Створення гіперболоїдних передач з лінійним контактом зубців на базі спеціальних ріжучих інструментів

Размещено на http://allbest.ru

СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ

05.02.02- Машинознавство

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацiї на здобуття наукового ступеня доктора технiчних наук

Створення гіперболоїдних передач з лінійним контактом зубців на базі спеціальних ріжучих інструментів

Кириченко Iрина Олексiївна

Луганськ - 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Східноукраїнському національному університеті імені Володимира Даля Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант: член-кореспондент АПН України, доктор технічних наук, професор, Заслужений діяч науки і техніки України

Голубенко Олександр Леонідович,

Східноукраїнський національний університет імені

Володимира Даля, ректор

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Грібанов Віктор Михайлович,

Східноукраїнський національний університет імені

Володимира Даля, зав. каф. “Прикладна математика”

доктор технічних наук, професор

Гутиря Сергій Семенович,

Одеський національний політехнічний університет,

професор кафедри теоретичної механіки і машинознавства

доктор технічних наук, професор

Михайлов Олександр Миколайович,

Донецький національний технічний університет,

зав. каф. “Технологія машинобудування”

Провідна установа: Національний технічний університет “Харківський

політехнічний інститут”, кафедра “Деталі машин

і прикладна механіка”, Міністерства освіти і

науки України, м. Харків

Захист відбудеться “22“ 05.2004 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д29.051.03 при Східноукраїнському національному університеті імені Володимира Даля за адресою:

91034, м.Луганськ, кв. Молодіжний, 20 а, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Східноукраїнського

національного університету імені Володимира Даля за адресою:

91034, м.Луганськ, кв. Молодіжний, 20 а.

Автореферат розісланий “19” 04 2004 р.

В.о. вченого секретара спеціалізованої вченої ради Ульшин В.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Створення геометричної теорії гіперболоїдних зубчатих передач другого роду сприяє підвищенню технічного рівня, розширенню можливості застосування передач у різних галузях машинобудування. В техніці доки не вдається виготувати колеса на однополосних гіперболоїдах. Як наслідок гіперболоїдні колеса замінюють на циліндричні і конічні. При цьому виникає торкання крапкового характеру, що приводить до значного пониження несучої спроможності коліс. З таким становищем не можуть змиритись як теоретики, так і практики зубчатих передач. В даному дослідженні за допомогою розробленої теорії отримана гіперболоїдна передача другого роду, що складається з квазігіперболоїдного і циліндричного коліс. В результаті несуча здібність створених передач в 2 рази вище винтових передач, а собівартість їх виготовлення в 3 рази дешевше.

Актуальнiсть теми. Науково-технічний прогрес потребує вирішення задач підвищення економічності, надійності, якості машин і техничних систем. На сьогодні в Україні, яка володіє розвиненим машинобудівним комплексом, виготовляється десятки мільйонів зубчатих коліс. Тому велике значення має удосконалення існуючих і розробка нових зубчатих передач. Одержання гіперболоїдних передач з лінійним торканням є актуальною проблемою дослідників і конструкторів зубчатих передач, так як в цьому випадку збільшується передаючий крутячий момент і несуча здібність порівняно з існуючими в промисловості гіперболоїдними передачами з евольвентним профілем, здійснюваними за допомогою циліндричних і конічних коліс, які приводять до крапкового характеру торкання і в результаті значному зниженню несучої здібності.

Розв'язання поставленої задачі здійснено засобом створення геометричної теорії гіперболоїдних зубчатих передач другого роду і на її основі одержання робочого та гіперболоїдного верстатного зачеплення з лінійним контактом, і на цій базі створення виробляючого обкатного інструменту для виготовлення квазігіперболоїдних та циліндричних коліс. Експериментальні і теоретичні дослідження показали, що обкатні інструменти в даному випадку повинні виконуватись на циліндричній та половині квазігіперболоїдної заготівки зі статичними задніми кутами, рівними нулю.

В незатилованому і гостро незаточеному обкатному інструменті ріжуча грань може розташовуватися під любим переднім кутом, в залежності від оброблюваного матеріалу та його твердості. Таким чином можна до 2 разів зменшити посилення різання і споживану потужність, що веде до економії електроенергії. Крім того, операція заточки стає другорядною. Ріжуче ребро, в залежності від заточки, може приймати любу просторову криву, лише б вона знаходилась на основній виробляючій поверхні, і таким чином точність інструмента буде залежати тільки від точності обробки основної поверхні, що різко знижує вартість інструмента (до 3 разів) і спрощує технологію виготовлення циліндричних та квазігіперболоїдних зубчатих коліс з покращенням чистоти оброблюваних зубців.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводились за планом робіт Східноукраїнського національного університету (тема ГН-15-01, №ДР 01010003278; тема ГН-31-03, №ДР 01030000426); в рамках робіт, проведених Луганським науково-інженерним центром транспортної Академії наук України з ВО “КАМАЗ” (№ ДР 02890023172); на підставі програм науково-технічного співробітництва СНУ з ВО “Луганський верстатобудівний завод” по створенню гіперболоїдних передач другого роду (№ ДР 01860025425); холдинговою компанією “Луганськтепловоз” (договір ГН-101-95 №ДР 1195U015425; ГН-3-96 №ДР 0196U021047); на підставі договору о науково-технічному співробітництві №НТС-П-12-03/3 між АТ “НКМЗ” і ВНУ.

У рамках виконання цих науково-досліджуваних тем автором (виконавцем) спроектовані гіперболоїдні зубчаті передачі другого роду, спроектовані квазігіперболоїдні інструменти, синтезовані досліджувані передачі.

Мета i задачi дослiдження. Метою дисертаційної роботи є розвиток теорії і розробка експерементальних основ створення гіперболоїдних передач другого роду на базі спеціальних ріжучих інструментів.

Для досягнення поставленої мети в роботі вирішені наступні задачі:

- проведення узагальненого аналізу стану проблеми створення гіперболоїдних передач другого роду з лінійним контактом;

-розробка теоретичних основ геометрії і кінематики гіперболоїдних передач другого роду, одержаних спеціальними ріжучими інструментами;

одержання в аналiтичному виглядi геометро-кiнематичнi показників роботи гіперболоїдної передачі другого роду і процесiв обробки зубцiв цилiндричних колiс за допомогою квазігiперболоїдних iнструментiв;

- розробка програмного забезпечення, яке дозволяє прогнозувати якісні показники гіперболоїдної передачі другого роду;

-створення незатилованих і гостронезаточених циліндричних і квазігіперболоїдних інструментальних коліс;

-проведення порівнювального аналізу несучої здібності створених гіперболоїдних передач другого роду і винтових передач.

