я-ми контакт робочих поверхонь. Дв! останк! передач! е предметом винаход!в дисертанта. ,

5'Л. використанням отриманих я дисертац!Г ре&ультат!в: - розроблен! I впроваджен! в ви^обнидтво цил!ьдричн! зубчат! передач! редуктор!в привод!в вахтнкх конвей;р:в КЛ ! ЛКУ. Гебаритн! розм!р1. реа,ултор!ь тютек! и 1,1-1,3

рази в лор!внянн! з редукторами евольвентного зацепления. Рекомендац}Г дисертанта використан! при розробц! восьми ти-порозм}р!в двох- } трьохступеневих редуктор!в з зачепленням Нов!кова для привод!в конвейерхв, елеватор!в, яотлювач!в та 1шпих вуглезбагачугачих машин. Габяритн! розм!ри привод!в при цьому зменшен! е 1,5-2 рази;

- розроблен! для редуктор!в привод!® итоьхач'в вагон!ь цил!ндричн! зубчат! передач! з довженоп л!н!й контакту зуб-ц!в не менш осьово? в!дстан!. 1х впровадження дозволяв зб!льшити довгоч!чн1сть зубчгтих передач в 1,5-2,5 рази;

- розроблен! цил!ндричн! зубчат! передач! з сталою зведеною кривинош робочих поверхонь для мультипл1катора привода подвШгих свердлильних колон з розрахуш.овою контактною м!цн!стя в 2,5-3 рази б!льшою, тж передач з еволь-вентнта зачепленням;

- розроблен! цил!ндричн! зубчггп передач! ь арковими зубцями 1 замкнутими миттевими л!н1ями контакту робочих поверхрнь. Ц! передач! впроваджен! в редукторах привод!в пе-рекидача вагон!в, то дало змогу зб!льшити довгов!чн!сть передач в 1,7-2,5 рази.

6. Синтезован! ! досл!джен! нов! глобоГдн! черв'ячн! передач! з прямозубим дил!ндричним колесом по максимально чвидкост! ргуху точок контакту робочих поверхонь. Так5 черв'яч-н! передач! машть в два рази б!льше, розрахунвовий критер!П заГдання, н!ж черв'ячн! передач! з евольвентним черв'яком. Передач: впроваджен1 в редуктор РЧ36-6 привода технолопчноГ л!н!!*. Довгов!чн!сть передач! зб!льшена в 1,5-2 рази.

7 . Проведен! лабораторн! досл!дження досл!дних зразк!в синтезованих зубчятих та черв'ячних передач для привод!в машин промислового транспорту. В результат! експеримент!в вста-

новлено:

- синтезованч глобоГдна черв'ячна передача з цилtндрич-нкм прямозубим колесом мае в 1,5-2 рази 6iльше навантаження заГдання i на 5-ЮТ вище КВД в пор!внянн! в черв'ячною передачей з архгмедовим.черв'яком;

- синтезоваиа черв'ячна передача з оцуклим профилем витк|в черв'яка мяз навантаження заГдання в 1,6-1,8 раз!в б!льше. а ККД в 1,1-1,18 pa3iB вище, н1ж черв'ячна передача з арх!медовим черв'яком;

- навантажувальна здат^сть синтезованих цил!ндричних зубчатих передач з коловими арковими зубцями { замкцутими миттевими л1н$ями контакту в 1,3 раза б!льше, н!ж передач з

коловими арковими зубцями евольвентного зачеплення;

- синтезована цил1ндрична зубчата передача з сталоп зведеною кривиною робочих поверхонь зубщв в межах поля зачеплення дозволяе приблизно вдв!ч1 зб1льшення 1з умови контактно Г м!цност1 переданого навантаження.

Таким чином в дисертацГГ розпрацьован! нов1 р}шення i узагальнення з великоГ науковоГ проблеми, реал1зац1я яких забезпечуя! зб!льшення ресурса i передавасмих навантажень зубчатих передач в приводах машин промислового транспорту та приводах 1нших машин. Виконанг теоретичн! розробки по значностГ та ступени узагальнення е вагомим кнеском в роз-виток науковоГ reopiГ самих розповсюджених пер.дач - передач зачепленням.

OCHOBHi ПОЛОЖЕНИЯ ДИСРРГЛДЫ' 0roraiiK0BAH0 У ПР'-'ЭД:

I. Величко Н.И., Третьяк , Шипов В.П. Глобоидные винтовые зубчатие передачи // Монография. Длп.УКРНикнт1*

1968-Ук d9, Киев. 1939.-170 с.

2. Подройко В.П., Шишов В.П. Червячные передачи с экстремальными. показателями нагрузочной способности //Монография. Деп. УКРМиинти, № 1033-УнвЭ, Киев, I9d9.-244 с.

