Анотація до роботи:

Карпов О.П. Удосконалювання кругогвинтових зубчастих передач синтезом зачеплення з асиметричною функцією передавального відношення. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.02. – машинознавство. – Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Луганськ, 2006.

Захищаються рукопис і 12 наукових праць, у яких викладено один із шляхів удосконалювання кругогвинтових зубчастих передач синтезом раціональних геометричних параметрів зачеплення з асиметричною функцією передавального відношення (передач некруглими зубчастими колесами). Для цього на основі запропонованих основних і додаткових умов синтезу розроблено математичну модель передачі. За геометро-кінематичними критеріями проведено теоретичний аналіз її працездатності шляхом порівняння з передачами, що мають постійне передавальне відношення.

Показано можливість застосування зубчастих передач з асиметричною функцією передавального відношення для боротьби з резонансними коливаннями, що дозволяє розширити функціональні можливості використання передач некруглими зубчастими колесами.

Адекватність теоретичного моделювання підтверджено результатами експериментальних досліджень.

У дисертаційній роботі вирішено важливе науково-практичне завдання удосконалювання кругогвинтових зубчастих передач синтезом зачеплення з асиметричною функцією передавального відношення, що забезпечують заданий закон перетворення руху й розширюють функціональні можливості застосування передач некруглими зубчастими колесами для боротьби з резонансними коливаннями в редукторах важкого машинобудування.

Представлені в дисертації результати проведених теоретичних і експериментальних досліджень дозволяють зробити такі висновки:

1. Підвищення технічного рівня приводів високонавантажених машин є актуальним завданням машинобудування й може бути досягнуто застосуванням зубчастих передач зі змінним передавальним відношенням (передач некруглими зубчастими колесами). На основі проведеного аналізу наукових праць в області створення некруглих зубчастих коліс визначено шляхи удосконалювання кругогвинтових зубчастих передач синтезом зачеплення з асиметричною функцією передавального відношення.

2. Обґрунтовано вибір асиметричної функції передавального відношення i(₁), що забезпечує заданий закон перетворення руху (основна умова синтезу). Досліджено показники асиметричної функції передавального відношення , j₁ і B, що характеризують ступінь асиметрії, частоту та величину зміни передавального відношення відповідно. Теоретично визначено залежності показника B від передавального числа зубчастої передачі u, міжосьової відстані a_w, коефіцієнта нерівномірності руху механізму .

Запропоновано додаткові умови синтезу:

– умову, що характеризує протирезонансну стійкість кругогвинтових зубчастих передач і визначає межу зон їх зниженої віброактивності (B B_кр);

– умову, що пов'язана з нерівномірністю руху механізму й характеризує зміну кутової швидкості обертання вала в заданих межах (B__B).

3. Розроблено математичну модель синтезу кругогвинтової передачі некруглими колесами з асиметричною функцією передавального відношення. На основі вирішення задачі синтезу визначено раціональні геометричні параметри зубчастого зачеплення, що забезпечують безрезонансний режим роботи передачі та необхідний коефіцієнт нерівномірності руху .

4. Визначено показники працездатності кругогвинтових зубчастих передач з асиметричною функцією передавального відношення. За геометро-кінематичними критеріями проведено теоретичний аналіз працездатності синтезованих передач шляхом порівняння з передачами, що мають постійне передавальне відношення.

За результатами порівняльного аналізу показано можливість практичного застосування кругогвинтових зубчастих передач з асиметричною функцією передавального відношення в редукторах важкого машинобудування.

5. Проведено розрахунково-експериментальні роботи з метою перевірки передавального відношення й оцінки резонансних коливань зубчастих передач некруглими колесами з кругогвинтовим зачепленням. При цьому:

– розроблено й виготовлено пристрій до зубофрезерного верстата 5К32 для нарізування зубців на некруглих колесах, виготовлені експериментальні некруглі зубчасті колеса передач з асиметричною функцією передавального відношення для двоступеневого редуктора;

– розроблено методику вимірювань, підготовлено вимірювальний комплекс, що включає стенд для перевірки точності виконання центроїд і передавальних відношень і стенд для вимірювання рівня вібрацій редуктора при швидкості обертання ведучого вала до 356 рад/с;

– проведено оцінку резонансних коливань передачі некруглими зубчастими колесами; отримано аналітичні залежності для визначення критичних швидкостей обертання _{1 кр} ведучого вала й частоти f_z коливань від імпульсного збудження.

Для двоступеневого редуктора проведено експериментальну оцінку передавального відношення та резонансних коливань зубчастих передач некруглими колесами. Максимальні розбіжності між теоретичними й експериментальними результатами величин передавального відношення складають 6%. У результаті випробувань установлено, що в редукторі з некруглими зубчастими колесами з асиметричною функцією передавального відношення в усьому діапазоні ₁ для рекомендованого значення коефіцієнта К підвищення рівня вібрацій не спостерігалося.

