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

6. Доведено, що при збiльшеннi приведеної кривизни контактуючих поверхней зубцiв сила контакту, яку витримає передача, зменшується. Це вiдбуваїться при збiльшеннi кута нахилу зуба квазігiперболоїдного колеса або iнструмента.

7. Доведено, що при формоутворенні коліс за допомогою квазігіперболоїдних фрез, зусилля різання можуть бути зменшені в 2 рази, а точність нарізуваних зубців буде залежати тільки від величини подачі і точності механізмів верстата і точності виготовлення основного черв'яка.

8. Показано, що евольвентний профiль зубцiв на цилiндричних колесах в просторовому верстатному зачепленнi вдаїться одержувати за допомогою круглих i черв'ячних шеверiв, кромочних шеверів, а також iнструментами "Гирак". Це пояснюїться тим, що вказанi iнструменти не затилуються, а тому вони легко можуть бути виготовленi з евольвентним профiлем. Що торкаїться цилiндричних обкатних рiзцiв, то основнi їх поверхнi ї евольвентними, що мають точковий характер торкання з контактуючими евольвентними зубцями цилiндричних колiс. Тому недостатньо широке використання зуботочiння пояснюїться тим, що кожний рiзець тут специфiчний i може використовуватись для дуже близьких за параметрами зубчатих колiс. Рiзниця в два зуби уже вимагаї iнструмента з iншими параметрами.

9. Доказано, що передні рiжучi гранi на квазігiперболоїдному iнструментi повиннi бути виготовленi тiльки з боку, протилежного горловому перерізу, пiд переднім кутом, залежним вiд матерiалу i твердостi оброблюваного матерiалу циліндричного колеса.

10. При формоутворенні квазігiперболоїдних коліс і iнструментiв в ролi головного руху рiзання приймаїться вiдносна швидкiсть сковзання. Ця швидкiсть залежить вiд кута нахилу зубцiв. При цьому профільне сковзання спрямоване в одну сторону по висоті зуба, що зменшує зношення зубців на створеній гіперболоїдній зубчатій передачі другого роду.

11. Визначені якісні показники працездатності гіперболоїдної передачі другого роду, що складається з циліндричного і квазігіперболоїдного зубчатих коліс.

12. Одержані умови, які дають можливість обмежувати, шляхом винятку, на поверхнях контактуючих зубців ліній з безкінцевими удільними сковзаннями, а також для котрих сумарна швидкість переміщення поверхней зубців в напрямку, перпендикулярному лінії контакту, рівна нулю.

13. Розроблено програмне забезпечення, що дає змогу прогнозувати оптимальні геометричні і кінематичні показники гіперболоїдної передачі другого роду, в залежності від заданих вхідних параметрів передачі.

14. Реалізація результатів досліджень, отриманих в дисертаційній роботі, відкриває нові напрямки в розробці різноманітних машин і механізмів.

За результатами експериментальної перевірки робочого і гіперболоїдного верстатного зачеплення вдалось одержати лінійний контакт в зачепленні, що розглядається, а це автоматично приводить до підвищення несучої здібності порівняно з винтовими передачами в 2 рази.

Розрахунок порівняльної економічної ефективності виготовлення зуборізних черв'ячних фрез і квазігіперболоїдних фрез показав, що собівартість виготовлення квазігіперболоїдних фрез на існуючому обладнанні в 3 рази дешевша серійних черв'ячних фрез, що виготовляються на заводах в даний період.

Отримані в дисертаційній роботі результати використовуються і можуть бути використані проектними і машинобудівними підприємствами при проектуванні і виготовленні гіперболоїдних передач другого роду і спеціальних ріжучих інструментів для виготовлення коліс передачі, яка розглядається, а також циліндричних коліс, які виготовляються для різних зубчатих зачеплень. Це буде сприяти підвищенню технологічного рівня передач з одночасним зниженням вартості виготовлення зубчатих коліс.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ РОБІТ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

10. Кириченко И.А. Шлифование зубьев цилиндрических колес гиперболоидными абразивными червяками // Вiсник Схiдноукраїнського державного унiверситету.- Луганськ: СУДУ.- 1999.- № 3 (18).- С. 125-129.

