Převodovka Novikov: GOST, design, použití

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Mnoho pohyblivých mechanismů je navrženo tak, že přenos energie přímo z hnacího zařízení na výkonný orgán je nemožný. V některých situacích jsou motor a poháněné zařízení konstrukčně daleko od sebe a přesazeny od sebe. V ostatních případech je nutné energii nejprve přeměnit: snížit nebo zvýšit otáčky motoru, změnit směr otáčení nebo převést rotační pohyb na translační.

Pak jsou zapotřebí nějaké mezilehlé mechanismy k přenosu nebo transformaci této energie. Jedním z hlavních prvků používaných k tomuto účelu jsou ozubená kola. Používají se všude tam, kde je vyžadován výrazný přenos výkonu při zachování kompaktního zařízení a dlouhé životnosti - ať už se jedná o převodovku automobilu, naviják rybářského prutu nebo hydroelektrickou turbínu.

Jaké jsou převody

Existuje mnoho druhů převodů. Jsou klasifikovány podle následujících kritérií:

• směr přenosu pohybu - válcový, šnekový,kónický;
• strana kola, na které jsou řezány zuby - vnitřní nebo vnější ozubení;
• směr zubů - rovný, šikmý, ve tvaru V;
• tvar zubů - cykloidní a evolventní ozubené kolo, Novikovův záběr.

Cykloidní ozubení

Tato technologie byla patentována v roce 1931 německým inženýrem Lorenzem Brarenem. Bohužel má značné nevýhody.

1. Obtížné na výrobu – každé kolo je řezáno samostatným nástrojem na řezání ozubených kol.
2. Extrémně vysoká citlivost na změny středové vzdálenosti. Jinými slovy, tento typ záběru vyžaduje nejvyšší přesnost při výrobě a instalaci a v případě sebemenšího mechanického poškození selže.
3. Potíže s opravou kvůli nedostatečné standardizaci takových zakázek.

Výhodou tohoto ozubeného kola je, že namáhání v místě kontaktu zubů je značně sníženo díky jejich zaoblenému tvaru, což má za následek větší odolnost dílů.

V důsledku toho našlo cykloidní spojení uplatnění v poměrně úzkém oboru průmyslu - při výrobě hodinek a dalších přesných přístrojů, některých typů kompresorů a čerpadel.

Typ evolventy

Tento typ konstrukce zubů navrhl slavný mechanik a matematik Leonhard Euler v roce 1760 a je nejrozšířenější v průmyslu.

V páru ozubených kol se část s menším průměrem obvykle nazývá ozubené kolo a část s velkým se nazývá kolo. Vevolventní spojení, zuby mají profil s konvexními hranami. Je to stejné pro ozubené kolo i kolo. Z toho vyplývá hlavní ekonomický přínos evolventního ozubení: nízká složitost výroby dílů při zachování dostatečné přesnosti a tím i vysoká produktivita. Tato kola k výrobě nevyžadují složité vybavení a jejich kvalita se snadno ovládá.

Toto spojení má další nespornou výhodu spojenou s přítomností lidského faktoru ve výrobě: evolventní zuby jsou necitlivé na změny středové vzdálenosti, pokud není jejich záběr přerušen. Jednoduše řečeno, taková kola „umožňují“některé nepřesnosti jak při výrobě, tak při instalaci bez větší ztráty výkonu.

Evolventní ozubení také poskytuje ozubeným kolům dlouhou životnost díky tomu, že se plochy zubů, které mají konvexní tvar, přes sebe odvalují. Díky tomu je výrazně sníženo tření povrchů, to znamená, že opotřebení dílů je minimalizováno.

Vytvoření přenosu Novikov

Někdy potřebujete přenést velmi vysoký točivý moment a zároveň nepřekračovat určitou velikost a hmotnost mechanismu. Za těchto podmínek nemusí být evolventní spojení dostatečně spolehlivé - kvůli vysokým kontaktním napětím v místě kontaktu zubů mohou rychle selhat.

Tady přichází na pomoc takzvaný kruhový šroubangažovanost. Byl vyvinut v roce 1954 sovětským inženýrem a vynálezcem M. L. Novikovem. K tomuto rozhodnutí dospěl zkoumáním problémů, které se objevily při navrhování těžkých, ale relativně pomalých strojů, jako jsou traktory a tanky.

Tato technika má velkou hmotnost, což vyžaduje přenos odpovídajícího točivého momentu z motoru přes převodovku na kola nebo pásové kladky. Evolventní zuby nejsou vždy vhodné.

Jaké jsou výhody otevření…

Bylo vytvořeno spojení, ve kterém jsou zuby ozubeného kola a kola konvexní a konkávní. Díky tomu bylo dosaženo výrazného zvětšení kontaktní plochy zubů, protože ozubení a prohlubně mezi nimi na kole mají velmi blízké poloměry.

