Муховатий Олександр Анатолійович. Підвищення працездатності черв'ячних передач вибором раціональних геометричних параметрів зачеплення в режимі граничного тертя : Дис... канд. наук: 05.02.02 - 2009.
Анотація до роботи:
Муховатий О.А. Підвищення працездатності черв'ячних передач вибором раціональних геометричних параметрів зачеплення у режимі граничного тертя. - Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.02.02 - Машинознавство. Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Луганськ, 2009 .
У роботі на основі теоретичного дослідження одержала подальший розвиток математична модель визначення критеріїв працездатності та ККД зачеплення черв'ячної передачі з використанням при шліфуванні черв'яка шліфувального круга, профіль якого окреслений довільною кривою. Уперше розроблено математичну модель визначення ККД зачеплення черв'ячної передачі в режимі граничного тертя в точках контакту поля зачеплення. Уперше отримано диференціальні рівняння, що дозволяють синтезувати черв'ячні передачі з виключенням з поля зачеплення точок контакту з нульовими значеннями сумарної швидкості руху цих точок і кута між вектором відносної швидкості та контактною лінією. Визначено необхідну умову виключення повторного контакту в зачепленні черв'ячної передачі, профілі витків черв'яка в осьовому перерізі якої окреслені довільною кривою.
При синтезі передач застосоване планування математичного експерименту для одержання рівнянь регресії другого степеня розкладання в ряд функцій, що визначають критерії працездатності та ККД зачеплення черв’ячної передачі. Розроблено рекомендації щодо синтезу черв'ячних передач з архімедовими й евольвентними черв'яками, з черв'яками ZT- увігнутого й опуклого профілів витків, з черв'яками, що шліфуються конічним чашковим інструментом, а також евольвентних черв'ячних передач без повторного контакту з поліпшеними критеріями працездатності та підвищеним ККД зачеплення.
Підвищення технічного рівня приводів машин, що містять черв’ячні передачі, є важливим завданням машинобудування у зв’язку з широким використанням цих передач у сучасних конструкціях і може бути вирішене завдяки впровадженню черв'ячних передач з підвищеними працездатністю та ККД зачеплення. Це й зумовило вибір напряму дослідження зі створення черв'ячних передач з підвищеною працездатністю на основі аналізу та синтезу геометрії цих передач з метою поліпшення їхніх критеріїв працездатності та підвищення ККД зачеплення в режимі граничного тертя.
На основі проведеного теоретичного дослідження одержала подальший розвиток математична модель визначення критеріїв працездатності та ККД в точках поля зачеплення черв'ячної передачі з використанням при шліфуванні черв'яка шліфувального круга, профіль якого окреслений довільною кривою.
Теоретичне дослідження дозволило вперше розробити математичну модель визначення ККД зачеплення черв'ячної передачі в режимі граничного тертя в точках контакту поля зачеплення, коли витки черв'яка в осьовому перерізі окреслені довільною кривою.
Визначено та описано умови, що дозволяють синтезувати черв’ячні передачі з виключенням з поля зачеплення точок контакту, де сумарна швидкість руху цих точок, а також кут між вектором відносної швидкості та контактною лінією мають нульові значення; повторного контакту в зачепленні черв'ячної передачі, профілі витків черв'яка якої окреслені довільною кривою.
Доведено, що раціональні геометричні параметри черв'ячних передач з різними типами черв'яків можна визначати, використовуючи як критерій оптимізації ККД зачеплення залежно від величини зміщення черв'яка, кількості модулів у ділильному діаметрі черв'яка, кута профілю витків черв'яка та передаточного числа передачі.
Уперше із застосуванням плану експерименту отримано рівняння регресії другого степеня розкладання в ряд функцій, що визначають критерії працездатності та ККД зачеплення черв'ячної передачі. Розроблено рекомендації щодо синтезу черв'ячних передач з архімедовими й евольвентними черв'яками, з черв'яками ZT- увігнутого й опуклого профілів витків, з черв'яками, що шліфуються конічним чашковим інструментом, а також евольвентних черв'ячних передач без повторного контакту з підвищеною працездатністю та ККД зачеплення в режимі граничного тертя.
Аналіз отриманих рівнянь регресії дозволив установити, що черв’ячні передачі із ZT- черв'яками увігнутого й опуклого профілів мають втрати в зачепленні, що складають 0,83...0,85 від втрат у зачепленні черв'ячних передач з евольвентним черв'яком. Ці передачі мають кращі критерії працездатності. Так, при передаточному числі 31,5 черв'ячна передача із ZT- черв'яком увігнутого профілю має ККД зачеплення на 5...6% вищий, ніж передача з евольвентним черв'яком за ОСТ, а середні значення критеріїв працездатності в 1,4...1,6 раза більші, ніж передача за ОСТ. Черв'ячна передача із ZT- черв'яком опуклого профілю витків має значення середніх критеріїв працездатності у 2...6 разів більші, ніж передача з евольвентним черв'яком, а ККД зачеплення при цьому на 7...9% вищий.
