FEATURES OF THE DISTRIBUTION OF ORDINARY GEARBOXES GEAR RATIO WITH HIGH TOOTH HARDNESS FOR THE DRIVE OF SHIP AND CRANE MECHANISMS

The design of power drives of reloading equipment built on multi-stage ordinary gear reducers with high-hard cylindrical involute gears, which allow to dramatically improve the mass - load capacity of the drive, reduce metal consumption, reduce the weight of the drive by up to 50%, and ensure the production of compact energy-intensive devices, is considered in the paper. This is achieved, first of all, by increasing the hardness of the teeth and the rational distribution of the gear ratio over the steps. In previously published works, the distribution of the total gear ratio by stages was carried out by solving the problems of minimizing the objective function with a variety of criteria designed to assess the operational state of the gearbox. With this distribution of the gear ratio, regardless of the criterion that determines the degree of transmission load and is the basis for optimizing the gearbox parameters, inequalities, in which the gear ratio of the slow-speed stage is assigned a lower value than in the high-speed stage, are realized. Studies have shown that in a fairly wide range of gear ratios, the assignment of the gear ratio in each stage to the optimal value leads to the appearance of an unconstructive and non-technological mortise shaft-gear in the design, which excludes grinding the teeth as the last operation after heat treatment of the gears. Therefore, the use of two, three and four-stage cylindrical gearboxes with high-hard teeth on cranes when distributing the total gear ratio forces us to take into account the requirements related to the design and manufacturing technology of gears. In the proposed work, in order to exclude the mortise shaft-gear for the distribution of the gear ratio, a design and technological criterion is introduced in the form of a” threshold “ level that limits the largest gear ratio realized in one stage, and as a result, limits the largest gear ratio realized by the gearbox. Tables and approximating dependencies in the form of simple functions forming optimal values of gear ratios are proposed for reducers. These dependencies can be directly used in the design of gearboxes with improved gears. For gearboxes with high tooth hardness, the distribution of the gear ratio is based on the implementation of an inequality in which the gear ratio of a high-speed stage is assigned taking into account the “threshold” level while ensuring a given deviation of the gear ratios of the stages from the optimal values. This approach increases the diameter of the cavities, justifies the assignment of the gear ratio of the high-speed stage by a lower value than in the low-speed stage and eliminates the appearance of an unconstructive and non-technological mortise shaft-gear in the design.

«пороговое» передаточное число

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.