Еще один сын лейтенанта Шмидта?

Зубчатые передачи с эллиптическим профилем зуба, как элемент научно-технического прогресса в машиностроении

Предисловие В.И. ПАРУБЦА

Уважаемые российские потребители зубчатых передач и редукторов, стремящиеся повысить их эксплуатационные показатели, чтобы превзойти конкурентов, как внутренних так и зарубежных!

Как отреагируете, когда «ползая по интернету»,  Вы вдруг находите на сайте технического университета России заголовок статьи, «Зубчатые передачи с эллиптическим профилем зуба». подписанной профессором, заведующим кафедрой «Конструирования машин» и ведущим инженером кафедры, дополненный интригующим утверждением: «У Вас есть необходимость передать огромную мощность в ограниченном пространстве, вы хотите получить малошумную передачу,  вы, в конечном итоге, еще при этом хотите сэкономить на затратах, тогда это к нам».

Вы, конечно же, можете отнестись с недоверием к подобного рода утверждениям, Также, как Вы с недоверием относитесь к аналогичным утверждениям кафедр «Конструирования машин» из технологических университетов США, Японии, Германии и других зарубежных стран, не интересуясь и не применяя их многолетние достижения в области зубчатых передач и редукторов.

Но, однако, у нас-то в России, по многочисленным утверждениям, звучащим с самых высоких трибун, все еще «самая передовая университетская наука».  Да и государственных средств на поддержание и развитие этой российской университетской науки выделяется вполне предостаточно. Только поэтому, как я предполагаю, Вы без оглядки вкладываете свои или государственные немалые деньги в практическую реализацию в Ваших проектах разработок российских технических университетов,  например Томского, предложившего редукторной России «новую сущность»- вначале волновой редуктор-подшипник,  а теперь ЭЦ-зацепление Становского, которому была посвящена моя предыдущая дискуссионная статья.  

И если это так, то Вы должны с таким же вниманием и с такими же радужными ожиданиями ознакомиться и изучить это очередное «революционное»  достижение отечественной зубчатой науки, чтобы затем без оглядки вложить свои или государственные деньги в еще одну «революционную» российскую разработку зубчатых передач. Поэтому, прежде всего, внимательно прочтем эту статью в оригинале.

Источник  http://edu.znate.ru/docs/350/index-118049.html

Новая зубчатая передача XXI века. Зубчатые передачи с эллиптическим профилем зуба – как элемент научно-технического прогресса в машиностроении.

Профессор Анатолий Александрович Андросов ,  ведущий инженер Гребенюк Геннадий Петрович (автор проекта).

В современном машиностроении высокие требования предъявляются к зубчатым передачам.  Они должны обеспечивать передачи больших крутящих моментов, быть точными и быстроходными, плавными и бесшумными.  Вместе с тем зубчатые зацепления должны обладать высокой работоспособностью:

• надежностью,
• долговечностью,
• безотказностью,
• ремонтопригодностью.

В связи с этим инженерная мысль постоянно работает над совершенствованием,  как известных эвольвентных зубчатых передач, так и в направлении по изысканию новых видов зацеплений,  обеспечивающих повышенную нагрузочную способность передач или получения других технологических и эксплуатационных преимуществ.

Крупным открытием в этой области явилось создание в 1954 году М.Л. Новиковым зубчатых передач,  имеющих не эвольвентный профиль зуба с теоретически точечным зацеплением. В этих передачах, как при наружном, так и при внутреннем зацеплении, обеспечивается контакт выпуклого и вогнутого профилей зубьев в точке.  Однако, ввиду того, что профили этих зубьев имеют произвольное очертание, и они не являются сопряженными нагрузочная способность передач Новикова по контактной выносливости рабочих поверхностей зубьев, несмотря на теоретически точечный контакт, оказывается в 1,5 раза выше, чем у эвольвентных аналогичных передачах, имеющих линейный контакт.

Попыткой увеличить несущую способность эвольвентного зацепления предпринял Г.А. Журавлёв в 1986 году. Однако необходимо согласиться с огромным опытом эксплуатации эвольвентных передач и полувековой необходимостью замены этого полностью исчерпавшего себя зацепления. Естественным развитием существующих зубчатых передач, как эвольвентного, так и неэвольвентного профиля зубьев с целью значительного увеличения нагрузочных возможностей зубчатых передач, явилось создание принципиально новой зубчатой передачи (ДГТУ каф. ОКМ).