Застосування черв'ячних передач без повторного контакту (черв'як - евольвентний, ) дозволяє підвищити ККД зачеплення на 2,3...3% у порівнянні з передачами з евольвентним черв'яком за ОСТ. Критерії працездатності цих передач в 1,3...1,6 раза менші.
Установлено, що для черв'ячних передач з усіма розглянутими типами черв'яків область раціональних геометричних параметрів характеризується мінімальними за умови міцності та жорсткості черв'яка значеннями кількості модулів у його ділильному діаметрі.
Розроблено рекомендації щодо визначення раціональних параметрів черв'ячних передач і визначено раціональні параметри евольвентних черв’ячних передач для передаточних чисел 8...80, що забезпечують зменшення втрат у зачепленні в 1,04...1,17 раза в порівнянні з передачами за ОСТ-2Н 21-4-84.
Порівняння експериментальних даних з теоретичними значеннями ККД зачеплення черв'ячних передач з черв'яками різних типів і при розташуванні плями контакту в різних областях поверхні зуба колеса показує їхній задовільний збіг (похибка не перевищує 3%).
Отримані результати використовуються й можуть бути використані проектними машинобудівними підприємствами при проектуванні та виготовленні черв'ячних передач з різними типами черв'яків, з поліпшеними критеріями працездатності та підвищеним ККД зачеплення.
Публікації автора:
Носко П.Л., Муховатый А.А. Определение потерь на трение в зацеплении цилиндрической червячной передачи // Вісник СНУ ім. В. Даля № 3 (49). – Луганськ: СНУ, 2002. – С. 178–182.
Носко П.Л., Муховатый А.А., Шишова Н.В. Анализ влияния параметров червячных передач с ZT–червяком вогнутого профиля на критерии их работоспособности // Вісник нац. техн. ун–ту "ХПІ". Зб. наук. праць. – Харків: НТУ "ХПІ", 2003. – № 9. – Т. 2. – С. 41–49.
Носко П.Л., Муховатый А.А., Шишова Н.В. Определение рациональных параметров червячных передач с ZT–червяком выпуклого профиля витков // Вісник СНУ ім. В. Даля. – Луганськ: СНУ ім. В. Даля, 2003. – № 8 (66). – С. 139–145.
Носко П.Л., Муховатый А.А., Шишова Н.В. Многокритериальный анализ червячных передач без повторного контакта с эвольвентным червяком // Вісник СНУ ім. В. Даля. – Луганськ: СНУ ім. В. Даля, 2003. – № 11 (69). – С. 174–181.
Носко П.Л., Муховатый А.А., Шишова Н.В. Оптимизация параметров червячных передач с цилиндрическим эвольвентным червяком // Вісник СНУ ім. В. Даля. – Луганськ: СНУ ім. В. Даля, 2003. – № 12 (70). – С. 34–40.
Носко П.Л., Мальков В.Н., Муховатый А.А. Геометрия червяка, обработанного дисковым шлифовальным кругом // Ресурсозберігаючі технології виробництва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні. Зб. наук. пр. У 2–х ч. Ч. 1. - Луганськ: СНУ ім. В. Даля, 2004. – С. 126–131.
Носко П.Л., Муховатый А.А., Шишова Н.В. Параметрический анализ КПД зацепления цилиндрических червячных передач с эвольвентным червяком // Подъемно–транспортная техника. – Днепропетровск, 2004. – №1 (9). – С. 74–83.
Носко П.Л., Муховатый А.А. Узловые линии зацепления в цилиндрических червячных передачах // Вісник нац. техн. ун–ту "ХПІ". Зб. наук. праць. – Харків: НТУ „ХПІ”, 2005. – № 40. – С. 21–28.
Муховатый А.А. Обобщенные условия исключения повторного контакта в цилиндрических червячных передачах // Вісник СНУ ім. В. Даля. – Луганськ: СНУ ім. В. Даля, 2006. – № 10 (104). – С. 156–160.
Носко П.Л., Муховатый А.А. Червячные передачи с благоприятным расположением мгновенных линий контакта рабочих поверхностей // Вісник СНУ ім. В. Даля. – Луганськ: СНУ ім. В. Даля, 2007. – № 9 (115). – С. 158–165.
P.L. Nosko, V.P. Shishov, P.V. Fil, A.A. Muhovatiy, U.A. Sklar. Parametrical optimization of worm gears on losses in gearing // Polish Academy of Sciences Branch in Lublin. TEKA Commision of Motorization and Power Industry in Agriculture, V.VIII. – Poland, Lublin, 2008. – p. 213-221.