11. Кириченко И.А.Чистовая обработка цилиндрических колес гиперболоидными шеверами // Вiсник Схiдноукраїнського державного унiверситету.- Луганськ: СУДУ.- 2000.- № 1 (23).- С.51-56.

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

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

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

15. Кириченко И.А. Инструменты для обработки цилиндрических зубчатых колес // Ресурсозберігаючі технології виробництва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні: Зб. наук. пр.- Луганськ.: Вид-цтво СУДУ, 2000.- С. 142-145.

16. Кириченко И.А. Профилирование гиперболоидных резцов для зуботочения цилиндрических колес // Надійність інструменту та оптимизація технологічних систем: Зб. наук. пр.- Краматорськ. : ДДМА, 1999.- С.45-48.

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

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

19. Кириченко И.А. Гиперболоидная червячная фреза, основной червяк которой получен по второму способу Оливье // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.-Харьков: ХНТУ.- 2001.- Выпуск №109.- С. 32-36.

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

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

22. Доан Дык Винь, Кириченко И.А. Технология изготовления цилиндрических зубчатых колес для всех отраслей машиностроения (в том числе сельскохозяйственного машиностроения) // Вісник Харківського державного університету сільського господар. Сер. Підвищення надійності відновлюємих машин.- 2000.-Випуск 4.- С. 166-169.

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

24. Кириченко I. О., Короленко О.П. Зуборiзнi iнструменти третього класу // Вісник Сумського державного аграрного універ. Сер. Механізація та автоматізація виробничих процесів.- 2000.- Випуск 5.- С. 153-157.

25. Голубенко А.Л., Кириченко И.А. Синтез неэвольвентных зуборезных инструментов для обработки цилиндрических эвольвентных колес для транспортных машин // Вiсник Схiдноукраїнського державного унiверсит. Сер. транспорт.- 2000.- №7 (29).- С.169-172.

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

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

28. Кириченко И.А. Зубохонингование цилиндрических колес для транспортных машин// Технічні науки (промисловий транспорт, машинобудування, автоматизація, безпека життєдіяльності: Зб. наук. пр.- Луганськ.: Вид-во СУДУ, 2000.- С. 113-115.

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

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

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

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

33. И.А. Кириченко, П.С. Браун, В.А. Витренко. Технология производства гиперболоидных инструментов. // Працi мiжнародної науково-технiчної конференцiї, присвяченої 100 рiччю механiко-машинобудiвного i 50-рiччю зварювального факультетiв.- "Прогресивна технiка i технологiя машинобудування, приладобудування i зварювального виробництва".- Том. 1.- Київ: НТУУ КПИ .- 1998 .- С. 276-280.

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

35. Кириченко И.А. Инструменты для отделки зубьев цилиндрических прямозубых колес методом обката // Труды Международ. научн.-техн. конф. “Проблемы качества и долговечности зубчатых передач и редукторов”.- Харьков: ХГПУ.- 1997.- С.55-60.

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

37. П.С. Браун, И.А. Кириченко, В.А. Витренко. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием//Працi мiжнародної науково-технiчної конференцiї, присвяченої 100 рiччю механiко-машинобудiвного i 50-рiччю зварювального факультетiв "Прогресивна технiка i технологiя машинобудування, приладобудування i зварювального виробництва”. -Том 2.- Київ: НТУУ КПИ.- 1998.- С.65-69.

АНОТАЦIЯ

Кириченко I.О. Створення гіперболоїдних передач з лінійним контактом зубців на базі спеціальних ріжучих інструментів.- Рукопис. Дисертацiя на здобуття наукового ступеня доктора технiчних наук за спецiальнiстю 05.02.02 - машинознавство. Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, м. Луганськ, 2004.

