Novikov ozubení: GOST, design, aplikace

Mnoho pohyblivých mechanismů je uspořádáno takovým způsobem, že přenos energie přímo z ovládacího zařízení na pohon není možný. V některých situacích jsou motor a hnané zařízení konstrukčně umístěny daleko od sebe a vzájemně odsazené. V ostatních případech musí být nejprve přeměněna energie: snížit nebo zvýšit otáčky motoru, změnit směr otáčení nebo otáčet rotačním pohybem do translačního pohybu.

Pak jsou požadovány některé mezilehlé mechanismy, které umožňují přenos nebo transformaci této energie. Jedním z hlavních prvků použitých pro tento účel jsou ozubená kola. Používají se tam, kde je zapotřebí značného úsilí, při zachování kompaktnosti zařízení a dlouhé životnosti - ať už jde o automobilovou převodovku, naviják s rybářskou tyčí nebo turbínu vodní elektrárny.

Jaké jsou přenosy

Existuje mnoho druhů ozubených kol. Jsou klasifikovány podle následujících charakteristik:

• směr přenosu pohybu - válcový, šnek, kuželovitý;
• strana kola, na které jsou zuby řezány - vnitřní nebo vnější záběr;
• směr zubů je přímý, šikmý, vroubkovaný;
• forma provedení zubů - cykloidní a evolventní přenos, ozubení Novikov.

Cykloidní ozubení

Tato technologie byla patentována v roce 1931 německým inženýrem Lorenzem Brenenem. Bohužel má významné nedostatky.

1. Složitost výroby - každé kolo je řezané samostatným nástrojem pro řezání ozubených kol.
2. Extrémně vysoká citlivost na změny vzájemné vzdálenosti. Jinými slovy, tento typ záběru vyžaduje nejvyšší přesnost při výrobě a instalaci a v případě nejmenšího mechanického poškození selže.
3. Problémy s opravami z důvodu nedostatečné standardizace těchto odkazů.

Výhodou tohoto zařízení je vážné snížení namáhání kontaktního bodu zubů díky jejich zaoblenému tvaru, což vede k dlouhé životnosti součástí.

Výsledkem je, že cykloidní sloučenina našla uplatnění v poměrně úzké sféře průmyslu - ve výrobě hodin a jiných přesných přístrojů, některých typů kompresorů a čerpadel.

Involute typ

Tento druh zubů byl navržen známým mechanikem a matematikem Leonardem Eulerem v roce 1760 a byl nejvíce používán v průmyslu.

U převodového páru se část s menším průměrem obvykle nazývá pastorkem a velkým kolem. V evolventním kloubu mají zuby profil s konvexními plochami. Je to stejné pro oba kola a kola. To znamená hlavní ekonomický prospěch evolventního ozubení: nízká složitost výrobních dílů při zachování dostatečné přesnosti a tím i vysoké produktivitě. Pro výrobu takových kol nevyžaduje sofistikované zařízení, jejich kvalita je snadno ovladatelná.

Toto spojení má další nepopiratelnou výhodu kvůli přítomnosti lidského faktoru ve výrobě: evolventní zuby jsou necitlivé na změny ve vzájemné vzdálenosti, pokud jejich záběr není přerušen. Jednoduše řečeno, taková kola "umožňují" některé nepřesnosti jak ve výrobě, tak při instalaci, aniž by došlo k výrazné ztrátě výkonu.

Také záběr v záběru zajišťuje dlouhou životnost ozubených kol v důsledku toho, že povrchy zubů, které mají konvexní tvar, se navzájem překrývají. Díky tomu je tření povrchů výrazně sníženo, což znamená, že opotřebení dílů je minimalizováno.

Vytvoření převodu Novikova

Někdy je zapotřebí přenášet velmi vysoký točivý moment a zároveň nesmí překročit určité rozměry a hmotnost mechanismu. Za těchto podmínek nemusí být evolventní spojení dostatečně spolehlivé - kvůli vysokým kontaktním namáháním v kloubu zubů mohou rychle selhat.

Zde přichází na pomoc takzvaný kruhový šroub. To bylo vyvinuto v roce 1954 sovětským inženýrem a vynálezcem ML Novikov. Přišel k tomuto rozhodnutí tím, že zkoumal problémy, které vznikly při navrhování těžkých, ale relativně pomalých strojů - například traktorů a nádrží.

Tato technika má velkou hmotnost, která vyžaduje přenos vhodného kroutícího momentu od motoru přes převod na kola nebo koleje. Zvláštní zuby se s tímto úkolem neřeší.

Jaké jsou výhody otevření ...

Bylo vytvořeno spojení, v němž ozubená kola a kola mají konvexní a konkávní tvar. Z tohoto důvodu bylo dosaženo výrazného zvětšení kontaktního povrchu zubů, protože zuby ozubení a dutiny mezi nimi mají velmi blízko poloměru na kole.

