Novikov gear: GOST, design, applikation

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Mange bevægelige mekanismer er designet på en sådan måde, at overførsel af energi direkte fra drivanordningen til det udøvende organ er umulig. I nogle situationer er motoren og den drevne anordning strukturelt placeret langt fra hinanden og forskudt fra hinanden. I andre tilfælde skal energien først omdannes: reducer eller øg motorhastigheden, skift omdrejningsretningen, eller drej rotationsbevægelsen til translationel.

Så kræves nogle mellemliggende mekanismer for at overføre eller transformere denne energi. Et af hovedelementerne, der bruges til dette formål, er tandhjul. De bruges over alt, hvor der kræves betydelig kraftoverførsel, samtidig med at de bevarer en kompakt enhed og en lang levetid - uanset om det er en bilgearkasse, en fiskestangshjul eller en vandkraftturbine.

Hvad er overførslerne

Der er mange varianter af gear. De er klassificeret efter følgende kriterier:

• retning af bevægelsestransmission - cylindrisk, orm,konisk;
• siden af hjulet, hvorpå tænderne skæres - indvendig eller udvendig gearing;
• tænderretning - lige, skrå, chevron;
• shape of teeth - cykloid og involut gear, Novikov engagement.

Cycloidgear

Denne teknologi blev patenteret i 1931 af den tyske ingeniør Lorenz Braren. Desværre har det betydelige ulemper.

1. Svært at fremstille - hvert hjul skæres med et separat tandhjulsskæreværktøj.
2. Ekstremt høj følsomhed over for ændringer i centerafstand. Denne type indgreb kræver med andre ord den højeste præcision i produktion og installation, og i tilfælde af den mindste mekaniske skade fejler den.
3. Vanskeligheder ved reparation på grund af manglende standardisering af sådanne engagementer.

Fordelen ved dette gear er, at belastningen ved tændernes kontaktpunkt reduceres kraftigt på grund af deres afrundede form, hvilket resulterer i større holdbarhed af delene.

Som et resultat af dette har den cykloidale forbindelse fundet sin anvendelse i et ret snævert industriområde - i fremstillingen af ure og andre præcisionsinstrumenter, nogle typer kompressorer og pumper.

Involut type

Denne type tanddesign blev foreslået af den berømte mekaniker og matematiker Leonhard Euler i 1760 og er den mest udbredte i industrien.

I et tandhjulspar kaldes en del med en mindre diameter norm alt et tandhjul, og en del med et stort kaldes et hjul. PÅevolvent forbindelse, tænderne har en profil med konvekse kanter. Det er det samme for både gear og hjul. Heraf følger den vigtigste økonomiske fordel ved involut gearing: lav kompleksitet af fremstilling af dele, samtidig med at tilstrækkelig nøjagtighed og følgelig høj produktivitet opretholdes. Disse hjul kræver ikke komplekst udstyr at fremstille, og deres kvalitet er let at kontrollere.

Denne forbindelse har en anden ubestridelig fordel forbundet med tilstedeværelsen af en menneskelig faktor i produktionen: involutte tænder er ufølsomme over for ændringer i centerafstanden, hvis deres indgreb ikke afbrydes. Enkelt sagt "tillader" sådanne hjul nogle unøjagtigheder i både fremstilling og installation uden stort tab i ydeevne.

Involut gearing giver også tandhjulene en lang levetid på grund af, at tændernes overflader, som har en konveks form, ruller over hinanden. På grund af dette reduceres overfladernes friktion betydeligt, det vil sige, at slid på dele minimeres.

Oprettelse af Novikov-transmissionen

Nogle gange har du brug for at overføre et meget højt drejningsmoment og samtidig ikke gå ud over en vis størrelse og vægt af mekanismen. Under disse forhold er den involutte forbindelse muligvis ikke pålidelig nok - på grund af høje kontaktspændinger ved tændernes kontaktpunkt kan de hurtigt svigte.

Her kommer den såkaldte cirkulære skrue til hjælpengagement. Det blev udviklet i 1954 af den sovjetiske ingeniør og opfinder M. L. Novikov. Han kom til denne beslutning ved at undersøge de problemer, der opstod ved design af tunge, men relativt langsomme maskiner såsom traktorer og tanke.

Denne teknik har en stor masse, som kræver overførsel af det passende drejningsmoment fra motoren gennem transmissionen til hjulene eller sporrullerne. Involvente tænder er ikke altid klar til opgaven.

Hvad er fordelene ved at åbne…

Der er skabt en forbindelse, hvor tænderne på tandhjulet og hjulet er henholdsvis konvekse og konkave. På grund af dette blev der opnået en betydelig forøgelse af tændernes kontaktflade, da geartænderne og fordybningerne mellem dem ved hjulet har meget tætte radier.