Napětí v bodě kontaktu se tak snížilo. To umožnilo v závislosti na konkrétních okolnostech buď výrazně zmenšit mechanismus při zachování hodnoty přenášeného výkonu, nebo při zachování stávajících rozměrů a hmotnosti výrazně zvýšit zatížení spoje bez obav brzké zhroucení.

…a jeho nedostatky

Na rozdíl od evolventního spojení, kde se dvě konvexní plochy dotýkají, u ozubených kol Novikov tvoří konvexní a konkávní část po spojení téměř integrální celek. Z tohoto důvodu se výrazně zvyšuje tření mezi zuby, což ovlivňuje jejich životnost. I když v případě pomaloběžných strojů, u kterých zpočátku abyl vyvinut kruhový šroubový spoj, tento faktor není tak důležitý.

Tato konstrukce, podobná cykloidnímu převodu, navíc klade vysoké nároky na kvalitu zpracování a péči o montáž, protože porušení středové vzdálenosti může vést ke katastrofickým následkům.

Před Novikovem již bylo učiněno mnoho pokusů zlepšit návrh střetnutí, ale pouze jemu se podařilo vyvinout životaschopnou technologii. Po určitých vylepšeních byl zaveden do mnoha průmyslových odvětví.

Vylepšení vynálezu

Existují celkem dva typy odkazů Novikov:

• s jednodotykovou linkou (může být prepolární a polární);
• se dvěma dotykovými čarami (dozapole).

U prvního typu mají zuby ozubeného kola a kola stejné zakřivení podél celého obrysu. U polárního spojení je profil hnacího kola konvexní a hnané kolo je konkávní. S prepolární - naopak. Tato sloučenina byla přímo vyvinuta Michailem Novikovem, který za to obdržel Leninovu cenu.

Brzy se však ukázalo, že výroba ozubených kol tohoto typu je technologicky poměrně náročná. Vzhledem k tomu, že kola nejsou stejná, ale mají různé řezy zubů, je k výrobě páru kol zapotřebí dvě různá zařízení, což není příliš ekonomické.

Výzkum v tomto směru byl zahájen. Jejich výsledkem byl vývoj dozapoleného ozubení, ve kterém jsou zuby kola a ozubeného kola stejné,ale mají konvexní obrys blíže k vrcholu a konkávní blíže k základně s hladkým přechodem mezi nimi. Tím bylo dosaženo nejen sjednocení výroby dílů, ale také bylo zjištěno, že taková ozubená kola mají mnohem větší únosnost než spoje s jednou řadou záběru.

Distribuce nového vývoje

Schéma ozubení Michaila Novikova, původně vyvinutá pro těžkou, včetně vojenské techniky, se začala rychle šířit do mnoha průmyslových odvětví. Luganský strojírenský závod na Ukrajině byl první na území bývalého Sovětského svazu, který vyráběl výrobky pomocí nové technologie.

ostatní.

Zahraniční země se také aktivně zajímají o tento vývoj. Japonsko se vyvíjí pro jeho implementaci v automobilovém průmyslu a stranou nezůstává ani Anglie a Spojené státy. Vynález sovětského vědce může docela dobře dobýt vesmír: mezinárodní organizace financují výzkum použití zařízení Novikov v raketoplánech, sondách a dalším vybavení.

Oblasti použití technologie rotačního šroubu

Z větší části byl tento vývoj implementován v následujících oblastech:

• trakční převody různých těžkých vozidel - trolejbusy, autobusy, tramvaje, vrtulníky);
• čerpací jednotky a další zařízení pro ropný průmysl;
• stroje na těžbu uhlí;
• převodovky zvedacího a pojezdového jeřábu.

Existují také speciální ložiska vyrobená s použitím ozubených kol Novikov, která mají trojnásobnou nosnost než konvenční ložiska.

Výroba ozubených kol Novikov a regulační dokumenty

Bylo vyvinuto speciální zařízení pro řezání zubů při výrobě Novikovova záběru - frézy. Tento nástroj má poměrně vysoké náklady, protože na přesnost výroby ozubených kol jsou kladeny vysoké požadavky. Mírná odchylka - a ta ideální harmonie kontaktních obrysů, která zajišťuje vysokou životnost převodů a přenášený výkon, již nebude dodržena.

Protože kvalita zubů samotných i fréz pro jejich řezání podléhají obzvláště vysokým požadavkům, byly pro kontrolu jejich výroby vyvinuty samostatné státní normy. Pro samotné zapojení Novikov - GOST 17744-72, pro nástroje na řezání ozubení - GOST 16771-81.

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