Основной особенностью вновь предложенной зубчатой передачи является то, что в новой конструкции зубчатого зацепления впервые удалось достичь в торцевом сечении косозубой передачи равенства радиусов кривизны головки зуба и соответствующей межзубовой впадины ножки сопрягаемого зуба. Зубчатая передача нового типа содержит косозубые колеса. Профили зубьев выполнены в форме радиусов в торцевом сечении, центры которых находятся на соответствующих начальных делительных окружностях. В этой зубчатой паре соблюдается условие, при котором радиус головки зуба равен радиусу ножки зуба, как на шестерне, так и на сопрягаемом колесе. В нормальном же сечении зуба профиль последнего представляется эллипсом с радиальным расположением его большой оси, а размеры осей эллипса находятся в зависимости от угла наклона зубьев.

Новая передача намного прочнее по сравнению с известным эвольвентным зацеплением. При работе зубьев на изгиб толщина зуба по делительной окружности равна высоте зуба,  в то время как в эвольвентной передаче – толщина зуба почти в 1,5 раза меньше высоты зуба. Кроме того, в новом зацеплении прочностные характеристики зуба увеличены еще и потому, что основание зуба (считающееся опасным сечением для эвольвентного зацепления) расширено из-за большого радиуса ножки зуба и ввиду отсутствия концентраторов напряжения, имеющихся в эвольвентном зацеплении. Эти положительные качества нового зацепления, при расчетах зубьев на изгиб (при расчете изломной прочности), при прочих равных условиях позволяют обеспечить повышение передаваемого крутящего момента по сравнению с эвольвентной зубчатой передачей, ПРИ САМОМ ОСТОРОЖНОМ ПРОГНОЗЕ, В 3-5 РАЗ.

Новое зацепление, как и всё новое, требует проверки не только теоретическими методами на базе самых передовых разработок (например, такой как Метод Конечных Элементов), не только лабораторными испытаниями, но и масштабным промышленным внедрением в нишу самых энергоёмких механизмов (поэтому Донской Технический Университет  готов к сотрудничеству с заинтересованными лицами и предприятиями).

Предлагаемое зубчатое зацепление несравненно более технологично, так как одним и тем же режущим инструментом (например, червячной фрезой, работающей методом обкатки),  можно обрабатывать как шестерню, так и зубчатое колесо. Кроме того, значительно улучшаются условия смазки зубьев в зацеплении, существенно уменьшается шум при работе зубчатой пары. Новая геометрия контактирующей пары исключает возможность заедания (заклинивания) зубчатой передачи. Таким образом, сравнительное сопоставление принципиальных особенностей нового зубчатого зацепления с известными, показывает неоспоримые преимущества, что позволяет делать вывод о целесообразности использования ее во многих отраслях промышленности.

Зубчатая передача может быть рекомендована к широкому использованию в цилиндрических косозубых и шевронных передачах,  а также в конических, гипоидных и других зубчатых передачах с параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися осями вращения. Особенно эффективно использование данной зубчатой передачи в силовых механизмах высокопроизводительных сельскохозяйственных машинах, подъемно-транспортных механизмах, тракторах, автомобилях всех видов, вертолетах, редукторах общего назначения, приводах различных машин, в том числе с крупногабаритными и тяжело нагруженными колесами. Очень эффективно использование зубчатой передачи в шестеренчатых насосах и гидродвигателях высокого давления с двухступенчатым нагнетанием жидкости.

Сравнительная характеристика новой зубчатой передачи с эвольвентной на примере выпускаемого в настоящее время  редуктора РМ-650 МРЗ показала, что при одинаковом крутящем моментом масса снижается вдвое, а габаритные размеры на треть.

Контактные телефоны:

Донской Государственный Технический Университет

(863)273-85-43 - Зав. каф. "Основы Конструирования Машин", профессор Андросов Анатолий Александрович.

(863)273-83-24 - Ведущий инженер каф.ОКМ Гребенюк Геннадий Петрович (автор проекта).