Således blev spændingen ved kontaktpunktet reduceret. Dette gjorde det muligt, afhængigt af de specifikke omstændigheder, enten at reducere størrelsen af mekanismen væsentligt, samtidig med at værdien af den transmitterede effekt blev bibeholdt, eller med bibeholdelse af de eksisterende dimensioner og vægt at øge belastningen på forbindelsen markant uden frygt for et tidligt sammenbrud.

…og dens fejl

I modsætning til den involutte forbindelse, hvor to konvekse overflader berører hinanden, danner de konvekse og konkave dele i Novikov-gear en næsten integreret helhed, når de er forbundet. På grund af dette øges friktionen mellem tænderne betydeligt, hvilket påvirker deres holdbarhed. Selvom det er tilfældet med lavhastighedsmaskiner, som i første omgang ogen cirkulær skrueforbindelse blev udviklet, denne faktor er ikke så vigtig.

Derudover stiller dette design, i lighed med cykloid-gearet, høje krav til kvaliteten af udførelse og monteringspleje, da overtrædelse af centerafstanden kan føre til katastrofale konsekvenser.

Før Novikov var der allerede gjort adskillige forsøg på at forbedre designet af forlovelsen, men kun han formåede at udvikle en levedygtig teknologi. Efter nogle forbedringer blev det introduceret i mange industrier.

Forbedring af opfindelsen

Der er to typer Novikov-links i alt:

• med én berøringslinje (kan være prepolær og polær);
• med to berøringslinjer (dozapole).

I den første type har tandhjulets og hjulets tænder den samme krumning langs hele konturen. Med en polær forbindelse er drivhjulets profil lavet konveks, og det drevne hjul er konkavt. Med prepolær - omvendt. Denne forbindelse blev direkte udviklet af Mikhail Novikov, som modtog Lenin-prisen for dette.

Det blev dog hurtigt klart, at fremstillingen af gear af denne type er teknologisk ret vanskelig. Da hjulene ikke er ens, men har forskellige tandsnit, kræves der to forskellige stykker udstyr for at lave et hjulpar, hvilket ikke er særlig økonomisk.

Forskning i denne retning er begyndt. Deres resultat var udviklingen af dozapoleny gearing, hvor tænderne på hjulet og gearet er de samme,men de har en konveks kontur tættere på toppen og en konkav tættere på bunden, med en jævn overgang mellem dem. Dette opnåede ikke kun ensretning af produktionen af dele, men det blev også fundet ud af, at sådanne gear har en meget større bæreevne end forbindelser med én indgrebslinje.

Distribution af ny udvikling

Mikhail Novikovs gearingsplan blev oprindeligt udviklet til tungt, herunder militært udstyr, og begyndte at sprede sig hurtigt over mange industrier. Maskinbygningsfabrikken i Lugansk i Ukraine var den første i det tidligere Sovjetunionens område til at fremstille produkter ved hjælp af den nye teknologi.

andre.

Udlandet er også aktivt interesseret i denne udvikling. Japan er ved at udvikle til sin implementering i bilindustrien, og England og USA er heller ikke udeladt. Opfindelsen af en sovjetisk videnskabsmand kan meget vel gå til at erobre universet: internationale organisationer finansierer forskning i anvendelsen af Novikov-udstyret i rumfærger, sonder og andet udstyr.

Brugssfærer af roterende skrueteknologi

For det meste er denne udvikling blevet implementeret på følgende områder:

• traktionsgear af forskellige tunge køretøjer - trolleybusser, busser, sporvogne, helikoptere);
• pumpeenheder og andet udstyr til olieindustrien;
• kulminemaskiner;
• hejse- og rejsekrangearkasser.

Der er også specielle lejer fremstillet ved hjælp af Novikov-gear, der har tre gange så stor belastningskapacitet som konventionelle lejer.

Produktion af Novikov-gear og regulatoriske dokumenter

Specialudstyr blev udviklet til at skære tænder i fremstillingen af Novikovs engagement - en fræser. Dette værktøj har en ret høj pris, da der stilles høje krav til nøjagtigheden af fremstillingen af gear. En lille afvigelse - og den ideelle harmoni af kontaktkonturerne, som sikrer en høj gearlevetid og overført kraft, vil ikke længere blive observeret.

Da kvaliteten af både selve tænderne og skærene til at skære dem er underlagt særligt høje krav, er der udviklet separate statsstandarder for at kontrollere deres fremstilling. Til selve Novikov-engagementet - GOST 17744-72, for gear skærende værktøjer - GOST 16771-81.

Det nye princip for fremstilling af tænder, udviklet af M. L. Novikov, blev anerkendt ikke kun på det tidligere USSRs territorium, men også i mange andre lande.