Novikov zupčanik: GOST, dizajn, primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Mnogi pokretni mehanizmi dizajnirani su na takav način da je prijenos energije izravno s pogonskog uređaja na izvršno tijelo nemoguć. U nekim situacijama, motor i pogonski uređaj strukturno su razmaknuti i pomaknuti jedan od drugog. U drugim slučajevima, energija se prvo mora pretvoriti: smanjiti ili povećati brzinu motora, promijeniti smjer vrtnje ili pretvoriti rotacijsko kretanje u translacijski.

Tada su potrebni neki posredni mehanizmi za prijenos ili transformaciju ove energije. Jedan od glavnih elemenata koji se koriste u tu svrhu su zupčanici. Koriste se gdje god je potreban značajan prijenos snage uz održavanje kompaktnog uređaja i dugog vijeka trajanja - bilo da se radi o mjenjaču automobila, kolutu štapa za pecanje ili hidroelektričnoj turbini.

Koji su transferi

Postoji mnogo varijanti zupčanika. Klasificirani su prema sljedećim kriterijima:

• smjer prijenosa kretanja - cilindrični, pužni,stožasti;
• strana kotača na kojoj su izrezani zubi - unutarnji ili vanjski zupčanik;
• smjer zuba - ravno, koso, chevron;
• oblik zuba - cikloidni i evolventni zupčanik, Novikov angažman.

cikloidni zupčanik

Ovu tehnologiju patentirao je 1931. njemački inženjer Lorenz Braren. Nažalost, ima značajne nedostatke.

1. Teško za proizvodnju - svaki kotač se reže posebnim alatom za rezanje zupčanika.
2. Izuzetno visoka osjetljivost na promjene središnje udaljenosti. Drugim riječima, ova vrsta angažmana zahtijeva najveću preciznost u izradi i ugradnji, a u slučaju najmanjeg mehaničkog oštećenja ne uspijeva.
3. Poteškoće u popravku zbog nedostatka standardizacije takvih angažmana.

Prednost ovog zupčanika je da je naprezanje na mjestu dodira zuba znatno smanjeno zbog njihovog zaobljenog oblika, što rezultira većom izdržljivošću dijelova.

Kao rezultat toga, cikloidna veza je našla svoju primjenu u prilično uskom području industrije - u proizvodnji satova i drugih preciznih instrumenata, nekih vrsta kompresora i pumpi.

Evolutivna vrsta

Ovu vrstu dizajna zuba predložio je poznati mehaničar i matematičar Leonhard Euler 1760. godine i najčešće se koristi u industriji.

U paru zupčanika, dio s manjim promjerom obično se naziva zupčanik, a dio s velikim naziva se kotač. NAevolventni spoj, zubi imaju profil s konveksnim rubovima. Isto je i za zupčanik i za kotač. Iz ovoga slijedi glavna ekonomska korist evolventnog zupčanika: niska složenost proizvodnih dijelova uz zadržavanje dovoljne točnosti i, sukladno tome, visoke produktivnosti. Ovi kotači ne zahtijevaju složenu opremu za proizvodnju, a njihovu kvalitetu je lako kontrolirati.

Ova veza ima još jednu neospornu prednost povezanu s prisutnošću ljudskog faktora u proizvodnji: evolventni zubi su neosjetljivi na promjene središnjeg razmaka, ako njihov angažman nije prekinut. Jednostavno rečeno, takvi kotači "dopuštaju" neke netočnosti u proizvodnji i ugradnji bez većeg gubitka u performansama.

Također, evolventni zupčanici osiguravaju dug radni vijek zupčanika zbog činjenice da se površine zuba, koje imaju konveksan oblik, prevrću jedna preko druge. Zbog toga se trenje površina značajno smanjuje, odnosno trošenje dijelova je minimalizirano.

Izrada Novikovog prijenosa

Ponekad trebate prenijeti vrlo visok zakretni moment i istovremeno ne ići dalje od određene veličine i težine mehanizma. U tim uvjetima, evolventna veza možda neće biti dovoljno pouzdana - zbog velikih kontaktnih naprezanja na mjestu dodira zuba, mogu brzo otkazati.

Ovdje u pomoć dolazi takozvani kružni vijakangažman. Razvio ga je 1954. sovjetski inženjer i izumitelj M. L. Novikov. Do te je odluke došao istražujući probleme koji su se pojavili pri projektiranju teških, ali relativno sporih strojeva kao što su traktori i tenkovi.

Ova tehnika ima veliku masu, što zahtijeva prijenos odgovarajućeg momenta s motora preko prijenosa na kotače ili gusjeničare. Evolutivni zubi nisu uvijek na visini zadatka.

Koje su prednosti otvaranja…

Stvorena je veza u kojoj su zubi zupčanika i kotača konveksni, odnosno konkavni. Zbog toga je postignuto značajno povećanje kontaktne površine zuba, budući da zupci zupčanika i udubljenja između njih na kotaču imaju vrlo bliske polumjere.

