Novikov zupčanik: GOST, dizajn, primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

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

Onda su potrebni neki posredni mehanizmi za prijenos ili transformaciju ove energije. Jedan od glavnih elemenata koji se koriste za ovu svrhu su zupčanici. Koriste se svuda gdje 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. Klasificiraju se prema sljedećim kriterijima:

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

Cycloid gearing

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

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

Prednost ovog zupčanika je što 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.

Evolutivni tip

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

U paru zupčanika, dio manjeg prečnika se obično naziva zupčanik, a dio sa velikim se naziva točak. ATevolventni spoj, zubi imaju profil sa konveksnim ivicama. Isto je i za zupčanik i za točak. Iz ovoga slijedi glavna ekonomska korist evolventnog zupčanika: niska složenost proizvodnih dijelova uz održavanje dovoljne točnosti i, shodno tome, visoke produktivnosti. Ovi točkovi ne zahtevaju složenu opremu za proizvodnju, a njihov kvalitet je lako kontrolisati.

Ova veza ima još jednu neospornu prednost povezanu sa prisustvom ljudskog faktora u proizvodnji: evolventni zubi su neosetljivi na promene u središnjem rastojanju, ako se njihov angažman ne prekida. Jednostavno rečeno, takvi kotači "dopuštaju" neke nepreciznosti u proizvodnji i montaži bez većeg gubitka u performansama.

Takođe, evolventni zupčanik obezbeđuje dug radni vek zupčanika zbog činjenice da se površine zuba, koje imaju konveksan oblik, prevrću jedna preko druge. Zbog toga je trenje površina značajno smanjeno, odnosno habanje dijelova je minimalizirano.

Kreiranje Novikovljeve transmisije

Ponekad trebate prenijeti vrlo visok obrtni moment i istovremeno ne prelaziti određenu veličinu i težinu mehanizma. U ovim uslovima, evolventna veza možda neće biti dovoljno pouzdana - zbog velikih kontaktnih naprezanja na mestu dodira zuba, oni mogu brzo da pokvare.

Ovdje u pomoć dolazi takozvani kružni vijakangažman. Razvio ga je 1954. sovjetski inženjer i pronalazač M. L. Novikov. Do ove odluke je došao istražujući probleme koji su se javljali prilikom projektovanja teških, ali relativno sporih mašina kao što su traktori i tenkovi.

Ova tehnika ima veliku masu, koja zahteva prenos odgovarajućeg obrtnog momenta sa motora preko transmisije na točkove ili guseničare. Evolutivni zubi nisu uvijek na visini zadatka.

Koje su prednosti otvaranja…

Stvorena je veza u kojoj su zupci zupčanika i točka konveksni, odnosno konkavni. Zbog toga je postignuto značajno povećanje kontaktne površine zubaca, jer zupci zupčanika i udubljenja između njih na točku imaju vrlo bliske poluprečnike.

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

…i njegove mane

Za razliku od evolventne veze, gde se dodiruju dve konveksne površine, kod Novikovih zupčanika konveksni i konkavni delovi čine skoro integralnu celinu kada su spojeni. Zbog toga se značajno povećava trenje između zuba, što utiče na njihovu trajnost. Iako u slučaju mašina male brzine, za koje je 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 učinjeni brojni pokušaji da se poboljša dizajn zaruka, ali samo je on uspio razviti održivu tehnologiju. Nakon nekih poboljšanja, uveden je u mnoge industrije.

Poboljšanje izuma

Ukupno postoje dvije vrste Novikovih linkova:

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

Kod prvog tipa, zupci zupčanika i točka imaju istu zakrivljenost duž cijele konture. Sa polarnom vezom profil pogonskog točka je konveksan, a pogonski konkavan. Sa prepolarnim - obrnuto. Ovo jedinjenje je direktno razvio Mihail Novikov, koji je za to dobio Lenjinovu nagradu.

Međutim, ubrzo je postalo jasno da je proizvodnja zupčanika ovog tipa tehnološki prilično teška. Pošto točkovi nisu isti, već imaju različite rezove zuba, potrebna su dva različita komada opreme da se napravi par točkova, što nije baš ekonomično.

Istraživanje u ovom pravcu je počelo. Njihov rezultat bio je razvoj dozapolenog zupčanika, u kojem su zupci točka i zupčanika isti,ali imaju konveksnu konturu bliže vrhu i konkavnu bliže bazi, sa glatkim prijelazom između njih. Time je postignuto ne samo objedinjavanje proizvodnje delova, već se pokazalo i da takvi zupčanici imaju mnogo veću nosivost od spojeva sa jednom linijom zahvata.

Distribucija novog razvoja

Kada je prvobitno razvijen za tešku, uključujući i vojnu opremu, shema zupčanika Mihaila Novikova počela se brzo širiti u mnogim industrijama. Fabrika mašina za gradnju Lugansk u Ukrajini bila je prva na teritoriji bivšeg Sovjetskog Saveza koja je proizvodila proizvode po novoj tehnologiji.

ostali.

Strane zemlje su takođe aktivno zainteresovane za ovaj razvoj događaja. Japan se razvija za njegovu primjenu u automobilskoj industriji, a Engleska i Sjedinjene Države također nisu izostavljene. Izum sovjetskog naučnika mogao bi ići u osvajanje Univerzuma: međunarodne organizacije finansiraju istraživanja o primeni Novikovljeve opreme u svemirskim šatlovima, sondama i drugoj opremi.

Sfere upotrebe tehnologije rotacionih vijaka

Uglavnom, ovaj razvoj je implementiran u sljedećim oblastima:

• vučni zupčanici raznih teških vozila - trolejbusa, autobusa, tramvaja, helikoptera);
• pumpne jedinice i ostala oprema za naftnu industriju;
• mašine za vađenje uglja;
• mjenjači za dizalice i putne dizalice.

Postoje i specijalni ležajevi napravljeni korišćenjem Novikov zupčanika koji imaju tri puta veću nosivost od konvencionalnih ležajeva.

Proizvodnja Novikov zupčanika i regulatornih dokumenata

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

S obzirom da je kvalitet i samih zuba i rezača za njihovo sečenje podložan posebno visokim zahtjevima, razvijeni su posebni državni standardi za kontrolu njihove proizvodnje. Za sam angažman Novikov - GOST 17744-72, za alate za rezanje zupčanika - GOST 16771-81.

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