3. Витренко А.Н., Шишов В.П., Третьяк А.Е. К исследова-нч» зубчатых передач, нарезанных долбяком // Вопросы проектирования и исследования механизмов машин и автоматов. Новочеркасск. 1977.-с.23-27.

4. Шишов В.П. Модернизация приводов транспортных машин // Механизация и автоматизация цехового транспорта. Тематич. сб., ГООЫГИ. М.: 1962, вып.5>-с.З-1Б.

5. Ильченко А.Я., Дэрбасов Н.М., Шишов В.П. Освоение и знедрение передач Новикова на Луганском заводе им.Пархомен-to // Зубчатые передачи с зацеплением Новикова. Гематич.сб., (.: ВВИА им .Жуковского, i960, вып.1.-е. 4-25.

6. Лагутин С.А,, Лузина В.М., Шишов В.П. К исследованию ачественных показателей цилиндрических передач с замкнутыми иниями контакта // Конструирование и производство трапепорт-ых машин. Харьков. Из-д-во Харьков,ун-та. 1980, вып.12-е. 0-34.

7. Шишов В.П. 0 влиянии параметров зацепления на изломаю прочность зубъев круго-винтовых' передач // Угдеобогати-;лоное оборудование. Труды института. М.: Недра, 1965,

.1.-с Л 91-201..

8. Севрюк В.Н., Шишов В.П., Скляров А.Е. К исследованию ометрии цилиндрических передач с круговыми зубьями //Науч-9 основы проектирования машин и прогрессивной техники, рьков, 1971, ]» 15.-с. 69-75.

9. Чесноков В.А., Шишов В.П., Берлин В.М. Определение ивизн и главных направлений огибающей П - параметрическо-

го семейства поверхностей // Изв.вузов. Машиностроение. 1974, № 5 -с. 62-66.

10. Чесноков В.Л,, Шитов В.П., Берлин В.М. Определение особых точек на огибающей поверхности для общего случа

// Изв.вузов. Машиностроение. 1973, № 10 -с.69-72.

11. Шишов В.П., Павленко Л.В., Шишова Н.В. Оптимизация параметров червячных передач по величина КПД зацепления // Проблемы зубчатых передач и редукторостроения. Тез. докл. научно-техн.кгнф. Харьков, 1993.-с, 29.

12. «орнева М.О., Шишов В.П. Геоыетро-кинематические показатели передач Новикова с почти линейным контактом зубъев // Проблемы прочности, надежности и долговечности зубчатых передач и редукторов. Тез.докл.респ.научно-техн. конф. Харьков. I99I.-c.d4.

13. Павленко Л.В., Подройко В.Д., Шишов В.П. Реэульта- • ты оптимизации параметров зацепления червячных передач с различной геометрией // 'Гам же.-с.'с35.

14. Шишов В.П. Опыт расчета и проектирования зубчатых передач. Новикова // Проектирование и изготовления передач Новикова. Тематич.сб., Киев. ИТИ, 1962— с. II-23.

15. Шишов В.П. К вопросу определения геометрических параметров цилиндрических передач по заданным показателям работоспособности // Опыт проектирования передач зацеплением. Тез.докл.респ.конф. Харьков, 1974.- с.21

16. Шишов В.П., Каплун A.M., Винокуров Г.Г. Метод синтеза винтовых (в том числе червячных) передач с улучшенными качественными показателями// Теории передач в машинах. Новочеркасск, НПИ, 1931-с. 3817. Шишов В.П., Подройко Л.А. Червячные передьчи с выпуклым профилем витков червяка // Изв.вузов. Машиностроение.

985, }} 5.-с.32-35.

Ici. Шишов В.П., Подройко В.И. Синтез передач эацепла-ием с экстремальными качественными показателями несущей пособности // Вестник машиностроения, I9c35, Ji 8-с. P3-35.

19. Шишов В.П. Об одном методе синтеза зацеплений по аданным показателям качества // Теория и геометрия про-транственных зацеплений. Труды 2-го всесоюзного симпозиу-а. Курган, 1979.-с.45.

20. Шишов В.П., Берлин В.М., Пузина В.М. К вопросу о ачественном синтезе цилиндрических зубчатых передач ранспортных ма-ин. //Конструирование и производство тран-портных машин. Харьков, 197сЗ, вып.Ю,- с.104-108.

21. Шишов В.П., Пузина В.М. К вопросу синтеза цилинц-лческих зубчатых передач с замкнутыми контактами линиями

f Конструирование и производство транспортных машин. Харь-зв. 1979, вып.11.-с.85-90.

22. Шишов В.П. Об одном метода синтеза зацеплений

' Проблемы теории зубчатых зацеплений. Труды всесоюзного шинара. М. : 1971__с.10-12.

23. Авт.свид. 1672039 (СССР). Червячная передача И'ишов В.П., Демин Б.Ф., Подройко В.И. и др. Опубл. в Б.И. 31, 1991.

