Výstroj Novikov: GOST, dizajn, použitie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Mnohé pohyblivé mechanizmy sú konštruované tak, že prenos energie priamo z hnacieho zariadenia na výkonný orgán je nemožný. V niektorých situáciách sú motor a poháňané zariadenie konštrukčne vzdialené od seba a navzájom posunuté. V ostatných prípadoch je potrebné energiu najskôr premeniť: znížiť alebo zvýšiť otáčky motora, zmeniť smer otáčania alebo premeniť rotačný pohyb na translačný.

Potom sú potrebné nejaké prechodné mechanizmy na prenos alebo transformáciu tejto energie. Jedným z hlavných prvkov používaných na tento účel sú ozubené kolesá. Používajú sa všade tam, kde je potrebný výrazný prenos výkonu pri zachovaní kompaktného zariadenia a dlhej životnosti – či už ide o prevodovku auta, navijak na udicu alebo hydroelektrickú turbínu.

Aké sú prevody

Existuje veľa druhov ozubených kolies. Sú klasifikované podľa nasledujúcich kritérií:

• smer prenosu pohybu - cylindrický, šnekový,kónický;
• strana kolesa, na ktorej sú rezané zuby - vnútorné alebo vonkajšie ozubenie;
• smer zubov - rovný, šikmý, v tvare V;
• tvar zubov - cykloidný a evolventný prevod, zapojenie Novikov.

Cykloidné ozubenie

Táto technológia bola patentovaná v roku 1931 nemeckým inžinierom Lorenzom Brarenom. Bohužiaľ má značné nevýhody.

1. Náročné na výrobu – každé koleso je rezané samostatným nástrojom na rezanie ozubených kolies.
2. Mimoriadne vysoká citlivosť na zmeny vzdialenosti stredu. Inými slovami, tento typ záberu vyžaduje najvyššiu presnosť pri výrobe a inštalácii a v prípade najmenšieho mechanického poškodenia zlyhá.
3. Ťažkosti s opravou v dôsledku nedostatočnej štandardizácie takýchto zákaziek.

Výhodou tohto ozubeného kolesa je, že namáhanie v mieste dotyku zubov je značne znížené vďaka ich zaoblenému tvaru, čo vedie k väčšej odolnosti dielov.

V dôsledku toho našlo cykloidné spojenie uplatnenie v pomerne úzkej oblasti priemyslu - pri výrobe hodiniek a iných presných prístrojov, niektorých typov kompresorov a čerpadiel.

Typ evolventy

Tento typ konštrukcie zubov navrhol slávny mechanik a matematik Leonhard Euler v roku 1760 a je najrozšírenejší v priemysle.

V páre ozubených kolies sa časť s menším priemerom zvyčajne nazýva ozubené koleso a časť s veľkým priemerom sa nazýva koleso. ATevolventné spojenie, zuby majú profil s konvexnými okrajmi. Je to rovnaké pre ozubenie aj koleso. Z toho vyplýva hlavný ekonomický prínos evolventného ozubenia: nízka náročnosť výroby dielov pri zachovaní dostatočnej presnosti a tým aj vysoká produktivita. Tieto kolesá nevyžadujú na výrobu zložité vybavenie a ich kvalita sa ľahko ovláda.

Toto spojenie má ešte jednu nespornú výhodu spojenú s prítomnosťou ľudského faktora vo výrobe: evolventné zuby sú necitlivé na zmeny v stredovej vzdialenosti, ak ich záber nie je prerušený. Jednoducho povedané, takéto kolesá „umožňujú“určité nepresnosti pri výrobe aj inštalácii bez výraznej straty výkonu.

Evolventné ozubenie tiež poskytuje prevodom dlhú životnosť vďaka tomu, že plochy zubov, ktoré majú konvexný tvar, sa navzájom odvaľujú. Vďaka tomu je výrazne znížené trenie povrchov, to znamená, že opotrebovanie dielov je minimalizované.

Vytvorenie prenosu Novikov

Niekedy potrebujete preniesť veľmi vysoký krútiaci moment a zároveň neprekračovať určitú veľkosť a hmotnosť mechanizmu. Za týchto podmienok nemusí byť evolventné spojenie dostatočne spoľahlivé - kvôli vysokým kontaktným napätiam v mieste kontaktu zubov môžu rýchlo zlyhať.

Na pomoc prichádza takzvaná kruhová skrutkaangažovanosť. Vyvinul ho v roku 1954 sovietsky inžinier a vynálezca M. L. Novikov. K tomuto rozhodnutiu dospel skúmaním problémov, ktoré vznikli pri navrhovaní ťažkých, ale relatívne pomalých strojov, ako sú traktory a tanky.

Táto technika má veľkú hmotnosť, čo si vyžaduje prenos príslušného krútiaceho momentu z motora cez prevodovku na kolesá alebo pásové valce. Evolventné zuby nie vždy vyhovujú tejto úlohe.

Aké sú výhody otvorenia…

Vytvorilo sa spojenie, v ktorom sú zuby ozubeného kolesa a kolesa konvexné a konkávne. Vďaka tomu sa dosiahlo výrazné zväčšenie kontaktnej plochy zubov, keďže ozubenie a priehlbiny medzi nimi na kolese majú veľmi blízke polomery.

