Муховатий Олександр Анатолійович. Підвищення працездатності черв'ячних передач вибором раціональних геометричних параметрів зачеплення в режимі граничного тертя

brief description

Муховатий Олександр Анатолійович. Підвищення працездатності черв'ячних передач вибором раціональних геометричних параметрів зачеплення в режимі граничного тертя : Дис... канд. наук: 05.02.02 2009

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.