Критерии работоспособности и расчета передач зацепления новикова. Способы повышения прочности, материалы. Расчет на прочность.
Б
ыла
разработана в 1954 году М.Л. Новиковым
зубчатое зацепление с круговым профилем
зуба.
Обладая рядом положительных качеств, в первую очередь повышенной нагрузочной способностью, передача Новикова получила широкое распространение. В СНГ они стандартизированы ГОСТ 15023 — 76.
Контактные напряжения в передаче Новикова значительно меньше, так как контакт выпуклых эвольвентных профилей заменен контактом выпуклого и вогнутого профиля с малой разницей радиусов кривизны. Для сохранения непрерывности зацепления передачи Новикова выполняют косозубыми.
Коэффициент
перекрытия определяют по формуле:
.
Если линия зацепления располагается
за полюсной линией, то зацепление
называют заполюсным, если до полюса —
дополюсным. Одна и та же пара колес может
быть заполюсным и дополюсным в зависимости
от того какое из них является ведущим.
Признаком заполюсного зацепления
является выпуклый профиль у ведущего
зуба и вогнутый у ведомого и наоборот
у дополюсного — вогнутый у ведущего и
выпуклый у ведомого. Очевидно можно
выполнить зубья так, чтобы одна часть
их профиля была выпуклой, а другая
вогнутой. Тогда они могут зацепляться
и за полюсом и до полюса.
Так был разработан вариант дозаполюсного зацепления, которое имеет две линии зацепления. При этом в два раза увеличивается число точек контакта зубьев. В таких передачах зубья шестерни и колеса имеют одинаковый профиль: выпуклый у головки и вогнутый у ножки, что позволяет нарезать оба колеса одним инструментом — поэтому дозаполюсное зацепление считают предпочтительным.
С зацеплением Новикова изготавливают не только не только цилиндрические но и конические колеса.
Основное достоинство передачи Новикова — повышенная нагрузочная способность на контактную прочность — при НВ 350, она примерно в 1,5 ... 1,7 раза больше, чем у аналогичных по размерам и материалу эвольвентной косозубой передачи.
Недостатки передачи Новикова — это повышенная чувствительность к изменению межосевого расстояния, сравнительно сложный исходный контур инструмента (ГОСТ 15023 — 76), некоторое снижение износной прочности по сравнению с эвольвентной.
Основные геометрические параметры.
Колеса передачи Новикова нарезают обычно без смещения.
дозаполюсное зацепление
10 ...22; ha*=0,9; c*=0,15;
Критерии работоспособности и расчета.
Без учета деформации и приработки контакт зубьев в передаче Новикова осуществляется в точке, а не по линии, как у эвольвентных передач. Однако малая разность радиусов кривизны косых зубьев в другой перпендикулярной плоскости приводит к тому, что под нагрузкой точечный контакт переходит в контакт по пятну, поэтому площадь контакта, а следовательно и нагрузочная способность по контактным напряжениям больше.
Точечный, а не линейный контакт приводит к пониженной прочности на изгиб, при этом опасно зацепление вблизи торцов. Поэтому рекомендуют выполнять коэффициент перекрытия 1,3 при котором по краям зубьев обеспечивается двухпарное зацепление. Точечный (теоретический) контакт делает передачи Новикова менее чувствительными к перекосам, чем передачи с линейным контактом. Но они более чувствительны к изменению межосевого расстояния.
Таким образом основными критериями работоспособности и расчета передач Новикова является прочность по контактным и изгибным напряжениям.
Способы повышения прочности. Увеличение числа пятен контакта применением дозаполюсного зацепления и увеличение коэффициента перекрытия. Увеличение площади пятен контакта путем уменьшения разности радиусов r1 и r2 Применение колес с малым числом зубьев, что приодном и том же диаметре равнозначно увеличению модуля m и повышению прочности по напряжению изгиба z1= 13 ... 20.
Материалы. Для передач Новикова применяют те же материалы, что и для эвольвентных. Однако здесь не следует применять материалы с высокой твердостью так как уменьшается способность к приработке, что не приводит к существенному повышению нагрузочной способности.
Расчет на прочность. Условия контакта зубьев в передаче Новикова существенно отличается от условия контакта по Герцу. Поэтому расчет передачи Новикова по контактным напряжениям, определяемым зависимостями Герца применяют условно.
Определение расчетной нагрузки q и приведенного радиуса кривизны пр. намного сложнее.
Разработан ГОСТ 15023 — 76 расчета передач Новикова по контактным напряжениям:
по напряжениям изгиба:
где d1; Eпp; T1; z1; u; KHv; KFv; mn; ; [H]; [F] те же, что и для эвольвентных передач,
— ближайшее целое число в значении ; KH— коэффициент зависит от угла ; — коэффициент зависит от = — ; YF — коэффициент формы зуба зависит от эквивалентного числа зубьев