Tako je smanjen napon na mjestu kontakta. To je omogućilo, ovisno o specifičnim okolnostima, ili značajno smanjenje veličine mehanizma uz zadržavanje vrijednosti prenesene snage, ili, uz zadržavanje postojećih dimenzija i težine, značajno povećanje opterećenja na spoju bez straha od rani slom.

…i njegove mane

Za razliku od evolventne veze, gdje se dodiruju dvije konveksne površine, kod Novikovih zupčanika konveksni i konkavni dijelovi tvore gotovo cjelovitu cjelinu kada su spojeni. Zbog toga se značajno povećava trenje između zuba, što utječe na njihovu trajnost. Iako u slučaju strojeva male brzine, za koje u početku irazvijen je kružni vijčani spoj, ovaj faktor nije toliko važan.

Osim toga, ovaj dizajn, sličan cikloidnom zupčaniku, postavlja visoke zahtjeve za kvalitetu izrade i njegu montaže, jer kršenje središnjeg razmaka može dovesti do katastrofalnih posljedica.

Prije Novikova već su bili učinjeni brojni pokušaji poboljšanja dizajna zaruka, ali samo je on uspio razviti održivu tehnologiju. Nakon nekih poboljšanja, uveden je u mnoge industrije.

Poboljšanje izuma

Ukupno postoje dvije vrste Novikovih veza:

• s jednom dodirnom linijom (može biti prepolarna i polarna);
• s dvije dodirne linije (dozapole).

U prvom tipu, zubi zupčanika i kotača imaju istu zakrivljenost duž cijele konture. Kod polarnog spoja profil pogonskog kotača je konveksan, a pogonski konkavni. S prepolarnim - obrnuto. Ovaj spoj je izravno razvio Mihail Novikov, koji je za to dobio Lenjinovu nagradu.

Međutim, ubrzo je postalo jasno da je proizvodnja zupčanika ove vrste tehnološki prilično teška. Budući da kotači nisu isti, već imaju različite rezove zubaca, za izradu para kotača potrebna su dva različita komada opreme, što nije baš ekonomično.

Počelo je istraživanje u ovom smjeru. Njihov rezultat bio je razvoj dozapolenog zupčanika, u kojem su zubi kotača i zupčanika isti,ali imaju konveksnu konturu bliže vrhu i konkavnu bliže bazi, s glatkim prijelazom između njih. Time je postignuto ne samo objedinjavanje proizvodnje dijelova, već se pokazalo i da takvi zupčanici imaju puno veću nosivost od spojeva s jednom linijom zahvata.

Distribucija novog razvoja

Kada je izvorno razvijen za tešku, uključujući vojnu opremu, shema zupčanika Mihaila Novikova počela se brzo širiti u mnogim industrijama. Tvornica strojeva Lugansk u Ukrajini bila je prva na području bivšeg Sovjetskog Saveza koja je proizvodila proizvode koristeći novu tehnologiju.

ostalih.

Strane zemlje također su aktivno zainteresirane za ovaj razvoj događaja. Japan se razvija za njegovu primjenu u automobilskoj industriji, a Engleska i Sjedinjene Države također nisu izostavljene. Izum sovjetskog znanstvenika mogao bi ići u osvajanje svemira: međunarodne organizacije financiraju istraživanja o primjeni opreme Novikov u svemirskim šatlovima, sondama i drugoj opremi.

Sfere upotrebe tehnologije rotacijskih vijaka

Uglavnom, ovaj razvoj je implementiran u sljedećim područjima:

• vučni zupčanici raznih teških vozila - trolejbusa, autobusa, tramvaja, helikoptera);
• pumpne jedinice i druga oprema za naftnu industriju;
• strojevi za rudarenje ugljena;
• mjenjači za dizalice i putne dizalice.

Postoje i posebni ležajevi izrađeni pomoću Novikov zupčanika koji imaju tri puta veću nosivost od konvencionalnih ležajeva.

Proizvodnja Novikov zupčanika i regulatornih dokumenata

Razvijena je posebna oprema za rezanje zuba u izradi Novikovljevog angažmana - glodala. Ovaj alat ima prilično visoku cijenu, jer se postavljaju visoki zahtjevi za točnost izrade zupčanika. Lagano odstupanje - i onaj idealan sklad kontaktnih kontura, koji osigurava dug životni vijek zupčanika i prijenosnu snagu, više se neće promatrati.

Budući da kvaliteta i samih zuba i rezača za njihovo rezanje podliježu posebno visokim zahtjevima, razvijeni su zasebni državni standardi za kontrolu njihove proizvodnje. Za sam angažman Novikov - GOST 17744-72, za alate za rezanje zupčanika - GOST 16771-81.

Novi princip izrade zuba, koji je razvio M. L. Novikov, prepoznat je ne samo na području bivšeg SSSR-a, već iu mnogim drugim zemljama.