Анотація до роботи:

Пшеничних С.І. Удосконалення хвильової зубчастої передачі з генератором кочення шляхом використання двох гнучких коліс. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.02.02 - машинознавство. - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2004.

Дисертація присвячена створенню і дослідженню хвильової зубчастої передачі з двома гнучкими колесами з кулачковым генератором хвиль, вивченню закономірностей впливу різних параметрів ХЗП на її якісні характеристики і розробці методики розрахунку і конструювання хвильових передач із двома гнучкими колесами і генератором кочення.

Працездатність цієї передачі оцінювалася по таких якісних характеристиках, як граничний передаваний момент, крутильна жорсткість і ККД, для визначення яких досліджувалася силова взаємодія передачі. Під дією сил, що виникають у передачі, визначалася форма гнучких коліс, яка також впливає на перерозподіл сил.

Для проведення експериментальних досліджень розроблено і виготовлено різні стенди, на яких проводилися випробування передач на різних режимах роботи ХЗП. Як вихідні параметри цих експериментів о ККД редуктора; форма і кут закручення гнучких коліс передачі; граничний передаваний момент передачі.

Розроблена методика проектування дозволяє визначити раціональні значення геометричних і розрахункових параметрів ХЗП із двома гнучкими колесами, з'єднаними з одним валом, двома жорсткими колесами і генератором кочення, з урахуванням оптимальних значень крутильної жорсткості, граничного передаваного моменту і ККД передачі. Створено програми розрахунку, за допомогою яких можна провести як оцінні, так і поглиблені розрахунки якісних характеристик таких ХЗП.

У дисертаційній роботі вирішена важлива науково-практична задача підвищення якості хвильових зубчастих передач с генератором кочення при одночасному зменшенні їх габаритних розмірів і маси за рахунок збільшення навантажувальної здатності, крутильної жорсткості і ККД шляхом використання двох гнучких коліс.

Найбільш важливі наукові і практичні результати дисертаційної роботи містят наступне:

1. Застосування двох гнучких коліс, насаджених одне на одне і приєднаних до одного вихідного вала, є одним з перспективних напрямків істотного збільшення навантажувальної здатності ХЗП і якісних характеристик за рахунок передачі по двох контурах обертального моменту. Використання коліс різного діаметра, але з однаковим числом зубців може бути забезпечене шляхом вибору різних коефіцієнтів зміщення. Раціональні значення коефіцієнта зміщення для зачеплень з a=20 необхідно вибирати для внутрішнього колеса в межах x_g1 = 2,5...4,5 і зовнішнього колеса в межах x_g2 = 3...5,5.

2. Розроблено математичну модель ХЗП, що дозволяє визначати форму гнучких коліс, силову взаємодію ланок, ККД, крутильну жорсткість і граничний передаваний момент, а також досліджувати вплив конструктивних параметрів коліс на характеристики передачі.

3. Для проведення експериментальних досліджень розроблено і виготовлено різні стенди, на яких проводилися випробування передач з різними геометричними параметрами і на різних режимах роботи ХЗП. Порівняння результатів теоретичних і експериментальних досліджень показує, що розбіжність між розрахованими й вимірюваними величинами лежить у межах похибки експерименту, що свідчить про адекватність прийнятих розрахункових моделей для розглядуваної передачі.

4. У результаті проведених досліджень встановлено:

- за рахунок передачі обертального моменту по двох потоках в 1,9 раза зменшується радіальне навантаження, що діє на кульки гнучких підшипників, а сили, що діють на зубці в зачепленні, зменшуються в 1,6 раза;

- при початковому навантаженні ККД передач із двома колесами менший, ніж у звичайних ХЗП, за рахунок підсумовування втрат на тертя в генераторі хвиль, що виникають у кожному контурі, однак при досягненні номінальних моментів їх ККД вирівнюються;

- при використанні другого колеса стає можливим зменшення кута закручування передачі в 1,5 раза порівняно з вихідним варіантом, тому що передаваний момент поділяється на два контури, і тому вибірка радіальних зазорів відбувається повільніше;

- граничний момент передачі з двома колесами хоч і залежить від величини мінімального граничного моменту, який може передати один з контурів, однак за рахунок загальної передаваної потужності збільшується практично в 1,9 раза.