На основі виконаних досліджень зроблено висновок про доцільність застосування зубчастих передач з асиметричною функцією передавального відношення для боротьби з резонансними коливаннями, що дозволяє розширити функціональні можливості використання передач некруглими зубчастими колесами.

6. Розроблено інженерну методику проектування кругогвинтових зубчастих передач з асиметричною функцією передавального відношення, яка забезпечує пошук їх раціональних геометричних параметрів і дозволяє створювати нові зубчасті передачі некруглими колесами, що розширює функціональні можливості їхнього застосування. Запропоновану методику реалізовано в алгоритмах і програмах, які дозволяють здійснювати синтез й аналіз зубчастих зачеплень некруглими колесами за критеріями їхньої працездатності.

7. Розроблені рекомендації щодо удосконалювання кругогвинтових зубчастих передач синтезом раціональних геометричних параметрів зачеплення з асиметричною функцією передавального відношення, що забезпечує необхідні показники їхньої працездатності, упроваджено у виробництво на ХК "Луганськтепловоз" і ДП ВО "Луганський верстатобудівний завод", що підтверджено відповідними документами.

Результати роботи впроваджено в навчальний процес у Східноукраїнському національному університеті (м. Луганськ, Україна) при вивченні курсів "Деталі машин", "Теорія механізмів і машин", "Прикладна механіка" (підтверджено актами) і можуть бути використані проектно-конструкторськими організаціями, машинобудівними підприємствами при розрахунках і проектуванні нових зубчастих механізмів з некруглими колесами.

Публікації автора:

1. Утутов М.Л., Карпов О.П. Центроїди та їхні основні параметри передачі з кососиметричною функцією передавального відношення // Зб. наук. пр. Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів. Вип. 4. – Львів: Автобус, 2000. – С. 104–107.

2. Утутов Н.Л., Карпов А.П. Геометрия кососимметричных цилиндрических круговинтовых передач // Вісник Східноукр. нац. ун-ту. – Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля. – 2000. – № 11 (33). – С. 114–123.

3. Утутов Н.Л, Карпов А.П. Кинематические зависимости в кососимметричных цилиндрических круговинтовых передачах // Вісник Східноукр. нац. ун-ту. – Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля. – 2001. – № 6 (40). – С. 229–233.

4. Утутов Н.Л., Карпов А.П. Двухступенчатый редуктор с некруглыми кососимметричными зубчатыми колесами // Вісник Східноукр. нац. ун-ту. – Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля. – 2001. – № 11 (45). – С. 160–166.

5. Утутов Н.Л., Карпов А.П. Методика расчета передач некруглыми зубчатыми колесами // Вестник нац. техн. ун-та "ХПИ". Вып. 12. – Харьков: НТУ "ХПИ". – 2001. – С. 27–32.

6. Утутов М.Л., Карпов О.П., Гремчук М.С. Критична частота обертання некруглих зубчастих коліс // Збірник наукових праць. Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів. Вип. 5. – Львів: Автобус, 2001. – С. 134–136.

7. Утутов Н.Л., Карпов А.П. О нахождении постоянных коэффициентов в функциях передаточных отношений передач некруглыми зубчатыми колесами // Вестник нац. техн. ун-та "ХПИ". Вып. 10. – Харьков: НТУ "ХПИ". – 2002. – С. 71–76.

8. Карпов А.П. Усилия в зацеплении некруглых зубчатых круговинтовых передач с кососимметричным передаточным отношением // Вестник нац. техн. ун-та "ХПИ". Вып. 8, Харьков: НТУ "ХПИ". – 2003. – С. 96–102.

9. Карпов А.П. Оценка крутильных колебаний ведомого вала в редукторе с некруглыми кососимметричными зубчатыми колесами // Вісник Східноукр. нац. ун-ту. – Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля. – 2003. – № 9 (67). – С. 199–203.

10. Утутов Н.Л., Карпов А.П., Шисман В.Е. Об оптимизации закона движения механизма с некруглыми зубчатыми колесами // Вісник Східноукр. нац. ун-ту. – Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля. – 2003. – №12(70). – С. 23–26.

11. Утутов Н.Л., Карпов А.П. Проверка на поперечные колебания вала с некруглыми зубчатыми колесами // Вестник нац. техн. ун-та "ХПИ". Вып. 30. – Харьков: НТУ "ХПИ". – 2004. – С. 11–18.

12. Карпов А.П. Определение коэффициента неравномерности движения механизма из некруглых кососимметричных зубчатых колес // Вестник нац. техн. ун-та "ХПИ". Вып. 40. – Харьков: НТУ "ХПИ". – 2005. – С. 146–150.

13. Деклараційний патент на корисну модель № 18111 МПК B65G 23/00. Зубчастий редуктор / Утутов М.Л., Носко П.Л., Карпов О.П., Лустін П.Є. – Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля. Заявл. 26.05.2006. Опубл. 16.10.2006. Бюл. №10.