24. Червячная передача // Шишов В.П., Демин Б.Ф., Под-|йко В.И. и др. Положит.реш. по заявке 4697368/25, 1989.

25. Червячная передача // Шишов В.П., Демин Б.Ф., Поц-йко В.И. и др. Положит.реш. по заявке 4707731/25, 1990.

26. Дозаполюсная передача с зацеплением Новикова Шишов В.П., Зайцев В.Д., шестопал В.П. и др. Положит, ш. по заявке 4^ 386839/2 J, 1991.

27. Апт.свиц.76jô?7 (СССР). Способ обработки зубчатой

передни // Шишов В.П., Каплун A.M. Опубл. в Б.И. К 37, I960.

2Ú. Авт.свид. 806302 (СССР). Способ нарезания глобоид ных червяков // Шишов В.П., Каплун A.M., Толмачев Ю.А. Опубл. в Б.И. » 7, 1931.

29. Авт.свид. 079104 (СССР). Червячная передача //Шишов В.П., Каплун A.M. и, др. Опубл. в Б.И. If 41, 1961.

30. Авт.сви". 96547 (СССР). Способ нарезания конических колес // Шишов В.П., Капйун A.M. Опубл. в Б.И. № 30, 1932.

31. Авт.свид. 975264 (СССР). Способ нарезания зубчатых колес // Шишов В.П., Каплун A.M. и др. Опубл. в Б.И. » 43, 1982.

. 32. А- т.свид. 983349 (СССР). Глобоидная передача // Шишов В.П., Каплун A.M. и др. Олубл.в Б.И. » 47, 1982.

33. Авт.свид. 715057 (СССР). Зубчатая передача // Шишов В.П., Лагутин С.А., Г,узииа В.М. Опубл. в Б.И. № 6,1980.

34. Авт.свид. 1227860 (СССР). Червячная передача // Шишов В.П., Подройко В.Й. Опубл. з Б.И. № 16, 1986.

35. Авт.свид. 456766 (СССР). Привод цепного конвейера // Шишов В.П., Севрюк В.Н. и др. Опубл. в Б.И. № 2, 1975.

36. Авт.свид. (СССР). Зубчатая передача // Шишов В.П., Утутов Н.Л, Опубл. в Б.И. * 9, 1983.

37. Авт.свид. I037721 (СССР). Зубчатая передача //Шишов В.П., Утутов Н.Л. Опубл. в Б.И. * 15, 1934.

38. Авт.свид. I17d9d4 (СССР). Червячная цилиндрическая передача // Шишов В.П., Утутов Н.Л., Шишова Н.В.-Опубл. з .Б.И. » 5, 1985.

39. Авт.свид. 904420 (СССР). Червячная передача //Шишов В.П., Шевченко C.B., Подройко В.й. Опубл. в Б.И. S 5,198

40. Зуй B.C., Утутов Н.Л., Шишов В.П. Геометрия цилиндрических передач с двояковнпукло-вогнутыми зубьями// Дел. УКРНиинти, Р 63-Ук8б, Киев. 1У86. - 10 с.

41. Морневп М.О., Шишов В.П. Об исходном контуре до-заполюсной передачи с зацеплением Новикова// Деп.УКРНиинти, № 1Ж7-УКУ2, 1УУ2:-13 с.

42

АННОТАЦИЯ

Шишов В.П. Теория, математическое обеспечение и реализация синтеза высоконагруженных передач зацеплением для промышленного транспорта.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальностям: 05.02.02 - машиноведение и детали машин, 05.21.12 - промьшшеннй транспорт. Восточноукраинский госуниверситет, Луганск. 1994.

Проведена теоретические и экспериментальные исследования новых высоконагруженных передач для промышленного транспорта, со -зданных на основе нового метода синтеза геометрии их рабочих поверхностей. Установлено, что эти передачи имеют в 1.5-2 раза более высокую нагрузочную способность и на 5-102 повышенный КПД. Осуществлено промышленное внедрение разработанных передач.

ANNOTATION

Shishov V.P. Theory, rcathematlcal maintenance and realization of highloaded gear transmissslons synthesis by an engage - ment for industrial transport.

Dissertation on competition of an academic degree of doctor of technical sciences on specialities: 05.02.02 - science of machines and machine components. 05.22.12 - Industrial trans - port, East-Ukrainian State. Lougansk. 1994.

The theoretical and experimental investigations of new higf-loaded gear transmissions*by an engagement for industrial transport to be created on the basis of the new method of syntesis of their working surfaces geometry have been carried out. It is established that the gearings have 1,5-2 times higher loading ability and 5-П per cent heightened efficiency. The industrial introduction of gear transmissions to be worked out has been realized.

Ключов! слова: привод, проми. ..«ий транспорт, коньейер. син-1ез. робоча поверхня. поле зачеплендя.