5. Запропонована хвильова передача з двома гнучкими колесами дозволяє поліпшити масогабаритні характеристики сучасних приводів; порівняно зі звичайними хвильовими, планетарними і циліндричними передачами при однакових передатному відношенні й обертальному моменті досягається зменшення: маси приводу -
в 1,6...6,5 раза; висоти - у 1,2...2,3 раза; довжини - у 1,3...2 раза; ширини - у 1,3...2,5 раза.

6. Розроблено пакет прикладних програм для визначення якісних характеристик ХЗП із двома гнучкими колісьми і кулачковим генератором кочення, що дозволив виділити області ефективного застосування таких передач. Створено методику проектування таких передач з раціональними геометричними розмірами і конструктивними параметрами.

7. Запропоновані рекомендації використано в ДП АНТК ім. О.К. Антонова і в Харківському агрегатному конструкторському бюро. Одержані в дисертаційній роботі результати застосовуються і можуть також бути використані проектно-конструкторськими організаціями і машинобудівними підприємствами при розрахунках і проектуванні економічних приводів, верстатів із ЧПК, роботів, виробів ракетно-космічної техніки й ін.

Публікації автора:

1. Полетучий А.И., Заика О.А., Пшеничных С.И. Исследование работоспособности волновых механизмов // Авиационно-космическая техника и технология. – Харьков: Харьк. авиац. ин-т. – 1994. – С. 169-174.

Здобувачем розглянуто можливі варіанти ХЗП з генераторами кочення та зробив порівняльний аналіз їх характеристик.

2. Полетучий А.И., Пшеничных С.И. Математическая модель крутильной жесткости волновой передачи с двумя гибкими колесами // Авиационно-космическая техника и технология. – Харьков: Харьк. авиац. ин-т. – 1995. – С. 182-187.

Здобувачем розроблено алгоритм визначення крутильної жорсткісті хвильових передач з двома гнучкими колесами і генератором кочення.

3. Полетучий А.И., Пшеничных С.И. Определение крутильных колебаний волнового редуктора при изменении нагрузки на выходном валу // Авиационно-космическая техника и технология. – Харьков: Гос. аэрокосм. ун-т "Харьк. авиац. ин-т". – 1998. – С. 164-169.

Здобувачем розв’язано рівняння руху приводу з хвильовим редуктором.

4. Полетучий А.И., Пшеничных С.И. Определение перемещений гибких колес волновой передачи // Авиационно-космическая техника и технология. – Харьков: Гос. аэрок. ун-т "Харьк. авиац. ин-т". – 1999. – С. 168-174.

Здобувачем розв’язано рівняння пружної лінії для визначення переміщень зубчастих вінців гнучких коліс хвильової передачі.

5. Полетучий А.И., Заика О.А., Пшеничных С.И. Стенды для исследования работоспособности волновых передач // Авиационно-космическая техника и технология. – Харьков: Гос. аэрокосм. ун-т "Харьк. авиац. ин-т". – 1999. – Вып. 10. – С. 88-96.

Здобувачем подано схему та опис експериментального стенду для вивчення форми гнучких коліс і крутильної жорсткости хвильових передач з генератором кочення.

6. Пшеничных С.И. Потери на трение в волновой передаче с генераторами качения //Авиационно-космическая техника и технология. - Харьков: Гос. аэрокосм. ун-т "Харьк. авиац. ин-т". – 2000 . – Вып. 17. – С. 217-220.

7. Полетучий А.И., Пшеничных С.И. Построение конечно-элементной модели волновой передачи с двумя гибкими колесами // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2002. – № 10. – С. 63-72.

Здобувачем розроблено програма для визначення переміщень гнучких коліс із застосуванням методу кінцевих елементів.

8. Полетучий А.И., Пшеничных С.И. Результаты исследования волновой передачи с двумя гибкими колесами и генератором качения // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. – 2003. – № 12(70). – С. 56-67.

Здобувачем розроблено математична модель ХЗП з двома гнучкими колесами і генератором кочення.