Архив статей журнала
Развитие современных технологий открывает новые возможности производства и использования центроидных механизмов, в том числе планетарных роторных гидромашин. Задача профилирования некруглых зубчатых колес таких гидромашин пока не получила своего окончательного решения. Разработанные ранее методы либо не обеспечивали приемлемую форму зубьев, либо требовали наличия повышенных зазоров в зацеплениях. В данной статье задача проектирования гидромашин решается на базе анализа общих принципов строения трехзвенных центроидных механизмов. Изучаются особенности проектирования центроидных механизмов с круглыми и некруглыми колесами. Подчеркивается значение теорем Аронгольда – Кеннеди и Виллиса в геометрическом синтезе таких механизмов. Применительно к синтезу некруглых зубчатых колес планетарного механизма с плавающими сателлитами установлено, что в этом механизме переносное движение сателлитов не может осуществляться с постоянной угловой скоростью. Углубленный анализ вопроса позволил разработать более точный метод проектирования рабочего механизма планетарно-роторных гидромашин. Этот метод включает следующие этапы: выбор параметров прототипа проектируемого рабочего механизма гидромашины – исходного, расчетного круглозвенного планетарного механизма; выбор расчетных траекторий центра сателлита в системах координат, связанных с каждым из центральных зубчатых колес, которые описываются общей циклической функцией; расчет угловых положений сателлита, соответствующих различным фазам его движения; расчет поправки радиального положения сателлита, задающего профиль зубьев эпицикла; графическое построение профилей некруглых колес как огибающих производящего сателлита. Новый метод обеспечивает отсутствие интерференции зубьев и благоприятные условия передачи движения в зубчатых зацеплениях. Метод достаточно прост и может быть использован широким кругом инженеров-расчетчиков на базе отечественных программных комплексов.
Одной из причин, ограничивающих нагрузочную способность зубчатых передач, является неполное прилегание зубьев, вызванное неточностью изготовления и деформацией деталей редуктора. Равномерное распределение контакта зубьев по всей ширине венца обеспечивают колеса, составленные из отдельных зубчатых дисков. Адаптивность зубчатого венца составного колеса достигается преодолением сил трения или упругой податливостью специальных элементов. В статье приводятся базовые конструкции составных колес с дополнительными фрикционными дисками и зубчатыми дисками, имеющими спицы. Целью исследования является количественная оценка компенсаторных возможностей составных зубчатых колес. Важнейшим параметром, определяющим адаптивность колеса, является толщина составляющих его зубчатых дисков. Рассматривается влияние на нагрузочную способность тонких зубчатых дисков: краевого эффекта при распределении контактных напряжений; устойчивости зуба как консольной балки. Исследование выполнялось с использованием аппарата сопротивления материалов и метода конечных элементов. Установлено, что лимитирующим фактором является устойчивость зуба. Без риска снижения относительной нагрузочной способности зацепления толщину зубчатого диска можно уменьшать вплоть до 0,1 модуля. Поломка зуба из-за неравномерности распределения нагрузки вдоль его оси в колесах, составленных из многих дисков, практически исключается. Неравномерность распределения контактной нагрузки снижается обратно пропорционально числу зубчатых дисков. Конструкции составных зубчатых колес с упругими элементами, в частности со спицами, по предельным углам перекоса осей зубьев несколько уступают системам, в которых используются фрикционные элементы. Тем не менее их компенсаторные возможности на порядок выше, чем у монолитных зубчатых колес.