- розроблення способів виготовлення i обробки основних квазігiперболоїдних поверхней і iнструментiв з неевольвентними профiлями за допомогою циліндричних iнструментiв зі статичними кутами, рівними нулю, на серійних зубофрезерних верстатах без допоміжних пристосувань;

-одержання зубцiв цилiндричних колiс методом обкатки в гіперболоїдному верстатному зачепленні за допомогою квазігiперболоїдного виробляючого колеса при однопараметричному i двопараметричному обгинаннi; гіперболоїдний передача винтовий зубець

Об'єкт дослідження. Процеси у зв'язках геометрії і кінематики сполучених поверхонь в гіперболоїдних передачах другого роду з робочими поверхнями виробляючих коліс та спеціальних зуборізних інструментів.

Предмет дослідження. Функціональний взаємозв'язок між геометричними та кінематичними параметрами створених передач і критеріями працездатності передач.

Методи дослідження. Використовувались загальні методи теорії зубчатих передач зачепленням (при моделюванні гіперболоїдних верстатних зубчатих зачеплень); методи математичного аналізу (при моделюванні досліджуваних зачеплень за допомогою трансцендентних рівнянь, частинних похідних, матричного обчислювання); методи теорії поверхонь і диференціальної геометрії ( при визначенні критерієв працездатності гіперболоїдних передач); методи експериментальних досліджень (при порівняльному аналізі гіперболоїдних передач другого роду і винтових передач); методів виготовлення коліс і інструментів у натурних умовах на заводах.

Наукова новизна одержаних результатiв.

1. Розроблені теоретичні основи створення гіперболоїдних передач другого роду, які складаються з квазігіперболоїдного колеса з неевольвентним профілем та циліндричного колеса з евольвентним профілем.

2. Вперше аналітично реалізовані квазігіперболоїдні зубчаті колеса в просторовому верстатному зачепленні за допомогою виробляючого колеса і на цій базі створення спеціального ріжучого інструмента.

3. Знайдено конструктивні межі існування квазігіперболоїдних зубчатих коліс та інструментів.

4. Дістала подальшого розвитку математична модель гіперболоїдної передачі другого роду, зубчаті колеса якої мають сполучені поверхні зубців з лінійним контактом, коли виробляюча поверхня для одного з коліс співпадає з головною поверхнею парного зубчатого колеса.

5. Проведено дослідження геометричних і кінематичних показників, впливаючих на роботу гіперболоїдної зубчатої передачі другого роду.

6. Розроблено програмне забезпечення, яке реалізує математичну модель гіперболоїдної передачі другого роду, за допомогою якого можна прогнозувати геометричні і кінематичні показники в залежності від заданих входних параметрів передачі.

Практичне значення одержаних результатiв.

1. Результати теоретичних досліджень, одержаних в дисертації, прийняті Луганським верстатобудівним заводом для впровадження верстатного зачеплення і на цій базі створення обкатного квазігіперболоїдного інструмента для нарізання евольвентних циліндричних коліс для трактора “Білорусь” з параметрами мм,. Це дозволило пiдвищити продуктивнiсть нарiзання зубцiв квазігіперболоїдних і цилiндричних колiс в 3-6 разів i довговiчнiсть iнструмента в 2-3 рази (розрахунки порівняльної економіч. ефект. див. в додатках).

2. Одержані в дисертації результати теоретичних досліджень є основою метода для розробки нових зубчатих передач в різних галузях машинобудування.

3. Розроблена методика створення основного квазігiперболоїдного колеса з неевольвентним профiлем, яке маї лiнiйний характер торкання з евольвентною поверхнею зубцiв цилiндричних колiс. Точнiсть нарiзання зубцiв цилiндричних колiс одержаним квазігiперболоїдним iструментом не залежить вiд заточки його в радiальному напрямi i витримуваннi окружних крокiв, як це вимагаїться для iснуючих в даний час затилованих обкатних iнструментів.

4. За допомогою розробленої технологiї в iнструментальному виробництвi верстатобудiвного заводу виготовленi багатозахiднi квазігiперболоїднi фрези i обкатнi рiзцi. Такi фрези i обкатнi рiзцi не вимагають виконання дорогокоштовної операцiї затилування i гострої заточки, тому трудомiстскiсть їх виготовлення скорочуїться в 2 - 3 рази. При виготовленні названих коліс і інструментів реалізовані розроблені автором методи обробки основних квазігіперболоїдних і циліндричних коліс.

5. Результати практичних досліджень, одержаних в дисертації, прийняті на ОАО Луганський ремонтно-механічний завод для заміни гвинтових передач на гіперболоїдні передачі другого роду, які використовуються в зубофрезерних верстатах і спеціальних виробах.

6. Проведені експерементальні перевірки гіперболоїдних верстатних зачеплень на ДХК “Луганськтепловоз”, ОАО Луганський ремонтно-механічний завод, ООО “Париком” , ОАО “Кировський центрокуз” та інших заводах.

Особистий внесок здобувача.

Результати теоретичних і експериментальних досліджень, які виносяться на захист, одержані автором самостійно.

В спільних публікаціях автору належать обгрунтування методології досліджень, сформульовані розрахункові, математичні моделі та визначені геометрія і кінематика гіперболоїдних верстатних зачеплень та гіперболоїдних передач другого роду в загальному вигляді. Зокрема, зроблено наступне:

- визначено експериментально і в аналітичному вигляді для гіперболоїдної передачі другого роду основні квазігіперболоїдні колеса за допомогою циліндричних виробляючих коліс [5, 6, 7, 10, 12, 13, 14, 19, 20, 32, 34];

- одержана гіперболоїдна зубчата передача другого роду на схрещуваних осях з лінійним характером торкання [2, 4];

- розроблені способи нарізання і обробки квазігіперболоїдних коліс і інструментів з неевольвентним профілем за допомогою циліндричних інструментальних коліс без задніх кутів на існуючих зубофрезерних верстатах без допоміжних пристосувань [5, 12, 18, 19, 28, 33];

- одержані в аналітичному вигляді геометро-кінематичні показники праці гіперболоїдної зубчатої передачі другого роду, а також процесів обробки зубців циліндричних коліс за допомогою квазігіперболоїдних інструментів [2, 13, 20, 28, 34];

- аналітично визначені профілі квазігіперболоїдних коліс і обкатних інструментів [3, 16].

