Sprzęt Novikov: GOST, projekt, zastosowanie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Wiele mechanizmów ruchomych jest zaprojektowanych w taki sposób, że przeniesienie energii bezpośrednio z urządzenia napędowego do organu wykonawczego jest niemożliwe. W niektórych sytuacjach silnik i napędzane urządzenie są konstrukcyjnie oddalone od siebie i przesunięte względem siebie. W innych przypadkach energię należy najpierw przekonwertować: zmniejszyć lub zwiększyć prędkość obrotową silnika, zmienić kierunek obrotów lub zmienić ruch obrotowy na translacyjny.

Wtedy potrzebne są pewne mechanizmy pośrednie, aby przenieść lub przekształcić tę energię. Jednym z głównych elementów wykorzystywanych do tego celu są koła zębate. Znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie wymagane jest znaczne przenoszenie mocy przy zachowaniu kompaktowego urządzenia i długiej żywotności – niezależnie od tego, czy jest to skrzynia biegów samochodu, kołowrotek wędki czy turbina wodna.

Jakie są transfery

Istnieje wiele odmian narzędzi. Są one klasyfikowane według następujących kryteriów:

• kierunek przenoszenia ruchu - cylindryczny, ślimakowy,stożkowy;
• strona koła, na której wycinane są zęby - uzębienie wewnętrzne lub zewnętrzne;
• kierunek zębów - prosty, ukośny, chevron;
• kształt zębów - przekładnia cykloidalna i ewolwentowa, zaręczyny Novikova.

Przekładnia cykloidalna

Ta technologia została opatentowana w 1931 roku przez niemieckiego inżyniera Lorenza Brarena. Niestety ma to spore wady.

1. Trudne w produkcji - każde koło jest cięte oddzielnym narzędziem do cięcia kół zębatych.
2. Niezwykle wysoka czułość na zmiany w odległości od środka. Innymi słowy, ten rodzaj zaangażowania wymaga najwyższej precyzji w produkcji i montażu, a w przypadku najmniejszego uszkodzenia mechanicznego zawodzi.
3. Trudności w naprawie spowodowane brakiem standaryzacji takich zadań.

Zaletą tej przekładni jest to, że naprężenia w miejscu styku zębów są znacznie zmniejszone dzięki ich zaokrąglonemu kształtowi, co skutkuje większą trwałością części.

W rezultacie połączenie cykloidalne znalazło zastosowanie w dość wąskiej dziedzinie przemysłu - w produkcji zegarków i innych precyzyjnych przyrządów, niektórych typach kompresorów i pomp.

Typ ewolwentowy

Ten typ zęba został zaproponowany przez słynnego mechanika i matematyka Leonharda Eulera w 1760 roku i jest najczęściej stosowany w przemyśle.

W parze kół zębatych część o mniejszej średnicy jest zwykle nazywana kołem zębatym, a część z dużą kołem. Wewolwentowe połączenie, zęby mają profil z wypukłymi krawędziami. To samo dotyczy zarówno przekładni, jak i koła. Z tego wynika główna korzyść ekonomiczna przekładni ewolwentowej: niska złożoność produkcji części przy zachowaniu wystarczającej dokładności i odpowiednio wysokiej wydajności. Koła te nie wymagają skomplikowanego sprzętu do produkcji, a ich jakość jest łatwa do kontrolowania.

To połączenie ma jeszcze jedną niepodważalną zaletę związaną z obecnością czynnika ludzkiego w produkcji: zęby ewolwentowe są niewrażliwe na zmiany odległości między środkami, jeśli ich zazębienie nie jest przerwane. Mówiąc najprościej, takie koła „pozwalają” na pewne niedokładności zarówno w produkcji, jak i montażu bez znacznej utraty wydajności.

Również przekładnia ewolwentowa zapewnia przekładniom długą żywotność dzięki temu, że powierzchnie zębów, które mają wypukły kształt, toczą się po sobie. Dzięki temu tarcie powierzchni jest znacznie zmniejszone, czyli zużycie części jest zminimalizowane.

Stworzenie transmisji Novikova

Czasami trzeba przenosić bardzo wysoki moment obrotowy i jednocześnie nie przekraczać określonej wielkości i wagi mechanizmu. W tych warunkach połączenie ewolwentowe może nie być wystarczająco niezawodne - ze względu na duże naprężenia kontaktowe w miejscu styku zębów, mogą one szybko ulec uszkodzeniu.

Z pomocą przychodzi tak zwana śruba okrągłazaręczyny. Został opracowany w 1954 roku przez radzieckiego inżyniera i wynalazcę M. L. Nowikowa. Doszedł do tej decyzji, badając problemy, które pojawiły się podczas projektowania ciężkich, ale stosunkowo powolnych maszyn, takich jak traktory i czołgi.

Ta technika ma dużą masę, która wymaga przeniesienia odpowiedniego momentu obrotowego z silnika przez przekładnię na koła lub rolki gąsienic. Zęby ewolwentowe nie zawsze sprostają zadaniu.

Jakie są korzyści z otwarcia…

Utworzono połączenie, w którym zęby koła zębatego i koła są odpowiednio wypukłe i wklęsłe. Dzięki temu uzyskano znaczne zwiększenie powierzchni styku zębów, ponieważ zęby kół zębatych i zagłębienia między nimi przy kole mają bardzo zbliżone promienie.