Napětí na kontaktním místě se tak snížilo. To umožnilo, v závislosti na konkrétních okolnostech, buď významně snížit rozměry mechanismu při zachování množství přenášeného výkonu, nebo při zachování stávajících rozměrů a hmotnosti, výrazně zvýšit zatížení spojení, aniž by se obávalo předčasného poruchy.

...a jeho nedostatky

Na rozdíl od evolventního kloubu, kde se dva konvexní povrchy setkávají v konvexních převodech s ozubením Novikov, konvexní a konkávní části tvoří při spojování téměř jednotný celek. Z tohoto důvodu se tření mezi zuby výrazně zvyšuje, což ovlivňuje jejich trvanlivost. Přestože v případě pomalu se pohybujících strojů, u kterých bylo původně vytvořeno kruhové šroubové spojení, není tento faktor tak důležitý.

Navíc tento návrh, podobně jako cykloidní záběr, kladie vysoké nároky na kvalitu výroby a důkladnou montáž, protože narušení vzájemné vzdálenosti může vést k katastrofickým následkům.

Před Novikovem se vyvíjely četné pokusy o zlepšení konstrukce zařízení, ale pouze se mu podařilo vyvinout životaschopnou technologii. Po některých vylepšeních byla zavedena do mnoha průmyslových odvětví.

Zlepšení vynálezu

Celkem jsou dva typy novikovských převodovek:

• s jedním dotekem (mohou být póly a póly);
• se dvěma přímkami kontaktu (dozapolózní).

Při prvním typu zubů ozubených kol mají ozubená kola a kola stejná zakřivení po celé obrysu. Když je kloubový spoj vyklenutý, je vyroben průsvit hnacího kola a jeho konkávní vrstva je tvořena slave. S dopolyusem - naopak. Toto spojení vytvořil přímo Mikhail Novikov, který za něj získal Leninovu cenu.

Brzy se však ukázalo, že výroba takovýchto zařízení je technologicky dost těžká. Vzhledem k tomu, že kola nejsou stejná, ale mají různé řezání zubů, jsou potřebná dvě různá zařízení, aby se vytvořila dvojice kol, která není příliš ekonomická.

Studie začaly tímto směrem. Jejich výsledkem bylo vytvoření předpolárního záběru, ve kterém jsou zuby kola a ozubení stejné, ale mají konturový obrys blíže k vrcholu a konkávní bližší k základně, s hladkým přechodem mezi nimi. Tím se nejen dosáhlo sjednocení výroby dílů, ale také bylo zřejmé, že tyto kola mají mnohem vyšší nosnost než klouby s jedním spojením.

Šíření nového vývoje

Původně vyvinutý pro těžká, včetně vojenského vybavení, začal se rychlý náskok Michael Novikov rychle šířit v mnoha průmyslových odvětvích. První na území bývalého Sovětského svazu, zařízení pro výrobu strojů v Lugansku založilo svoji produkci na Ukrajině pomocí nové technologie.

V současné době vyrábí převodovky založené na této přenosové soustavě v Rusku: OAO Zarem (závod reduktorů Maikop), Vědeckotechnické centrum Reduktor (St. Petersburg), OAO Reduktor (Izhevsk) a mnoho dalších.

Zahraniční země se také aktivně zajímají o tento vývoj. Japonsko rozvíjí svou implementaci v automobilovém průmyslu a Anglie a Spojené státy také nejsou vynechány. Vynález sovětského vědce může jít dobýt vesmír: mezinárodní organizace financují výzkum využití aplikace Novikov v kosmických raketách, sondách a dalších zařízeních.

Rozsah technologie kruhového šroubu

Většina tohoto vývoje je realizována v následujících oblastech:

• trakční převodovky různých těžkých strojů - trolejbusy, autobusy, tramvaje, vrtulníky);
• houpací stroje a další zařízení ropného průmyslu;
• zařízení pro těžbu uhlí;
• jeřábové reduktory pro zvedání a pohyb.

K dispozici jsou také speciální ložiska vytvořená pomocí převodovky Novikov, které mají třikrát větší nosnost než tradiční.

Výroba novikovských ozubených kol a regulačních dokumentů

Vyráběl se speciální nástroj pro řezání zubů při výrobě Novikovova frézovacího zařízení. Tento nástroj má poměrně vysoké náklady, protože přesnost výroby zařízení je vystavena vysokým nárokům. Malá odchylka - a to, že ideální harmonie kontur kontaktu, která zajišťuje vysokou životnost ozubených kol a přenášené síly, již nebude dodržována.

Vzhledem k tomu, že jak kvalita samotných zubů, tak řezačů pro jejich řezání jsou obzvláště vysoké, pro kontrolu jejich výroby byly vyvinuty samostatné státní normy. Pro velmi zakázku Novikov - GOST 17744-72, pro nástroj na řezání ozubených kol - GOST 16771-81.

Nový princip výroby zubů vyvinutý ML Novikov byl uznán nejen na území bývalého SSSR, ale i v mnoha dalších zemích.