Апробацiя результатiв дисертації. Основнi положення і результати дисертаційної роботи доповiдались i одержали схвалення на мiжнародних науково-технiчних конференцiях: "Проблемы качества и долговечности зубчатых передач и редукторов" (м. Харькiв, 1997; 1999; 2001; 2003 р.); "Прогресивна технiка i технологiя машинобудування, приладобудування i зварювального виробництва" (м. Київ, 1998 р.); "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века" (м. Донецьк, 1996, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003); "Теория реальных передач зацепления" (VI-й международный симпозиум. Курган-97. 30 сентября - 2 октября 1997 г. Курган, Россия); на міжнародній науково-технічній конференції - "Проблемы развития рельсового транспорта" (1999, 2000, 2002, 2003 - Крым, Алушта); на міжнародних науково-практичних конференціях "Университет регион" (1999, 2000, 2002, 2003 - Луганск); на науковій конференції професорсько-викладацького складу Східноукраїнського національного університету (2000, 2001, Луганск); на спільному засіданні кафедр "Машинознавство", "Залізничний транспорт" і "Прикладна математика" СНУ імені Володимира Даля; на засіданні кафедри деталей машин та прикладної механіки Національного технічного університету “ХПІ” (Харків), на засіданні кафедри “Технологія машинобудування” ДНТУ (Донецьк); на міжнародній науково-практичній конференції ЗП-2001 “Проблемы качества и долговечности зубчатых передач, редукторов, их деталей и узлов” ( 2-10 сентября 2001 г.Севастополь).

Публiкацiї. За результатами виконаних дослiджень опублiковано 37 робіт, 17 з яких без співавторів, у тому числi: 24 статті у Вiсниках унiверситетiв, 5 статей у збiрниках праць науково-технiчних конференцiй i симпозiумiв, 8 статей у наукових журналах.

Структура i обсяг дисертацiї. Дисертацiйна робота складаїться з вступу, шести роздiлiв і семи додатків. Повний обсяг роботи 274 сторiнки. Список використаних джерел з 227 найменувань на 20 сторінках, 8 додатків на 55 сторінках. Текст ілюстровано 92 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМIСТ

У вступi подана загальна характеристика роботи, визначенi мета i задачi дослiдження, показанi актуальнiсть i новизна теми, поданi основнi шляхи розв'язання поставленої задачi.

У першому роздiлі аналізується сучасний стан проблеми зачеплень на схрещуваних валах, які відносяться до гіперболоїдних передач. Великий внесок в теорію внесли: Апухтін Г.І., Артоболевський І.І., Борисов В.Д., Биковський Л.Б., Васильєв В.М., Васильєва З.Є., Гавриленко В.А., Гапонов В.С., Гессен Б.А., Гохман Х.І., Грібанов В.М., Гутиря С.С., Давидов Я.С., Єфименко А.Б., Єрихов М.Л., Каплун О.М., Колчин М.І., Коростельов Л.В., Крилов М.М., Лібуркін Л.Я., Литвін Ф.Л., Люкшин В.С., Матвєєв Г.А., Михайлов О.М., Моргуліс М.В., Нагорняк С.Г., T. Olivier, Осипова С.Д., Павлов О.М., Подкорітов А.М., М. Сенос, Тімофєєв Ю.В., Третьяк О.Є., Учаєв П.І., Шишов В.П., Шульц В.В., Т. Matsugama та інш.

Визначенню навантажної здібності передач, які розглядаються, присвячені праці Боголюбського К.А., Вільгабера Є.К., Вулгакова Є.Б., Георгієва О.К., Дусєва І.І., Заблонського К.І., Кириченко А.Ф., Кудрявцева В.Н., Любченко А.П., Письманика К.М. та інш.

Великий внесок в розвиток теоретичних та експериментальних досліджень по технології виготовлення зубчатих коліс та інструментів внесли: Антонов О.А., Бармас І.Г., Борисов А.І., Бойко Н.Г., Бохонський А.І., Вітренко В.О., Волков М.М., Гавриш А.П., Гінзбург Є.Г., Захаров Н.В., Зотов Б.Д., Калашников С.Н., Кирсанов Г.Н., Клюйко Є.В., Коган Г.І., Корнілов К.А., Котельников Ю.В., Кухтик Т.В., Ларін М.Н., Лашнєв С.І., Малахов Я.А., Медведицьков С.Н., Перепелиця Б.А., Полоцький М.С., Равська Н.С., Родін П.Р., Рик В.Ф., Сахаров Г.Н., Семенченко В.І., Семенченко І.І., Сидоренко А.К., Струтинський А.Б., Сухоруков Ю.Н., Тернюк М.Є., Трубняков В.А., Фрайфельд І.А., Цвіс Ю.В., Цепков А.В., Шишков В.А., Ящерицин П.І. та інш.

Евольвентнi циліндричні колеса, одержанi в просторовому верстатному зачепленнi за допомогою виробляючих циліндричних коліс, подача яких здійснюється уздовж прямолiнiйної утворюючої цилiндричної заготiвки, мають крапковий характер торкання. З таким становищем важко погодитись. I дiйсно, розвиток методу обкатки привiв до того, що формоутворення колiс можливе i при порушеннi вказаної вище умови, що вимагає обов'язкової подачi iнструмента вздовж прямолiнiйної утворюючої цилiндричної заготівки. В цьому випадку одержуємо принципово iншi колеса i iнструменти з неевольвентними поверхнями. Самим головним ї при цьому те, що колеса та iнструменти одержують в iншому просторовому робочому та верстатному зачепленнi, тобто одержують виробляючим колесом, яке подаїться вздовж прямої, що перехрещуїться з віссю крутiння заготівки.

При цьому для одержання однакової висоти зуба заготiвка iз цилiндричної трансформується в однополосний квазігiперболоїд. При цьому одержанi зубцi на однополосному квазігiперболоїдi при подачi обкатного евольвентного iнструмента вздовж прямої, що перехрещується з віссю крутіння квазігіперболоїдної заготівки, будуть мати одинакову висоту. Дослiдження показують, що одержанi квазігiперболоїднi зубцi торкаються евольвентних зубцiв цилiндричних колiс по лiнiї. Це означаї, що при нарiзаннi квазігiперболоїдних коліс за другим способом Олiв'ї передня грань на цилiндричному iнструментальному колесi, а потiм на квазігiперболоїдному iнструментi може розташовуватись пiд будь-яким кутом, аби рiжуча кромка мала контакт по всiй активнiй висотi зуба, що приймаї участь в зачепленнi. Звідси можна зробити висновки:

-В промисловості зубчаті колеса з евольвентним профілем, змонтовані на валах, що схрещуються, мають крапковий характер торкання. Для одержання лінійного контакту одне з коліс повинно бути неевольвентним. Це неевольвентне колесо отримано новим способом.