электронная почта: aandrosow@dstu.ru

Сравнительная характеристика редукторов

	РМ — 500	Новый редуктор РМ – 650 — ДГТУ	РМ – 650 МР3 (г. Майкоп)
Номинальный крутящий момент,  ПВ=40%	5321 Нм	11000 Нм	10766 Нм
Количество ступеней	2	2	2
Передаточное число,  i =	50	50	50
Расстояние между осями входного и выходного вала, мм	500	495	650
n – число оборотов входного вала, об/мин	750	750	750
Отношение высоты зуба шестерни к его толщине:	1,5	1	1,5
Габариты:
длина, мм	986	930	1270
ширина, мм	350	332	420
высота, мм	592	570	702
Масса, кг	390	350-380	830

 

Комментарий В.И. ПАРУБЦА

Уважаемые российские потребители зубчатых передач и редукторов, стремящиеся повысить их эксплуатационные показатели, чтобы превзойти конкурентов, как внутренних так и зарубежных! Самое важное и привлекательное в этой статье, что может, как и в случае с революционными изобретениями В. Становского, побудить каждого из вас «раскошелиться» на финансирование работ по применению в ваших редукторных конструкциях зубчатых передач с эллиптическим профилем зуба. Это утверждение о том, что применение предлагаемых передач даст  повышение передаваемого крутящего момента по сравнению с эвольвентной зубчатой передачей, при самом осторожном прогнозе, 3-5 раз.

Авторы статьи не стали мелочиться и говорить о повышении расчетного момента в 1,5 — 1,7 раз или всего 10% повышения момента, которые получены многими испытателями после длительных испытаний аналогичных передач Новикова. Здесь и сразу, платите по максимуму и они обещают Вам повысить передаваемые моменты в 3 — 5 раза. Обещают, скорее всего рассчитывая, как и В. Становский, на то, что в России все есть еще много доверчивых, но непросвещенных Потребителей зубчатых передач и редукторов, у которых много лишних денег, в том числе и на их сомнительные проекты, не проверенные научно достоверными экспериментами.

То, что все сказанное в статье- не более, чем «пустые обещания», авторы статьи подтверждают сами, говоря, что предлагаемое ими зацепление:

• Требует проверки теоретическими методами на базе самых передовых разработок.

То есть, сегодня это их зацепление теоретически еще не обосновано.

• Требует проверки лабораторными испытаниями.

То есть, их зацепление и их утверждения о его преимуществах по передаваемому моменту, плавности, надежности и бесшумности, повышенной долговечности и безотказности не проверены на реальных образцах, а поэтому лишены всяких оснований и являются их предположениями. Поэтому совершенно необходимы экспериментальные проверки на современных стендах, по научно обоснованным Методикам испытаний, при сравнении предлагаемых передач с самыми передовыми аналогами, применяемыми сегодня в мире, например с редукторами фирмы Флендер, а не с технически и технологически отсталыми российскими редукторами РМ, разработанными более 60 лет тому назад.

• Требует проверки масштабным промышленным внедрением.

Здесь надо сказать «ну, уж нет», такое вовсе не позволительно!

Редукторная Россия примерно 50 лет уже проводила проверку » масштабным промышленным внедрением» передач и редукторов с зацеплением Новикова. Даже заводы были построены для этого, в Волжском, Ижевске, Майкопе и др. В итоге, ничем не обоснованные миллиардные затраты, как оказалось, только для того, чтобы безнадежно отстать от остального редукторного мира, по применяемым зубчатым технологиям и по редукторным конструкциям. Тем более, сегодня и впредь редукторному научно-техническому сообществу России надо быть особо бдительным, чтобы подобные необоснованные колоссальные затраты на непроверенные прожекты в России не повторялись. Потому что, кроме авторов этой публикации, склонных к прожектам, сегодня где-то в России, согласно В. Становскому,  уже строятся или уже построены редукторные заводы,для реализации замыслов В. Становского, защищенных патентами, но не прошедших всех необходимых этапов научных исследований и испытаний, как того требуют Правила разработки, испытаний и постановки новой продукции на производство.

Источник  https://sobakazoga.livejournal.com/85933.html

 Техническая сущность предложенного зацепления

Зубья колёс этой передачи в торцевом сечении очерчены дугами окружностей одинакового радиуса, а в нормальном сечении эллипсами. Эта конструктивная особенность рассматриваемой передачи-равенство радиусов контактирующих профилей как раз является существенным ее недостатком. Потому что условие равенства радиусов торцовых профилей зубьев, которое могли беспрепятственно применить Новиков и его последователи, означает отсутствие профильной локализации контакта и, следовательно, эта передача будет иметь повышенную чувствительность к погрешностям изготовления и монтажа.