W ten sposób napięcie w punkcie styku zostało zmniejszone. Umożliwiło to, w zależności od konkretnych okoliczności, albo znaczne zmniejszenie gabarytów mechanizmu przy zachowaniu wartości przenoszonej mocy, albo przy zachowaniu dotychczasowych wymiarów i masy, znaczne zwiększenie obciążenia połączenia bez obawy o wczesny awaria.

…i jego wady

W przeciwieństwie do połączenia ewolwentowego, w którym stykają się dwie wypukłe powierzchnie, w przekładniach Novikov części wypukłe i wklęsłe po połączeniu tworzą niemal integralną całość. Dzięki temu znacznie wzrasta tarcie między zębami, wpływając na ich trwałość. Chociaż w przypadku maszyn wolnoobrotowych, dla których początkowo iopracowano okrągłe połączenie śrubowe, ten czynnik nie jest tak ważny.

Ponadto ta konstrukcja, podobnie jak przekładnia cykloidalna, stawia wysokie wymagania co do jakości wykonania i dbałości o montaż, ponieważ naruszenie odległości między środkami może prowadzić do katastrofalnych konsekwencji.

Przed Novikovem podjęto już liczne próby ulepszenia projektu starcia, ale tylko on zdołał opracować opłacalną technologię. Po kilku ulepszeniach został wprowadzony do wielu branż.

Doskonalenie wynalazku

Istnieją w sumie dwa rodzaje linków Novikov:

• z jedną linią dotykową (może być prepolarny i polarny);
• z dwiema liniami dotykowymi (dozapole).

W pierwszym typie zęby koła zębatego i koła mają tę samą krzywiznę na całym konturze. Przy połączeniu biegunowym profil koła napędowego jest wypukły, a koło napędzane wklęsłe. Z prepolarnym - odwrotnie. Związek ten został bezpośrednio opracowany przez Michaiła Nowikowa, który otrzymał za to Nagrodę Lenina.

Jednak szybko okazało się, że produkcja przekładni tego typu jest technologicznie dość trudna. Ponieważ koła nie są takie same, ale mają różne nacięcia zębów, do wykonania pary kół potrzebne są dwa różne elementy wyposażenia, co nie jest zbyt ekonomiczne.

Rozpoczęły się badania w tym kierunku. Ich efektem był rozwój przekładni dozapoleny, w której zęby koła i przekładni są takie same,ale mają wypukły kontur bliżej góry i wklęsły bliżej podstawy, z płynnym przejściem między nimi. Doprowadziło to nie tylko do ujednolicenia produkcji części, ale również okazało się, że takie koła zębate mają znacznie większą nośność niż połączenia z jedną linią sprzęgania.

Dystrybucja nowego rozwoju

Będąc pierwotnie opracowanym dla ciężkiego sprzętu, w tym sprzętu wojskowego, schemat przekładni Michaiła Novikova zaczął szybko rozprzestrzeniać się w wielu branżach. Ługański Zakład Budowy Maszyn na Ukrainie jako pierwszy na terenie byłego Związku Radzieckiego wyprodukował wyroby w nowej technologii.

inne.

Kraje zagraniczne są również aktywnie zainteresowane tym rozwojem. Japonia rozwija się pod kątem jego wdrożenia w przemyśle motoryzacyjnym, nie pominięto również Anglii i Stanów Zjednoczonych. Wynalazek radzieckiego naukowca może równie dobrze ruszyć na podbój Wszechświata: międzynarodowe organizacje finansują badania nad zastosowaniem przekładni Novikova w promach kosmicznych, sondach i innym sprzęcie.

Sfera zastosowania technologii śrub obrotowych

W większości rozwój ten został wdrożony w następujących obszarach:

• przekładnie trakcyjne różnych ciężkich pojazdów - trolejbusy, autobusy, tramwaje, helikoptery);
• zespoły pompowe i inne urządzenia przemysłu naftowego;
• maszyny do wydobycia węgla;
• przekładnie do wciągników i dźwigów jezdnych.

Istnieją również specjalne łożyska wykonane przy użyciu przekładni Novikov, które mają trzykrotnie większą nośność niż łożyska konwencjonalne.

Produkcja kół zębatych Novikov i dokumentów regulacyjnych

Opracowano specjalny sprzęt do cięcia zębów w produkcji zaręczyn Novikova - frez. To narzędzie ma dość wysoki koszt, ponieważ dokładność wytwarzania kół zębatych wymaga wysokich wymagań. Niewielkie odchylenie - i ta idealna harmonia konturów styków, która zapewnia wysoką żywotność przekładni i przenoszoną moc, nie będzie już obserwowana.

Ponieważ jakość samych zębów i frezów do ich przecinania podlega szczególnie wysokim wymaganiom, opracowano odrębne normy państwowe w celu kontroli ich produkcji. Dla samego zaangażowania Novikova - GOST 17744-72, dla narzędzi do kół zębatych - GOST 16771-81.

Nowa zasada wytwarzania zębów, opracowana przez M. L. Nowikowa, została uznana nie tylko na terenie byłego ZSRR, ale także w wielu innych krajach.