ВИБІР УЗАГАЛЬНЕНОГО КРИТЕРІЮ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИСОКОШВИДКІСНИХ ЗУБЧАСТИХ ПЕРЕДАЧ

Authors

  • Павло Леонідович Носко
  • Олександр Васильович Башта
  • Олег Віталійович Радько
  • Григорій Олексійович Бойко
  • Ольга Вячеславівна Герасимова

DOI:

https://doi.org/10.18372/0370-2197.4(89).15013

Keywords:

втрати потужності, зубчасте зачеплення, узагальнений критерій, геометричні параметри

Abstract

Проведено аналіз сучасного стану застосування, режимів експлуатації високошвидкісних зубчастих передач в енергетичному машинобудуванні. Показана  доцільність застосовування ККД передачі в якості узагальненого критерію ефективності високошвидкісних зубчастих передач, який поєднує енергетичні втрати, показники міцності, геометричні та конструктивні параметри режими і умови експлуатації, матеріали і технології виготовлення, навантаження і окружні швидкості зубчастих передач. ККД може розглядатися узагальненим критерієм ефективності високошвидкісних зубчастих передач  з урахуванням умов та режимів їх експлуатації, матеріалів та технології виготовлення, навантаження що передається та колової швидкості. Втрати потужності можна умовно розділити на ті, що залежать від навантаження, що передається - механічне тертя в зачепленні та підшипниках, і ті, які не залежать від навантаження - аерогідродинамічний опір, періодичне стискання та розширення між зубцями. Основними способами подачі масла до деталей і вузлів зубчастої передачі, є змащування за допомогою занурення  в масляну ванну, розбризкування із основної масляної ванни і циркуляційна подача масла їх застосовують в залежності від умов експлуатації. Співвідношення сил аеродинамічного і гідромеханічного опору визначається рівнем масла в масляній ванні. Для кожного зубчастого колеса, частково або повністю зануреного в масляну ванну потужність, затрачену на подолання гідромеханічного опору, можна представити у вигляді суми моменту сил в’язкістного тертя на торцях зубчастого колеса в масляній ванні, моменту сил в’язкістного тертя на периферії головок зубчастого колеса в масляній ванні та момент сили Коріоліса, яка виникає внаслідок радіального переміщення масла, в западині зубчастого колеса. На даний час відсутня узагальнююча аналітична модель, яка об’єднає всі види втрат. Проведені теоретичні дослідження дозволили встановити наявність двох режимів руху масла в западинах зубчастих коліс. Розрахунок дозволяє врахувати не тільки вплив геометричних параметрів зубчатих коліс, занурених в масляну ванну, але й конструктивні характеристики.

Author Biographies

Павло Леонідович Носко

д.т.н., професор, професор кафедри машинознавства, стандартизації та сертифікації Національного авіаційного університету

Олександр Васильович Башта

к.т.н., доц., доцент кафедри машинознавства, стандартизації та сертифікації Національного авіаційного університету

Олег Віталійович Радько

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри авіації Національний університет оборони України імені І. Черняховського, м. Київ, Україна

Григорій Олексійович Бойко

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри залізничного, автомобільного транспорту та підйомно-транспортних машин Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля.

Ольга Вячеславівна Герасимова

м.н.с. кафедри машинознавства, стандартизації та сертифікації Національний авіаційний університет

References

Гохман X.И. Теория зацеплений, обобщенная и развитая путем анализа / X.И. Гохман. - Одесса. - 1886.

Колчин H.И. Механика машин / Н.И. Колчин - Л.: Машиностроение - 1971.

Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений / Ф.Л. Литвин - М.: Наука, 1968 - 584с.

Гавриленко В.А. Зубчатые передачи в машиностроении / В.А. Гавриленко - М.: Машгиз. 1962. - 531 с.

Гавриленко В.А. Основы теории эвольвентой зубчатой передачи / В.А. Гавриленко - Л.: Машиностроение. - 1969. - 432 с.

Новиков М. Л. Зубчатые передачи с новым зацеплением / М.Л. Новиков. - М. - 1958. - 186 с.

Болотовский И.А. Цилиндрические эвольвентные зубчатые передачи внешнего зацепления. Справочное пособие / И.А. Болотовский, Б.И. Гурьев, В.Э. Смирнов, Б.И. Шендерей - М.: Машиностроение, 1974. -160 с.

Шишов В.П. Теоретические основы синтеза передач зацеплением / В.П. Шишов. П.Л. Носко, П.В. Филь: Монография. - Луганск; Изд-во СНУ им. В. Даля, 2006. - 408 с.

Шишов В.П. Дифференциальные уравнения для синтеза полуобкатных цилиндрических прямозубых передач по геометро-кинематическим критериям / В.П. Шишов, Ткач П.Н., О.А. Ревякина, И.Г. Ткач // Научный вестник Луганского национального аграрного университета. Серия: Технические науки. - Луганск: Издательски ЛНАУ. - 2009. №3. -С. 195-200.

Шишов В.П. Критерии оценки работоспособности передач зацеплением / В.П. Шишов, Д.А. Панкратов, О.А. Муховатый // Вісник НТУ «ХПІ». - Харьків: НТУ «ХПІ». 2001. - №12, . с 27-33.

Шишов В.П. Синтез цилиндрических зубчатых передач с высокой нагрузочной способностью / В.П. Шишов, П.Н. Ткач, О.А. Ревякина О.А. Муховатый // Вісник Східноукр. нац. ун-ту ім. В. Даля. - Луганск: Вид-во ВНУ ім. В. Даля. - 2002.- №10 (56). - С. 247-254.