В дисертацiї на основі розробленої теорії створена гіперболоїдна зубчата передача другого роду з лінійним контактом і верстатне зачеплення циліндричних виробляючих коліс з оброблюваними квазігіперболоїдними колесами і отримано неевольвентний обкатний зуборiзний iнструмент для обробки евольвентних цилiндричних колiс в просторовому верстатному зачепленнi. Такий iнструмент теоретично виготовляїться на заготiвках виду однополосний гiперболоїд, який вiдтворюїться на практицi по технологiї, розробленiй автором даного дослiдження. В результатi квазігiперболоїдний основний черв'як (колесо) маї лiнiйний характер торкання з циліндричним зубчатим колесом з евольвентною поверхнею. Доведено, що одержанi iнструменти не затилують i гостро не заточують. В результатi передня рiжуча грань розташовуїться пiд кутом, залежним вiд оброблюваного матерiалу та його твердостi. При цьому скривлення iнструмента i виробу не вiдбуваїться. Таке становище приводить до зниження потужностi, яка використовуїться, приблизно в 2 рази, що надзвичайно важливо для економії електороенергії при виготовленнi десяткiв мiльйонiв штук зубчатих колiс.

В дослiдженнi показано, що вiдносна швидкiсть сковзання, яка ї головним рухом рiзання, вирiвнюїться по всiй висотi оброблюваного зуба, в результатi чого деформацiя i зсув в процесi рiзання спiвпадають, що приводить до високоякiсної обробки зубцiв колiс і підвищенні міцності гіперболоїдної зубчатої передачі в два рази порівняльно з винтовою передачею.

Ключовi слова: квазігіперболоїдне колесо, верстатне зачеплення, обкатка, зуборiзний iнструмент, однополосний квазігiперболоїд, затилування, лiнiї контакту, вiдносна швидкiсть, кривизна.

АННОТАЦИЯ

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

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

В диссертации создано рабочее и станочное зацепление квазигиперболоидных рабочих и производящих колес с цилиндрическими колесами, получен эвольвентный обкатной инструмент для обработки квазигиперболоидных колес. Этот инструмент представляет собой цилиндрическое инструментальное колесо, заточенное по передней режущей грани под углом, зависящим от марки и твердости обрабатываемого материала на квазигиперболоидных заготовках. Такое положение объясняется тем, что рассматриваемые инструменты работают при подаче их не вдоль образующей заготовки, как это выполняется при известных в настоящее время технологиях обработки, а вдоль прямой, которая скрещивается с осью вращения. В результате происходит отход обрабатываемой квазигиперболоидной заготовки с одной стороны и приближение ее с другой стороны от горлового сечения, образуя таким образом кинематические задние углы только с одной стороны от горлового сечения квазигиперболоида. Поэтому цилиндрические инструментальные колеса не затылуют и остро не затачивают. При этом квазигиперболоидное колесо получается несимметричным, то есть радиусы справа и слева, находящиеся на одинаковых расстояниях от горлового сечения, имеют различные значения.

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

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

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

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

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

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

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

ABSTRUCT

Kirichenko I.A. Creation of Hyperbola Gears with the Linear Contact on the Basis of Cutting Instruments of Special Type. - Manuscript.

Thesis for a Doctor's degree (Engineering) in speciality 05.02.02-. Machine-Keeping. The East Ukraniane National University named after Vladimir Dal, Lugansk, 2004.

The thesis creates non-involute knurling teeth-cutting instrument for treatment of involute cylinder wheels in a space machine-tool engagement. Instrument of this kind is theoretically obtained of one-cavity-hyperbola type blankes, and is easily reproduced in practice making use of the technology developed by the author of this investigation. As the result the main worm (the wheel) has linear contact with the involute face being treated. It has been proved that the obtained instruments are not relived and they and they are not grind sharply. As the result the front edge is placed at the angle which depends on material being treated and the hardness of the material. Under such condition there is no distortion both of instrument and item. This leads to the reduction of the cutter load and, which is obvious, to the reduction of power consumption which becomes two times less. This is extremely important when producing large quantities of teethed-wheels.

The investigation has revealed that relative sliding speed which represents the main cutting motion evens out along the whole length of the tooth being treated. As the result the deformation and the shift coincide with each other in the process of cutting which leads to high-quality treatment of teeth of the wheels.

Key words: cavity-hyperbola tooth, knurling, tooth-cutting instrument, one-cavity-hyperbola, sharp grinding, contact lines, relative speed, relieving.

Размещено на Allbest.ru