-В промисловостi для нарiзання зубцiв цилiндричних колiс з евольвентним профілем використовуються несполученi з евольвентними поверхнями архімедові і конволютні черв'яки. Таке становище пояснюється невмінням як теоретично, так і практично виготувати черв'ячні фрези з евольвентним профілем на евольвентному основному черв'яку. Тому необхідно знайти принципово інші основні черв'яки і на їх основі створити фрези, які будуть сполучатися з евольвентними поверхнями одного з коліс пари, змонтованих на валах, що схрещуються.

- Обкатнi рiзцi i кромочнi шевери повиннi мати рiжучу кромку, яка спiвпадаї з лiнiїю контакту, що практично важко здiйснити. Тому необхідно переходити на принципово нові конструкції виробляючих коліс і на цій базі нові інструменти, основні поверхні яких будуть мати лінійний контакт.

- Круглi шевери, хони з евольвентним профiлем необхiдно коректувати з метою вирiвнювання деформацiї (зсуву) при рiзаннi металу по всьому профiлю оброблюваного зуба, що практично важко здiйснити. Тому необхідно переходити на квазігіперболоїдні інструменти.

Способи виготовлення гiперболоїдних зубчатих колiс на однополосних гіперболоїдах, розроблених різними дослiдниками, ї надзвичайно складними, а головне - нездійсненними. Завідувач кафедрою теорії механизмів і машин МВТУ ім. Баумана Гавриленко В.А. після невдалих спробувань одержати зубці на однополосних гіперболоїдах у монографії “Зубчаті передачі в машинобудуванні” написав: “На такій складній геометричній основі, якою є однополосний гіперболоїд, неможливо одержати зубці”.

Необхiдно одержати квазігіперболоїдні основні колеса і на їх базі обкатнi зуборiзнi iнструменти для обробки евольвентних цилiндричних колiс в просторовому верстатному зачепленні, коли iнструмент подається вздовж прямої, яка перехрещується з віссю однополосного квазігiперболоїда. В цьому випадку одержимо циліндричні колеса з евольвентним профілем.

Зубчаті колеса для створеної гіперболоїдної передачі другого роду, яка складається з циліндричного прямозубого або косозубого коліс з евольвентним профілем і квазігіперболоїдного колеса, виготовлені за допомогою незатилованого циліндричного інструментального колеса і незатилованого квазігіперболоїдного інструментального колеса відповідно. Таким чином, значний обсяг роботи присвячений розробці та впровадженню нових технологічних схем і інструментів для отримання коліс на серійних зубофрезерних верстатах для створеної передачі. На основі проведеного аналiзу були сформульовані мета і основнi задачi дослiдження.

У другому розділі розроблено основи геометричної та кінематичної теорії гіперболоїдних передач другого роду з лінійним контактом, колеса яких одержано за допомогою розроблених спеціальних обкатних зуборізних інструментів. Розглянуто формоутворення квазігіперболоїдних коліс і основних виробляючих поверхней, сполучених з цилiндричними зубчатими колесами, вали котрих перехрещуються в межах 90180.

Для знаходження геометрiї квазігiперболоїдного основного колеса 2 (черв'яка) використовуїмо три системи координат: рухомi системи, зв'язанi вiдповiдно з цилiндричним колесо та квазігiперболоїдним колесом (черв'яком); i нерухома система, вiдносно якої задавалися рухомі системи координат.

В приведеному виразі:

- кут перехрещування осей цилiндричного колеса з квазігіперболоїдним колесом (черв'яком);

- кут оберту цилiндричного виробляючого колеса;

-кут оберту квазігiперболоїдного основного черв'яка (колеса) ();

-найкоротша мiжосева вiдстань.

Вираз визначає поверхні зубців формоутворюваного колеса в залежності від трьох параметрів. Тут слід мати на увазі, що визначається через і передатне число за допомогою наступного виразу.

При обгинанні, коли і зв'язані між собою за часом, вирази (2) визначають сімейство поверхней зубців квазігіперболоїдного колеса, утвореного виробляючими лініями. В загальному випадку ці поверхні відрізняються від поверхней взаємообгинаючих з поверхнями циліндричного колеса, одержаним поступаючим, тобто визначаючим параметром, рухом профілей циліндричного колеса.

В подальшому у виразах координата замінена на, а величина при функціях і опускається для простоти запису.

В подальшому в нас виникне проблема виразити проекції швидкості точок циліндричного колеса в пересувній системі.

Вектор відносної швидкості руху точки профіля циліндричного колеса при фіксованому параметрі і перемінному в системі координат дорівнює

Для визначення рiжучої кромки на інструментi необхiдно знати характер торкання мiж сполученими основними поверхнями. З цiїю метою, записавши координати цилiндричного колеса (1) в нерухомiй системi координат з використанням параметра, одержуїмо поверхню верстатного зачеплення.

Аналiз рiвнян та їх розрахунок на ЕОМ показуї, що основнi сполученi поверхнi мають лiнiйний характер торкання. Це означаї, що в ролi рiжучої кромки як на iнструментальному цилiндричному колесi, так i квазігiперболоїдному iнструментi можна взяти любу лiнiю, аби ця лiнiя мала точки по всiй висотi витка (зуба). Переднi гранi iнструментiв, що розглядаїмо, розташовуються пiд кутом в залежностi вiд оброблюваних матерiалiв i їх твердостей. Таке становище пояснюїться незатиловкою i гострою незаточкою iнструментiв, якi розглядаються.

Рiжучi кромки, розташованi довiльно на циліндричній поверхнi, спроектуються на торцеву плоскiсть без скривлення. Тодi при нарiзаннi, якщо параметри, зв'язанi мiж собою в часi, квазігiперболоїдна поверхня утворюїться виробляючими лiнiями. В загальному випадку поверхнi, одержанi будь-якою поверхнею, вiдрiзняються вiд поверхней, одержаних лiнiями.

Для визначення профілю квазігіперболоїдного колеса в торцевому січенні необхідно розрахувати координати із системи зрівнянь. Рішення може бути таким: із рівняння визначаємо параметр і підставляємо його в виразу.

Задаючи послідовно координату, де розраховуїться профiль, і, варiюючи евольвентним кутом, обчислюїмо iз рiвняння кут оберта цилiндричного колеса, при якому вiдбуваїться контакт сполучених поверхней. Потiм, пiдставляючи знайденi кути (-30...30) в першi два рiвняння системи, знаходимо координати квазігiперболоїдного колеса в залежностi вiд.

В промисловостi всього свiту для нарiзання зубцiв цилiндричних колiс, в основному, використовуїться метод обкатки в просторовому верстатному зачепленнi (осi перехрещуються) за допомогою черв'ячних фрез. Черв'ячнi фрези з евольвентним профiлем iз-за складностi затилування на сьогоднi практично нездiйсненнi в промисловостi, тому замiнюються на архiмедовi i конволютнi черв'ячнi фрези.