Napätie v bode kontaktu sa tak znížilo. To umožnilo v závislosti od konkrétnych okolností buď výrazne zmenšiť veľkosť mechanizmu pri zachovaní hodnoty prenášaného výkonu, alebo pri zachovaní existujúcich rozmerov a hmotnosti výrazne zvýšiť zaťaženie spoja bez obáv o skoré zlyhanie.

…a jeho nedostatky

Na rozdiel od evolventného spojenia, kde sa dve konvexné plochy dotýkajú, u prevodov Novikov tvoria konvexná a konkávna časť pri spojení takmer integrálny celok. Z tohto dôvodu sa výrazne zvyšuje trenie medzi zubami, čo ovplyvňuje ich životnosť. Hoci v prípade pomalobežných strojov, pre ktoré spočiatku abol vyvinutý kruhový skrutkový spoj, tento faktor nie je taký dôležitý.

Navyše táto konštrukcia, podobne ako cykloidná prevodovka, kladie vysoké nároky na kvalitu spracovania a starostlivosť o montáž, pretože porušenie stredovej vzdialenosti môže viesť ku katastrofálnym následkom.

Pred Novikovom sa už uskutočnilo množstvo pokusov o zlepšenie dizajnu zapojenia, ale iba jemu sa podarilo vyvinúť životaschopnú technológiu. Po niekoľkých vylepšeniach bol zavedený do mnohých odvetví.

Vylepšenie vynálezu

Celkovo existujú dva typy odkazov Novikov:

• s jednou dotykovou čiarou (môže byť prepolárna a polárna);
• s dvomi dotykovými čiarami (dozapól).

Pri prvom type majú zuby ozubeného kolesa a kolesa rovnaké zakrivenie pozdĺž celého obrysu. Pri polárnom spojení je profil hnacieho kolesa konvexný a hnané koleso je konkávne. S prepolárom - naopak. Túto zlúčeninu priamo vyvinul Michail Novikov, ktorý za to dostal Leninovu cenu.

Čoskoro sa však ukázalo, že výroba ozubených kolies tohto typu je technologicky dosť náročná. Keďže kolesá nie sú rovnaké, ale majú rozdielne rezy zubov, na výrobu páru kolies sú potrebné dve rôzne časti vybavenia, čo nie je príliš ekonomické.

Výskum v tomto smere sa začal. Ich výsledkom bol vývoj dozapoleného ozubenia, v ktorom sú zuby kolesa a ozubeného kolesa rovnaké,ale majú konvexný obrys bližšie k vrcholu a konkávny bližšie k základni s plynulým prechodom medzi nimi. Tým sa dosiahlo nielen zjednotenie výroby dielov, ale tiež sa zistilo, že takéto prevody majú oveľa väčšiu nosnosť ako spoje s jedným radom záberu.

Distribúcia nového vývoja

Schéma prevodov Michaila Novikova pôvodne vyvinutá pre ťažkú, vrátane vojenskej techniky, sa začala rýchlo rozširovať do mnohých priemyselných odvetví. Strojový závod v Lugansku na Ukrajine bol prvým na území bývalého Sovietskeho zväzu, ktorý vyrábal výrobky pomocou novej technológie.

ďalší.

Zahraničné krajiny sa tiež aktívne zaujímajú o tento vývoj. Japonsko sa vyvíja pre jeho implementáciu v automobilovom priemysle a bokom nezostali ani Anglicko a Spojené štáty americké. Vynález sovietskeho vedca môže celkom dobre dobyť vesmír: medzinárodné organizácie financujú výskum použitia zariadenia Novikov v raketoplánoch, sondách a inom vybavení.

Sféry použitia technológie rotačnej skrutky

Z väčšej časti bol tento vývoj implementovaný v nasledujúcich oblastiach:

• hnacie prevody rôznych ťažkých vozidiel - trolejbusy, autobusy, električky, vrtuľníky);
• čerpacie jednotky a iné zariadenia pre ropný priemysel;
• stroje na ťažbu uhlia;
• prevodovky zdvíhacích a pojazdových žeriavov.

Existujú aj špeciálne ložiská vyrobené pomocou prevodov Novikov, ktoré majú trojnásobnú nosnosť ako bežné ložiská.

Výroba ozubených kolies Novikov a regulačné dokumenty

Na rezanie zubov pri výrobe Novikovho záberu bolo vyvinuté špeciálne zariadenie - fréza. Tento nástroj má pomerne vysoké náklady, pretože na presnosť výroby ozubených kolies sa kladú vysoké požiadavky. Mierna odchýlka - a tá ideálna harmónia kontaktných kontúr, ktorá zaisťuje vysokú životnosť prevodu a prenášaný výkon, už nebude dodržaná.

Keďže na kvalitu samotných zubov a fréz na ich rezanie sú kladené obzvlášť vysoké požiadavky, na kontrolu ich výroby boli vyvinuté samostatné štátne normy. Pre samotný záber Novikov - GOST 17744-72, pre nástroje na rezanie ozubených kolies - GOST 16771-81.

Nový princíp výroby zubov, ktorý vyvinul M. L. Novikov, bol uznaný nielen na území bývalého ZSSR, ale aj v mnohých ďalších krajinách.