Шишов В.П. Высоконагруженные глобоидные и спироидные червячные передачи / Шишов В.П., Муховатий А.А., Носко П.Л., Башта О.В., Філь П.В., Бойко Г.А. // Монографія – К.: НАУ, 2017. -240с.

Носко П.Л. Оптимальное проектирование машиностроительных конструкций / П.Л. Носко. - Луганск: Изд-во ВУГУ, 1999. - 392 с.

Носко П.Л. Основи синтезу вихідного контуру циліндричних зубчастих передач із зменшенням питомої роботи сил тертя в зачепленні / П.Л. Носко, В.П. Шишов, П.М. Ткач, О.А. Муховатий // Вісник НТУ «ХПІ». - Харьків: НТУ «ХПІ». - 2010. - №27. ~ С. 128-133.

P.Nosko, S.Kashkarov, O.Bashta, Yu.Tsibriy, A.Bashta. Improved and extreme geometro-kinematic parameters of high-loaded hyperboloid gears // Проблеми тертя та зношування, 3 (84).- 2019. – pp.63-68.

Ставицкий В.В. Метод синтеза эффективных высокоскоростных зубчатых передач / Ставицкий В.В., Носко П.Л. // Праці Одеського політехнічного університету: Наук, та наук-вироб. зб. - Одеса. -2012 -Вип. 1 (38).-С. 51-57.

P.Tkach, P.Nosko, O.Bashta, А.Lysenko, A.Bashta. Arched transmissions teeth geometry within offset of initial profile // Проблеми тертя та зношування, 4 (85).- 2019.

O.Karpov, P.Nosko, P.Fil, G.Boyko, O.Bashta, D.Marchenko, A. Golovin. Noncircular-screw gears // Проблеми тертя та зношування, 4 (73).- 2016. – pp.80-89.

Кудрявцев В.Н. Зубчатые передачи / В.Н. Кудрявцев. -М.: Машгиз, Ленинградское отделение, 1957. - 263 с.

Кудрявцев В.Н. Расчет и проектирование зубчатых редукторов: Справочник / В.Н. Кудрявцев, И.С. Кузьмин, А.Л. Фнлипенков; Под общ. ред. В.Н. Кудрявцева. - СПб.: Политехника, 1993. - 448 с.

Решетов Д.Н. Детали машин / Д.Н. Решетов. Машиностроение, 1989. - 497 с.

Генкн М.Д. Вопросы заедания зубчатых колес / М.Д. Генкин, Н.Ф. Кузьмин, Ю.А. Мишарин. - М: Изд-во АН СССР, 1959. - С. 1-147.

Заблонскии К.И. Совершенствование и стандартизация расчетов нагрузочной способности зубчатых передач / К.И. Заблонскии, Филипович С.И. // Тр. Одес. политех. ун-та. - Одесса, 1999. -Вып. 1(7). - с. 33 - 37.

Гутыря С.С. Моделирование динамического нагружения зубьев передач зацеплением / С.С. Гутыря, Б.В. Мотулько, Д.Д. Трощинский // Тр. Одес. политехн. ун-та. - Одесса, 2005. Вып.1(23). -С. 25 -28.

Редукторы энергетических машин; Справочник / Б.А. Балашов, Р.Р. Гальперин, Л.М. Гаркави и др. Под ред. Ю.А. Державца. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1985. - 232 с.

Гинзбург Е.Г. Коэффициент полезного действия волновых зубчатых передач / Е.Г. Гинзбург // Зубчатые и червячные передачи.-Л.: Машиностроение, 1968.-С. 192-208.

Коднир Д.С. Контактная гидродинамика смазки деталей машин / Д.С. Коднир. - М.: Машиностроение, 1976. - 304 с.

Муховатый А.А. Критерии оценки работоспособности передач зацеплением / А.А. Муховатый // Вестник НТУ «ХПИ» - Харьков: ХПИ. 2001. - №12. - С. 33-40.

Changenet C., Oviedo-Marlot X., Velex P. (2006) Power loss predictions in geared transmissions using thermal networks-applications to a six-speed manual gearbox, ASME Jornal of Mechanical Design, 128, 618-625.

Changenet C., Velex P. (2007) A model for the prediction of churning losses in geared transmissions – preliminary results, ASME Jornal of Mechanical Design, 129, 128-133.

Changenet C., Velex P. (2008) Housing influence on churning losses in geared transmissions, ASME Jornal of Mechanical Design, 130(6).

Diab Y. Windage losses in high speed gears - Preliminary experimental and theoretical results. / Y. Diab, F. Ville, C. Changenet. P. Velex // ASME Journal of mechanical design. - 2004. - № 126(5). - P. 903-908.

Seetharaman S., Kahraman A., Moorhead M.D., Petry-Johnson T.T. (2009) Oil churning power losses of a gear pair: experiments and model , Journal of Tribolog, Vol. 131, 1-9.

Anderson N. E. Efficiency of non-standard and high contact ratio involute spur gears. / N.E. Anderson, S.H. Loewenthal // Journal of mechanisms, transmissions and automation in design. - 1986. - Vol. 108. P-119-126.

Handschuh R.F. Preliminary comparison of experimental and analytical efficiency results of high-speed helical gear trains / R.F Handschuh, C.J. Kilmain // DETC'03: ASME 2003 Design engineering technical conference and computers and information in engineering conference. -2003. - Vol. 4B. - P. 949-955.

Handschuh R.F. Preliminary investigation of the thermal behavior of high-speed helical gear trains / R.F. Handschuh, C.J. Kilmain // International federation for the theory of machines and mechanisms; International conference on gears. Munich, Germany, March 2002. -NASA/TM-2002-211336 ARL-TR-2661.

Heingartner P., Mba D. (2005) Determination power losses in the helical gear mesh, Gear technology, 32-37.

Issue

Section

Проблеми тертя та зношування