В результатi нарiзуванi зубцi цилiндричних колiс виходять теоретично i практично неевольвентними, так як архiмедовi i конволютнi основнi черв'яки являються несполученими з евольвентними поверхнями зубцiв. З таким становищем важко погодитись. Тому в даному дослiдженнi архiмедовi i конволютнi черв'ячнi фрези пропонуїться замiнити на квазігiперболоїднi черв'ячнi фрези, виготовленi на половинi однополосного квазігiперболоїда другим способом Олiв'ї.

При цьому виробляюче незатиловане i гостро незаточене iнструментальне цилiндричне колесо нарiзаї витки (зубцi) на половинi заготiвки iз однополосного квазігiперболоїда . Сама заготiвка здiйснюїться круглим рiзцем, який не маї заднiх кутiв. Iнструментальне цилiндричне колесо подаїться за стрiлкою S вздовж прямої, яка перехрещується з віссю оберту однополосного квазігiперболоїда. Колесо i половина квазігiперболоїдної заготiвки кiнематично зв'язанi в залежностi вiд кiлькостi зубцiв на них , тобто.

Для цього налагоджуїться тiльки гiтара дiлення при прямозубому iнструментальному колесi. При косозубому колесi необхiдно налагоджувати додатково гiтару диференцiалу в залежностi вiд кута нахилу зуба на iнструментальному цилiндричному колесi.

Таким чином, схема виготовлення квазігiперболоїдного колеса і iнструмента, яка запропонована в дослiдженні для створення гіперболоїдної зубчатої передачі другого роду, принципово вiдрiзняїться вiд схем, запропонованих iншими авторами.

У третьому розділі на основі аналітичних досліджень визначена геометрія гіперболоїдної передачі другого роду і показано формоутворення зубців на половині заготівки однополосного квазігіперболоїда. Одержано заготівку за допомогою круглого різця, діаметр якого дорівнює діаметру впадин циліндричного колеса. Для прикладу прийнято такі геометричні параметри передачі: циліндричне евольвентне прямозубе колесо з, квазігіперболоїдне колесо з, модуль нормальний і кут схрещення осей. При таких параметрах ділильний діаметр горлового січення заготівки дорівнюємм. Потім визначались ділильні діаметри квазігіперболоїдного колеса заміром в обидва боки від горлового січення - ці діаметри нерівні, тобто колесо виявилось несиметричним. Виміри ділильних діаметрів праворуч від горлового січення мають такі значення: ш 120; 120,88; 124,06; 130,54; 141,06.

Виміри діаметрів з лівого боку від горлового січення з таким же кроком тільки зі знаком “-“ дали такі розміри: 120; 120,86; 123,74; 128,74; 136,14. Таким чином при нарізанні колеса з правого боку від горлового січення відбувається відхід сполучених поверхней однієї від другої, що приводить до нормального зачеплення. Що торкається лівого боку від горлового січення, то відбувається, навпаки, наближення сполучених поверхней, що приводить до підрізу поверхонь або інтерференції в робочому зачепленні. Заміри радіусів кривизни квазігіперболоїдних зубців показують, що їх значення нерівні по величині на одинаковій відстані від горлового січення.

Звідси витікає, що при відомій поверхні циліндричного колеса воно зачеплюється з двома різними за геометричними розмірами частками гіперболоїдного колеса. Таким чином, заданий закон обертання виконати неможливо, тобто не можна створити циліндрично-гіперболоїдну передачу з повним гіперболоїдним колесом.

Розглянута в прикладі гіперболоїдна передача другого роду повинна складатись із циліндричного колеса любої ширини і квазігіперболоїдного колеса, виготовленого для передачі, що розглядається, починаючи з координати - “+8” мм від горлового січення (знайдена розрахунком) і закінчуючи на товщині зуба, рівній 0,3...0,4m, котру можна визначити експериментально або аналітично.

Експериментальні дані, одержані вище, підтверджені аналітичним розрахунком. Для цього записано циліндричне колесо в координатній формі, а потім методом обгинання аналітично одержане квазігіперболоїдне зубчате колесо, геометрія якого розрахована на ЕОМ. При цьому розрахункові величини співпадають з величинами, одержаними експериментально.

Радіуси на осі оберту квазігіперболоїдної заготівки зліва: 0; “-4”; “-8” практично співпадають з радіусами колеса на осі оберту справа: 0; “+4”; “+8”. Що торкається координат “-12”; “-16”; “-24”; “-32”, то на них радіуси не співпадають з радіусами, розташованими на координатах “+12”; “+16”; “+24”; “+32”.

Дійсно, радіуси приймають значення попарно такі: r 60,44 і r 60,43; r 62,03 і r 61,87; r 65,27 і r 64,37; r 70,53 і r 68,07. Тоді відхід зуба квазігіперболоїдного колеса від зуба сполученого циліндричного колеса в плоскості креслення складає по величині, починаючи від величини (r 60,44-r 60,43=0,01) до 2,46 мм (r 70,53 - r 68,07). Таким чином, кінематичний кут по ділильному діаметру квазігіперболоїдної передачі (верстатного зачеплення), які розглядаються, можна визначити таким чином: tg б=1,56/8=0,195 рад або в градусах 11є.

Звідси витікає, що квазігіперболоїдне колесо, що розглядається, повинно бути сконструйоване таким чином, щоб лівий торець не був ближче координати “+8”. При меншій координаті, яка обчислюється від горлового січення, наприклад, “+4”, “0”, “-4” будуть з'являтися особливі точки із-за підрізу. Що торкається правого торця, то він повинен розташовуватись в області загострення не перебільшуючого 0,3...0,4 m. Також точки підрізу і загострення визначені аналітично. Для цього із зрівняння зачеплення визначена нормаль через часткові похідні до координатних ліній, розташованих на квазігіперболоїдних зубцях. Тоді вилучені часткові похідні, котрі дорівнюють нулю, тобто визначені особливі точки на квазігіперболоїдному колесі, де буде спостерігатися інтерференція (підріз). Таким чином, квазігіперболоїдні зубчаті колеса і інструменти, що входять до гіперболоїдних передач другого роду, повинні проектуватися тільки на половині однополосного квазігіперболоїда. При цьому такі інструменти не затилуються і гостро не заточуються, що пояснюється відходом нарізуваної впадини від інструмента, а не сприятливим розташуванням ліній контакту, як це стверджується багатьма дослідниками.

