ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРЕДАТОЧНОГО ОТНОШЕНИЯ РЯДОВЫХ РЕДУКТОРОВ С ВЫСОКОЙ ТВЕРДОСТЬЮ ЗУБЬЕВ ДЛЯ ПРИВОДА СУДОВЫХ И КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ

Настоящая статья посвящена вопросам проектирования силовых приводов перегрузочной техники, построенных на основе многоступенчатых рядовых зубчатых редукторов с высокотвердыми цилиндрическими эвольвентными передачами, позволяющими резко улучшить показатель масса-нагрузочной способности привода, уменьшить расход металла, снизить массу привода до 50 % и обеспечить получение компактных энергоемких устройств. Это осуществляется, прежде всего, за счет повышения твердости зубьев и рационального распределения передаточного отношения по ступеням. В ранее опубликованных на эту тему работах распределение общего передаточного отношения по ступеням осуществлялось решением задач минимизации целевой функции при многообразии критериев, используемых для оценки работоспособного состояния редуктора. При таком распределении передаточного отношения независимо от критерия, определяющего степень загруженности передачи и положенного в основу оптимизации параметров редуктора, реализуются неравенства, в которых значение передаточного числа тихоходной ступени назначается меньшим, чем быстроходной. Исследования показали, что в довольно широком интервале передаточных отношений назначение передаточного числа в каждой ступени оптимальным значением, приводит к появлению в конструкции неконструктивной и нетехнологичной врезной вал-шестерни, исключающей шлифование зубьев в качестве последней операции после термической обработки зубчатых колес. Поэтому применение на кранах двух-, трех- и четырехступенчатых редукторов с цилиндрической передачей с высокотвердыми зубьями при распределении общего передаточного отношения приводит к необходимости учета требований, связанных с конструкцией и технологией изготовления зубчатых колес. В предлагаемой работе с целью исключения врезной вал-шестерни для распределения передаточного отношения введен конструктивно-технологический критерий в форме «порогового» уровня, ограничивающего наибольшее передаточное число, реализуемое в одной ступени, и как следствие, ограничивающее наибольшее передаточное отношение редуктора. Для редукторов предложены таблицы и аппроксимирующие зависимости в виде простых функций, формирующих оптимальные значения передаточных чисел. Эти зависимости могут непосредственно использоваться при проектировании редукторов с улучшенными зубчатыми колесами. Для редукторов с высокой твердостью зубьев распределение передаточного отношения основано на реализации неравенства, в котором передаточное число быстроходной ступени назначается с учетом «порогового» уровня при обеспечении заданного отклонения передаточных чисел ступеней от оптимальных значений. Такой подход увеличивает диаметр впадин, оправдывает назначение передаточного числа быстроходной ступени меньшим значением, чем в тихоходной ступени, исключая появление в конструкции неконструктивной и нетехнологичной врезной вал-шестерни.

многоступенчатый рядовый зубчатый редуктор, высокотвердое зацепление, врезной венец, передаточное отношение, заданное отклонение, минимальная суммарная масса, объем зубчатых колес

1. Барышников С. О. Обзор методов представления структуры зубчатых механизмов / С. О. Барышников, А. Н. Иванов // Морской вестник. - 2011. - № 2 (38). - С. 108-110.

2. Бильдюк Н. А. Детали машин / Н. А. Бильдюк, С. И. Каратушин, А. Л. Филипенков и др; под общ. ред. В. Н. Ражикова. - СПб.: Политехника, 2015. - 695 с.

3. Dudley D. W. How increased hardness reduces the size of gear sets / D. W. Dudley // Prod. Eng. - Nov, 1964.

4. Stephan E. Moderne Erzeugnisse des Industrie getribebaus der DDR / E. Stephan, K. Bachmann // Maschienenbautechnik. - 1986. - Vol. 35. - № 4. - Pp. 154-156.

5. Алексеева Н. А. Основы расчета и конструирования деталей и механизмов летательных аппаратов / Н. А. Алексеева, Л. А. Бонч-Осмоловский, В. В. Волгин и др.; под ред. В. Н. Кестельмана, Г. И. Рощина. - М.: Машиностроение, 1989. - 456 с.

6. Кошелев П. М. Влияние разбивки передаточного числа на некоторые показатели работы редукторов: автореф. дис… канд. техн. наук / П. М. Кошелев. - Томск, 1966. - 23 с.

7. Лившиц Э. Г. Оптимизация параметров редукторов при автоматизированном проектировании / Э. Г. Лившиц, В. Т. Придухо. - Минск: Ин-т технической кибернетики, 1977. - 61 с.

8. Меретуков М. А. К вопросу о распределении общего передаточного отношения цилиндрического редуктора между ступенями / М. А. Меретуков // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки. - 2018. - № 2 (221). - С. 160-163.

9. Кудрявцев В. Н. Несущая способность зацепления и рекомендации к выбору типов передач / В. Н. Кудрявцев // Повышение несущей способности механического привода. - Л.: Машиностроение, 1973. - С. 13-65.

10. Биргер Е. С. Подбор оптимальных передаточных чисел двухступенчатого цилиндрического редуктора / Е. С. Биргер // В кн.: Г. Б. Иосилевич. Детали машин. - М.: Машиностроение, 1988. - С. 356-358.

11. Остяков Ю. А. Проектирование деталей и узлов конкурентоспособных машин / Ю. А. Остяков, И. В. Шевченко. - СПб.: Изд-во «Лань», 2013. - 336 с.

12. Ocheduszko K. Kola zebate / K. Ocheduszko. - Warszawa, 1974. - 831 p.

13. Müller L. Przekladme zebate / L. Müller. - Warszawa, 1970. - 251 p.

14. Hughes T. Power transmission and bearing handbook / T. Hughes. - Industrial Publishing Co., 1974. - 751 p.

15. Бушмарин Л. Б. Механические передачи вертолетов / Л. Б. Бушмарин П. П. Дементьев, Г. И. Иоффе и др.; под ред. В. Н. Кестельмана. - М.: Машиностроение, 1983. - 120 с.

16. Иванов М. Н. Детали машин / М. Н. Иванов; Под ред. В. А. Финогенова. - М.: Высш. шк., 1998. - 383 с.

17. Moeser H. Ubersetzungsaufteillung bei mehrstufiegen Getrieben / H. Moeser // Maschinenbautechnik. - 1982. - Vol. 31. - Is. 4. - Pp. 171-173.

18. Шевченко С. В. Варианты разбивки передаточного числа редуктора №2С по ступеням / С. В. Шевченко, А. А. Муховатый // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития. - 2019. - № 1-2. - С. 94-97. DOI: 10.24411/9999-038A-2019-00047.

19. Плотников С. М. Оптимизация передаточного отношения редуктора по ценовому критерию / С. М. Плотников, С. П. Плотникова //Journal of Advanced Research in Technical Science. - 2020. - № 20. - С. 66-69. DOI: 10.26160/2474-5901-2020-20-66-69.

20. Семенюк В. Ф. Оптимизация разбивки передаточного отношения механизма подъема мостовых кранов между ступенями зубчатых передач редуктора / В. Ф. Семенюк, А. Н. Вудвуд, А. Б. Кнюх // Підйомно-транспортна техніка. - 2016. - № 3 (51). - С. 104-110.