И усовершенствование системы смазывания зацепления

Объект исследования: спироидная передача.

Результаты, полученные лично автором: выявлены особенности, присущие спироидной передаче, разработана конструкция спироидного колеса редуктора, улучшающая условия смазывания зацепления

 

Основными производителями спироидных передач, предложенных в 1954 году инженером O. Saari, в мире являются: ITW (США), SEW Eurodrive (Германия), SPIROPLAN (Англия), Neptun S.А. (Румыния), в России – ООО «Механик» (г. Ижевск). Несмотря на успешное применение спироидных передач, отличающихся рядом благоприятных геометрических и кинематических особенностей, в приводах трубопроводной арматуры, их использование в отечественном машиностроении ограничено, что можно объяснить недостатком исследований. Цель настоящей работы – выявление особенностей спироидной передачи и разработка мероприятий по повышению её надёжности.

Согласно ГОСТ 22850-77 спироидные передачи выполняют одно- и двухвенцовыми и подразделяют на цилиндрические, конические и обратноконические. В цилиндрической передаче (рис. 1) делительная поверхность червяка цилиндрическая, а делительная поверхность колеса плоская. В конической и обратноконической спироидной передаче делительные поверхности червяка и колеса конические.

Спироидная передача относится к гиперболоидным зубчатым передачам второго рода и занимает промежуточное положение между червячной и гипоидной передачей.

Рис. 1. Зубчатые звенья спироидной передачи

По способу изготовления спироидные передачи аналогичны червячным: спироидное колесо нарезается по второму способу Оливье инструментом, копирующим червяк, что обеспечивает линейный контакт зубьев в зацеплении. Профиль витков спироидных червяков может быть либо линейчатым, образованным винтовым движением прямой линии, либо криволинейным. Витки спироидных червяков обрабатывают теми же методами и на том же оборудовании, которые применяют при изготовлении цилиндрических червяков червячных передач. Большой коэффициент перекрытия, меньшая чувствительность к погрешностям изготовления и монтажа обеспечивают большие нагрузочную способность и износостойкость спироидных передач сравнительно с их ближайшими аналогами – червячными передачами. Вследствие небольшого межосевого расстояния между колесом и червяком, корпус спироидной передачи может быть очень компактным. Как большинство передач червячного типа, спироидная передача обладает свойством самоторможения, которое описывается как невозможность передачи вращения от колеса к червяку при определённых параметрах зацепления. Спироидные передачи, в отличие от червячных передач, могут надежно работать при использовании в качестве материала колеса не только бронзы, но и стали, что существенно снижает стоимость передачи. КПД передачи снижается с увеличением передаточного отношения, которое может превышать 300, что приводит к необходимости расчёта на нагрев для предотвращения отказов по критерию заедания. На работоспособность и долговечность спироидных передач существенно влияет выбор смазочного материала и условия смазки, в особенности для сочетаний материалов звеньев передач сталь – безоловянистые бронзы и латуни; сталь – сталь; сталь – чугун. Для повышения противозадирной стойкости зацепления и долговечности передачи, предложена конструкция спироидного колеса (рис. 2), улучшающая условия смазывания зоны контакта зубьев.

Рис. 2. Устройство для подачи смазки в зону зацепления передачи:

1 – обод, жёстко закреплённый на спироидном колесе;

2 – полости в ободе, переносящие смазку в зону контакта

 

Материал поступил в редколлегию 20.04.2017

УДК 621. 891

Б. П. Фунду Кимбатса

Научный руководитель: заведующий кафедрой «Детали машин» профессор, д.т.н. В. П. Тихомиров

[email protected]

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ

 

Объект исследования: шероховатая инженерная поверхность

Результаты, полученные лично автором: рассмотрены способы получения моделей инженерных поверхностей с оценкой их качества.

 

Инженерия поверхности объединяет методы направленного изменения физико - химических свойств поверхностных слоев материалов путем деформирования, модифицирования, нанесения пленок, покрытий, защитных слоев различными комбинированными методами. Комплексное использование достижений ряда фундаментальных наук обеспечивает создание и практическое использование в основном и в ремонтном производствах новых высокоэффективных ресурсосберегающих технологий управления функциональными свойствами деталей машин за счет направленного создания оптимальной топографии, определенных физико-механических характеристик поверхностных слоев и управления их свойствами.

На рис. 1 для примера представлены два метода обработки инженерной поверхности – точение и электроэррозия.

 

Рис. 1. Виды механической обработки

Параметры шероховатости регламентированы ГОСТ 2789-73 (рис. 2):

· высотные (Ra − среднее арифметическое отклонение профиля, мкм; Rmax − наибольшая высота профиля, мкм; Rz − высота неровностей профиля по 10 точкам, мкм);

· шаговые (Sm − средний шаг неровностей, мм; S − cредний шаг местных выступов профиля, мм);

· гибридные (tp – относительная опорная длина профиля, %).

Рис. 2. Параметры шероховатости

Для трехмерного анализа поверхности использованы трехмер-ные аналоги данных параметров.

При оценке эксплуатационных свойств элементов трибосистем и прогнозировании поведения узлов трения классических параметров шероховатости, в ряде случаев, оказывается недостаточно. Поэтому актуальным решением является моделирование шероховатых инженерных поверхностей на ЭВМ с целью проведения машинных (численных) экспериментов для решения сложных задач.

Моделирование поверхностей в виде конусов, трапеций, эллипсов и прочих математических фигур не даёт действительных результатов ввиду большого отличия структуры реальной поверхности и модели. Представление поверхности как фрактального объекта позволяет учесть особенности структуры поверхностного слоя. Структура реальной инженерной поверхности описывается случайным процессом, содержащим нерегулярные (или хаотические) геометрические компоненты разных масштабов. Математические модели идеальных фрактальных поверхностей учитывают различный уровень детализации геометрической структуры поверхности (в том числе шероховатость и субмикрошероховатость). Пример таких поверхностей представлен на рис. 3.

 

а) б)

 

Рис. 3. Реальные инженерные поверхности (а) и их модели (б)

 

Таким образом, в зависимости от поставленной задачи необходимо выбрать те модели, которые в достаточной мере описывают особенности топографии поверхности деталей машин и позволяют оценить функциональное назначение изучаемой поверхности.

Материал поступил в редколлегию 20.04.2017

УДК 005.007

Н.И. Червинский

Научный руководитель: ассистент кафедры «Детали машин», С.А.Олисов

[email protected]