Робоче зачеплення і спосiб формоутворення квазігiперболоїдних виткiв (зубцiв), запропонований автором даного дослiдження. При цьому циліндричне колесо передачі, а також незатиловане цилiндричне iнструментальне колесо 1 кiнематично ув'язуїться з квазігiперболоїдною заготiвкою (колесом) i подаїться за стрiлкою S уздовж прямої, що знаходиться в площині, паралельнiй діаметральним вертикальним площинам, вiдстань мiж якими дорiвнюї сумi радiусiв квазігiперболоїдного колеса в горловому сiченнi та виробляючого iнструментального колеса. При поворотi квазігiперболоїдної заготівки прямолiнiйна утворююча "оа", вздовж якої подається колесо, буде відходити від нього, утворюючи таким чином кiнематичнi заднi кути на обох сполучених поверхнях. Дiлянка "ав", навпаки, наближаїться до колеса , і, таким чином, зачеплення і рiзання без підрізу стаї неможливим.

Тому лiва частина квазігiперболоїда не може використовуватись для реалізації гіперболоїної передачі, як це пропонують робити дослiдники Нiмеччини, Японiї i фiрма REISHAUER та інших фірм.

Таким чином, для зубчатого і виробляючого коліс і iнструмента, які входять в гіперболоїдну передачу другого роду і гіперболоїдне верстатне зачеплення, можна використати тiльки будь-яку половину однополосного квазігiперболоїда. Передня рiжуча грань завжди розташовуїться з бiльшого торця половини гiперболоїда.

У четвертому роздiлi отримано аналітичні залежності кінематичних і геометричних показників працездатності гіперболоїдної передачі другого роду, верстатного зачеплення і процесів обробки зубців циліндричних і квазігіперболоїдних коліс за допомогою квазігіперболоїдних і циліндричних виробляючих коліс та обкатних інструментів. В ролi головного руху рiзання приймаїться вiдносна швидкiсть сковзання, напрям якої спiвпадаї з напрямом осi обертання цилiндричного виробляючого колеса. Виникаюча швидкiсть сковзання визначаїться з рiвняння:

Складаючi цiїї швидкостi визначаються з рiвнянь системи (6). Розрахунки показують, що при перехрещеннi осей в межах 91150 швидкiсть сковзання практично рiвна, а профiльне сковзання не змiнюї свiй знак в районi дiлильної окружностi. Це значить, що по всiй висотi оброблюваного зуба спостерiгаїться спiвпадання процесiв деформацiї i рiзання, ведуче до покращення якостi обробки і зниженню використаної потужності.

Розглянута також сумарна швидкiсть руху контактуючих поверхней - циліндричного і квазігіперболоїдного коліс в напрямi, перпендикулярному лiнiям контакту.

При дорiвненнi нулю чисельника рiвняння сумарна швидкiсть руху контакту. Це становище можна використати для виключення на основній поверхнi точок контакту, в котрих несприятливi умови змазки i тим самим несприятливi умови роботи гіперболоїдної передачі другого роду.

В дисертацiї розглядаїться гіперболоїдна передача другого роду, верстатне зачеплення і нарiзування зубцiв цилiндричних колiс з евольвентним профілем квазігiперболоїдними iнструментами в залежностi вiд кута мiж вектором вiдносної швидкостi сковзання i лiнiями контакту, вираженими рiвняннями (12). Цей кут впливаї на зусилля врiзання рiжучих кромок в оброблюваний матерiал. Чим бiльший цей кут, котрий розглядаїться, тим бiльша сила врiзання.

Цю умову можна використати для кутiв, рiвних 0,5 мiж вектором i лiнiїю контакту, коли міцність коліс буде самою великою. При чисельнику в рiвняннi , рiвним нулю, кут. В цьому випадку будуть самi сприятливi умови для обробки зубцiв як цилiндричними, так i квазігiперболоїдними обкатними iнструментами.

Розглянута приведена кривизна контактуючих і нарiзуваних поверхней зубцiв i похiдних поверхней, яка впливаї на роботу передачі і на процес рiзання. Чим бiльша ця кривизна, тим легше вiдбуваїться впровадження контактуючих поверхней і рiжучої кромки в оброблюваний матерiал. Пiд приведеною нормальною кривизною розумiють рiзнiсть кривизни контактуючих поверхней в загальному нормальному сiченнi.

Для визначення шуканої кривизни поверхней сполучених зубцiв

З цього рiвняння витiкаї, що поверхневого контакту в гіперболоїдній передачі другого роду бути не може. Це пояснюїться тим, що знаменник наведеного вище рiвняння нiколи не обернеться в нуль. Якщо ж знаменник рiвняїться нулю, то наведена кривизна буде дорiвнюватись безкiнцевостi. В точках з такими значеннями наведеної кривизни виникають сприятливi умови лезвійної обробки.

Роздiл 5. Присвячено аналізу показників працездатності гіперболоїдної передачі другого роду, дослiдженням геометрiї i кiнематики гіперболоїдних передач другого роду за допомогою розробленого програмного забеспечення, а також процесiв роботи у верстатному зачепленні і нарiзання зубцiв цилiндричних і квазігіперболоїдних колiс квазігiперболоїдними і циліндричними обкатними iнструментами. При цьому для прикладу розрахунок проведено за рівняннями для циліндричного і квазігіперболоїдного коліс із такими параметрами:. Кут схрещення взято зі значенням:. Тоді ділильні діаметри квазігіперболоїдного колеса, віддалені для прикладу від горлового січення на відстані 32; 24; 16; 8; 0; -8; -16; -24; -32, приймають значення

Аналіз одержаних результатів показує, що квазігіперболоїдне колесо відносно горлового січення несиметричне, тобто діаметри справа і зліва, що знаходяться на однакових відстанях від горлового січення, мають різні значення. Звідси витікає: квазігіперболоїдне колесо, сполучене з циліндричним колесом, повинно бути розташованим від горлового січення тільки до одного із торців - лівому чи правому. В іншому випадку наступає інтерференція зачеплення. Таке становище пояснюється відходом впадин зубців квазігіперболоїдного колеса (інструмента) з одного боку однополосного квазігіперболоїда і наближенням впадин з іншого боку. Відносна швидкість сковзання , а також сумарна швидкість в основному залежить від кута схрещення .

Крім того, швидкості, що розглядаються, мають різні значення уздовж довжини контактуючих зубців в напрямах від горлового перерізу. В результаті рівняння зв'язк мають різні значення для перерізів, симетрично розташованих відносно горлового січення. Із сказанного витікає, що гіперболоїдна передача другого роду повинна складатись із циліндричного колеса і половини квазігіперболоїдного колеса.