Рассматривая обобщенно, предложенная передача вполне может быть классифицирована, как одна из разновидностей дозаполюсной передачи с зацеплением Новикова, торцовые или нормальные профили которых можно аппроксимировать дугами окружностями одинакового или близких радиусов.

Источник:  http://k-a-t.ru/detali_mashin/24-dm_zubchatye4

Важно отметить наиболее существенный недостаток предложенной передачи. Как и передача Становского с ЭЦ-зацеплением, — предложенная передача дозаполюсная. Полюс этой передачи расположен примерно по средине высоты зубьев. А поэтому она содержит в себе все признаки и хронические недостатки дозаполюсных передач, где свойства полюса улучшить невозможно, из-за чего, как известно, все прежние российские передачи с зацеплением Новикова с выпукло-вогнутыми торцовыми профилями оказались совершенно неконкурентоспособными по сравнению с высокотвердыми, модифицированными эвольвентными передачами, применяемыми зарубежными редукторными фирмами.

Необходимо отметить, все то превосходное, что говорит автор о предлагаемых передачах, связано с пониженной высотой зубьев и повышением их прочности на излом. По этому случаю необходимо напомнить всем: М. Новиков, предложил для практического применения свои заполюсные передачи с более значительной пониженной высотой их зубьев. Кроме того, его передачи не содержали хронических недостатков полюсных передач. А поэтому и сегодня заполюсные передачи, предложенные М. Новиковым, мы рекомендуем, как значительно более предпочтительные по сравнению с рассматриваемыми в этой и предыдущей статьях.

Послесловие В.И. ПАРУБЦА.

Уважаемые российские потребители зубчатых передач и редукторов, стремящиеся повысить их эксплуатационные показатели, чтобы превзойти конкурентов, как внутренних так и зарубежных!

В предыдущей и этой статьях рассмотрены два «революционных» новых зацепления зубчатых передач, разработанные в двух российских технических университетах: Томском и Донском. В России, в каждой области и в каждом регионе есть, как минимум, один технический университет, а в крупных городах их по нескольку. И, уж точно, в каждом  есть кафедры «Конструирования машин», «Детали машин» и аналогичные, где на уровне дипломных проектов, кандидатских и докторских диссертаций на кончике пера разрабатывались, разрабатываются и будут разрабатываться новые «революционные» зацепления зубчатых передач, не прошедшие требуемых  научно обоснованных экспериментальных исследований.

А поэтому можно предположить, что в Ваших приемных и кабинетах будут неожиданно появляться все новые ходоки из российских университетов, которые, как похожие братья, будут просить денег, предлагая взамен одинаково несовершенные технические решения.

 

И сталкиваясь, будут вести себя, как известные персонажи в романе «Золотой теленок»:

– Вася! — закричал первый сын лейтенанта Шмидта, вскакивая. – Родной братик! Узнаешь брата Колю?

И первый сын заключил второго сына в объятия.

– Узнаю! – воскликнул прозревший Вася. — Узнаю брата Колю!

И. Ильф и Е. Петров, “Золотой телёнок”

Чтобы не происходило подобного, и чтобы промышленные предприятия России вкладывали деньги в по настоящему конкурентные разработки,  на наш взгляд необходимо:

Такое реально достижимо, если скопировать, например, аналогичные построения у зарубежных стран с технологически сильными редукторными корпорациями, такими как немецкие фирмы Флендер и Сев-Евродрайв. В СССР такая структурная цепочка, возглавляемая министерствами и Главками существовала и притом, весьма результативно.

Кроме того, необходимо:

• на государственном уровне решительно реформировать университетскую науку, объединяя и вовлекая ее в эту единую структурную цепочку.
• продолжать изучать, копировать и применять современные достижения зарубежных фирм в области зубчатых передач и технологий их изготовления,
• а предложения российских ученых сравнивать не с устаревшими и несовершенными российскими аналогами, исполненными по упрощенным технологиям, а с самыми передовыми образцами зарубежных редукторных фирм.

 

Генеральный директор НТЦ «РЕДУКТОР»,

канд. техн. наук,

эксперт в области зубчатых технологий

Парубец Валерий Иванович