Формоутворення та оцінка працездатності гвинтових передач

Abstract

Побудована модель експлуатаційного зачеплення гвинтової зубчастої пари, поєднана з процесами формоутворення сполучених поверхонь шестерні і колеса в верстатних зачепленнях з інструментом рейкового типу. З цією метою отримані рівняння для визначення ряду геометричних і кінематичних характеристик поверхонь в точках контакту. На базі отриманої моделі вирішена зворотня задача теорії зачеплень, проведена порівняльна оцінка роботоспроможності передач з різною геометрією вихідного контуру, обґрунтована можливість застосування наближених передач, що забезпечують прискорене припрацювання. Виконано чисельне моделювання процесів верстатного і експлуатаційного зачеплення гвинтових циліндричних коліс з різною геометрією вихідного контуру. Досліджено стан активних діючих ліній на поверхнях зубців, коефіцієнт перекриття спряжених передач з різними параметрами (числа зубців шестерні, передавальне відношення, кути нахилу зубців). Слід зазначити, що в наближених передачах активних діючих ліній розташовуються приблизно в тій самій частині поверхонь зубців, але лінії мають меншу протяжність і, що особливо важливо, кромковий контакт зубців відсутній. Визначені раціональні значення параметрів вихідних контурів шестерні і колеса, які забезпечують високу плавність і прийнятну ступінь локалізації контакту. Порівняльну оцінку навантажувальної здатності передач проводили при одиничній кутовій швидкості шестерні по безрозмірному коефіцієнту що дозволяє оцінити вплив геометрії і масштабних факторів на протизадирну стійкість. Виконано чисельний аналіз критеріїв працездатності гвинтових зубчастих передач з різною геометрією виробничого рейкового контуру. Геометричні фактори дозволяють прогнозувати підвищення навантажувальної здатності на 40 ... 50%. Результати досліджень підтвердили переваги кругового вихідного контуру.

A model of a screw drive operational gearing pair is constructed combined with the processes of forming the connected surfaces of gears and wheels in machine gears with a tool of the rack type. For this purpose, equations were obtained to determine a number of geometric and kinematic characteristics of surfaces at points of contact. Based on the obtained model, a contrary problem of gear theory is solved, a comparative estimation of the gears efficiency with different geometry of the output circuit is made, the possibility of using approximate gears providing accelerated break-in is grounded. Numerical simulations of the processes of machine and operational engagement of screw cylindrical wheels with different geometry of the output contour were performed. The condition of active lines on the surfaces of the teeth, the coefficient of overlapping of the coupled gears with different parameters (number of gear teeth, gear ratio, and tilt angles) were investigated. It should be noted that in approximate transmissions, the active lines are located approximately in the same part of the surfaces of the teeth, but the lines have a smaller length and, most importantly, the edge contact of the teeth is absent. The rational values ​​of the parameters of the output circuits of the gears and wheels, which provide a high smoothness and an acceptable degree of localization of contact, are determined. Comparative assessment of the load capacity of the gears was carried out at a single angular gear speed on a dimensionless factor that allows you to evaluate the influence of geometry and scale factors on the anti-shock resistance. Numerical analysis of the screw gears performance criteria with different geometry of the production rack is performed. Geometric factors allow us to predict an increase in load capacity of 40 ... 50%. The results of the studies confirmed the benefits of circular output contour.