Графіки змін кута між вектором відносної швидкості сковзання і напрямом лінії контакту, чисельні значення яких одержані із залежності. Із рисунка витікає, що кути, які розглядаються, в залежності від кута схрещення осей, знаходяться в межах. При цьому квазігіперболоїдне колесо повинно бути спроектоване на правому чи лівому боці від горлового січення. Це становище пояснюється різними кутами на правому і лівому боках гіперболоїда, що знаходяться на одинакових відстанях від горлового січення. Кривизна в основному залежить від кута схрещення осей циліндричного і квазігіперболоїдного коліс. При цьому кривизна зубців справа і зліва від горлового перерізу при одинаковому віддаленні від цього січення не одинакова по величині. Як наслідок - профілі зубців з одного боку на одинаковій відстані від горлового перерізу будуть різні. Таке становище приводить до того, що евольвентна поверхня циліндричного колеса при певній кінематиці сполучається з різними квазігіперболоїдними поверхнями, що неможливо.

Змінюючи в розробленому програмному забезпеченні геометрію гіперболоїдної передачі другого роду, розраховуємо якісні показники передачі (див. додаток).

Шостий роздiл присвячено експериментальним дослідженням і технології виготовлення гіперболоїдних передач другого роду. Показано, що цилiндричнi і квазігiперболоїднi обкатнi iнструменти не затилуються i гостро не заточуються. Це означаї, що цилiндричний обкатний iнструмент являї собою високоточне стальне загартоване цилiндричне зубчате колесо. Технологiя виготовлення такого колеса аналогiчна технологiї виготовлення звичайних цилiндричних колiс. При цьому на торцях колеса одержують передню грань під кутом, величина якого залежить тільки від оброблюваного матеріалу і його твердості.

Розглядаїться технологiя виготовлення квазігiперболоїдних обкатних коліс і iнструментiв. Гіперболоїдне верстатне зачеплення цилiндричного iнструментального колеса 1 з квазігiперболоїдним колесом або обкатним iнструментом характеризуїться такими трьома основними параметрами: кутом перехрещення вісей iнструмента i виробу, мiжосьовою вiдстанню i передаточним числом .

Гіперболоїдне верстатне зачеплення другого роду. Квазігiперболоїдна заготiвка виготовляїться за допомогою дискового рiзця, розташованого окремо або на одній оправці з цилiндричним iнструментальним колесом. Подача квазігiперболоїдної заготiвки здiйснюїться вздовж по стрiлцi S. Фiнiшна обробка квазігiперболоїдного обкатного iнструмента (колеса) може вестись шевером, хоном, летючим рiзцем, дисковим шлiфувальним кругом, діамантовим колесом. Ширину квазігiперболоїдного iнструмента знайдемо iз умов загострення зубцiв на бiльшому торцi. Величина загострення не повинна бути меншою (0,3...0,4)m, де m - модуль зачеплення. Задачу про загострення в загальному випадку можна розв'язати таким чином. Задаємо з третього рiвняння системи. Оскільки межi змiни профільного кута для обох сторiн зубцiв колеса вiдомi, iз одержуваного при цьому рiвняння для заданого в межах робочих дiлянок профiлей виткiв визначаїмо.

При одержаннi значення визначаїмо для профiлей . Змiнюючи i повторюючи розрахунки, одержимо сполучення кривих, визначаючих профiль зубцiв квазігiперболоїдного колеса (інструмента) при рiзних значеннях. При цьому для деякого значення одержуванi кривi, що вiдповiдають профiлям, пересікаються, тобто буде мати мiсце загострення зубцiв нарiзуваного квазігіперболоїдного колеса (iнструмента). Потiм, зменшуючи, можна одержати таку ширину квазігіперболоїдного iнструмента, на торцях якого товщина виткiв на їх вершинах буде не менше заданої величини

На заводах можна обiйтись без розрахункiв рiвняння. Для цього необхiдно взяти заготівку збiльшеної ширини “в” i прорiзати на нiй витки, а потiм визначити необхiдну товщину виткiв візуально. Останню загострену частину квазігiперболоїда усунути механічним способом. Що торкається торця квазігіперболоїдного колеса з боку горлового січення, то він може бути визначений із послідовного знаходження нормалей до основної поверхні колеса, від горлового січення по залежності. Особливі точки, що визначаються залежністю, необхідно відкинути, і в результаті буде знайдено торець колеса з боку горлового січення.

В подальшому досліджувалось верстатне зачеплення циліндричного виробляючого колеса з нарізуваним квазігіперболоїдним колесом та верстатне зачеплення квазігіперболоїдного виробляючого колеса з нарізуваним циліндричним колесом з параметрами. На серійних зубофрезерних верстатах установлювались попарно циліндричні прямозубі і квазігіперболоїдні колеса для одержання верстатних зачеплень.

Нарізка зубців на квазігіперболоїдному колесі здійснена методом обкатки на зубофрезерному верстаті за допомогою прямозубого інструментального колеса, при якому головний рух різання, поряд з рухом подачі виробу по стрілці, здійснюється завдяки наявності відносного сковзання передніх граней інструментального колеса об поверхню нарізуваного колеса.

Відносне сковзання одержано за рахунок схрещення валів інструментального колеса і квазігіперболоїдної заготівки, на якій формоутворюються зубці. Подача заготівки по стрілці здійснюється супортом верстата. При цьому обертаюче і поступальне просування заготівки є двома незалежними параметрами.

Квазігіперболоїдна заготівка встановлена на оправці супорта верстата під кутом схрещення осей, залежним від геометрії нарізуваного колеса. Інструментальне колесо встановлюється на оправці, закріпленій на столі зубофрезерного верстата. Обертання інструмента і заготівки здійснюють по напрямі годинникової стрілки і погоджують за допомогою тільки гітари ділення при прямозубому колесі шляхом підбору змінних шестерень. Розрахункові діаметри колеса, віддалені від горлового січення, вичисляються аналітично, згідно виразам

Подача супорта по стрілці відбувається зі швидкістю, вибраній при позначенні режимів різання (=0,75...6,0 мм/об). Базовою поверхнею для установки глибини різання є зовнішня поверхня горлового (найменшого діаметра) січення заготівки. Після вмикання верстата заготівку та інструментальне колесо наближають до їх торкання. При цьому положенні супорт піднімають до тих пір, поки інструментальне колесо не опиниться нижче заготівки. Потім зближають інструментальне колесо і заготівку на глибину різання, яка вимагається і виконують формоутворення квазігіперболоїдного зубчатого колеса.

Використовуючи матричне обчислювання та кінематичний метод визначення ліній контакту і обгинаючої поверхні, одержимо зубці на поверхні однополосного квазігіперболоїда за допомогою циліндричного косозубого колеса

Зубчаті колеса приведеного зачеплення мають сполучені поверхні зубців з лінійним контактом в силу того, що виробляючі поверхні для одного із них (циліндричне або квазігіперболоїдне колесо), що описується ріжучими кромками, співпадають з головними поверхнями зубців парного колеса при подачі циліндричного виробляючого колеса уздовж своєї осі. Запропоновані передачі установлюються на спецвиробах та зубофрезерних верстатах міста Луганська.

Отримані гіперболоїдні зубчаті передачі другого роду з лінійним контактом зубців мають підвищену несучу здібність порівняно з гіперболоїдними винтовими передачами.

Проведена експериментальна перевірка досліджуваних передач. Методика досліджень звелась до визначення граничного крутящого моменту, при якому відбувалось руйнування поверхней зубців коліс в результаті появи заїдання. Необхідним і достатнім критерієм заїдання є така зміна виду поверхні, коли на ній неозброєним оком стають помітними риски, нарости і подряпини, а також відбувається підвищення потужності, яка використовується. Завдяки цим методам оцінки є можливість визначити навантажну здібність коліс безпосередньо в промислових умовах. Дослідження зубчатих коліс проводились методом ступінчатої зміни числа обертів шпинделя зубофрезерного верстата 5Е32. Суть методу полягає в тому, що кількість обертів шпинделя змінюється не безперервно, а ступінчато: на кожному ступені досліджувані колеса працюють деякий час, на протязі якого досягається постійний режим роботи. Далі число обертів зменшують ще на ступінь і так до тих пір, поки не наступить заїдання. При цьому потужність на кожній ступені залишається постійною. Величина числа обертів на кожній ступені визначається по таблиці, взятій із паспорта зубофрезерного верстата. Було помічено, що постійний режим роботи досягається на протязі 15 хвилин роботи на кожній ступені. Якщо заїдання не наступає протягом 15 хвилин, то передача продовжувала працювати протягом тривалих годин без будь-яких видимих слідів заїдання. Дослідження велись при потужності, рівній 4,5 кВт. Числа обертів шпинделя верстата рівнялись: 250; 202; 153; 125; 102; 78; 62,5; 53,5 обертів за хвилину при постійній потужності. В результаті крутящий момент змінюється на кожній ступені.

Основною метою експеримента являлось порівняльне дослідження гіперболоїдної передачі другого роду і винтової передачі. Загальна схема досліджень була наступною. Установлені на верстаті гіперболоїдні передачі другого роду з параметрами: прямозубе колесо і квазігіперболоїдне зубчате колесо з ; потім встановлювались колеса винтової передачі з параметрами на косозубому колесі та прямозубим колесом з встановлюються для дослідження по черзі. Тому кожна пара підлягала приробці на протязі однієї години. В цей період дослідження практично непомітні сліди зносу на колесах. Після цього проводились дослідження передачі при ступінчатій зміні числа обертів при постійній потужності, що не приводить до збільшення навантаження. Тривалість роботи для кожної ступені 15 хвилин. Перед кожною наступною ступінню зміни числа обертів проводився візуальний огляд поверхні зубців. Із зниженням числа обертів знос збільшується, але інтенсивність його невелика. На момент наступу заїдання знос стає більш прогресуючим і при наступі заїдання зростає настільки швидко, що протягом декількох хвилин на зубцях стають помітними риски, подряпини, блискучі ділянки.

Форма п'ятна контакту на колесі залежить від того, в яку передачу входить колесо. По п'ятну контакту зубців винтової передачі видно, що в цьому випадку реалізується крапковий характер торкання, який приводить до зниження несучої здібності. П'ятно контакту під навантаженням збільшується по ширині зуба.

На прямозубому евольвентному зубчатому колесі, яке входить в гіперболоїдну зубчату передачу другого роду, по п'ятну контакту видно, що в цьому випадку реалізується лінійний характер торкання, який приводить до підвищення несучої здібності. П'ятно контакту під навантаженням розповсюджується на всю основну поверхню евольвентного зуба.

Одержані результати слід вважати попереджувальними. Вони можуть бути використані в подальших дослідженнях цих передач, а саме: при дослідженні їх працездатності для повторно-короткочасних навантажень, для розрахунку різних сполучень матеріалів пари, для різноманітних окружних швидкостей, передаточного числа, швидкостей сковзання.

Експериментальні дослідження показали, що при дотриманні рекомендованих норм точності та режимів приробки навантажувальна здібність гіперболоїдної зубчатої передачі другого роду в середньому в 2 рази перевищує навантажувальну здібність аналогічних винтових передач.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішена науково-дослідна технічна проблема - розроблена геометрична теорія гіперболоїдних передач другого роду. На основі теорії створені гіперболоїдні передачі другого роду на базі спеціальних ріжучих інструментів.

1. Вперше створена експериментальна і теоретична модель гіперболоїдної передачі другого роду, зубчаті колеса якої мають сполучені поверхні зубців з лінійним торканням, одержуваним виробляючим колесом для одного з них, співпадаючим з головною поверхнею зубців парного зубчатого колеса. Конструктивно модель складається з циліндричного прямозубого або косозубого колеса з евольвентним профілем та квазігіперболоїдного колеса з неевольвентним профілем.

2. Отримана кiнематична пара, яка складається із цилiндричного колеса і квазігiперболоїдного колеса (черв'яка), маї лiнiйний характер торкання. Це означає, що рiжуча кромка на виробляючих колесах може бути геометрично любою, аби вона мала б точки по всiй активнiй висотi зуба, який приймаї участь в зачепленнi.

3. Доведено, що квазігiперболоїднi колеса і iнструменти можуть бути сконструйовані тiльки на однiй половинi однополосного квазігiперболоїда.

4. Отримана основна квазігiперболоїдна поверхня при допомозi виробляючого цилiндричного зубчатого колеса в просторовому верстатному зачепленнi. Це означає, що якщо iз отриманої пари одержати технологiчну пару "заготівка - iнструмент" за другим способом Олiв'ї, то в ролі рiжучої кромки iнструмента можна взяти любу лiнiю на поверхнi цього елемента, аби ця лiнiя мала точки вздовж всiєї активної висоти зуба, що приймаї участь у зачепленнi. Оскільки одержаний квазігiперболоїдний iнструмент не затилуїться, то рiжучу кромку можна брати в січній плоскостi, передній кут якої вибирається в залежності вiд міцності i твердостi оброблюваного матерiалу на зубцях цилiндричних колiс.

5. Установлено, що працездатність гіперболоїдної передачі другого роду залежить вiд кута мiж вектором вiдносної швидкостi i напрямом лiнiї контакту. При збільшенні цього кута міцність передачі збільшується. Таке положення досягається за рахунок змiни геометричних розмiрiв коліс i кута схрещення вісей передачі.

...