А.А. Силич, д.т.н., проф.
В.Н. Сызранцев, д.т.н., проф., засл. деятель науки РФ
А.Е. Беляев, д.т.н., проф., засл. деятель науки РФ,
акад. Академии проблем качества
С.Л. Голофаст, д.т.н., проф.
О развитии зацепления Новикова
Общий настрой статьи Г.А. Журавлева по отношению к передачам Новикова – это обманутые надежды относительно того, что, придумав новый вид зацепления, мы сразу же должны были решить все проблемы в области зубчатых передач и заменить эвольвентные передачи на передачи Новикова со значительным эффектом.
Все это далеко не так. Путь от изобретения до реального внедрения любого вида передач достаточно долог и тернист, т.к. требует решения большого круга задач, среди которых, в первую очередь, следует отметить:
Внедрение новых видов передач в промышленность путем директивных указаний и распоряжений, которые имели место в 70-х годах прошлого века в бытность Советского Союза, привело к существенным негативным явлениям. Вот отсюда и возникло недоумение Г.Н. Листа о “причинах повсеместного невнедрения зацепления Новикова”. В то время еще не было объективных предпосылок для широкого внедрения передач, т.к. не был решен круг тех задач, о которых сказано выше.
К началу распада Советского Союза положение в области зацепления Новикова претерпело значительные изменения, о чем говорят многочисленные публикации в научно-технической литературе, а также тот факт, что два редукторных завода – Ижевский и Майкопский – выпускали цилиндрические редукторы с зацеплением Новикова в достаточно большом объеме. Майкопский редукторный завод и в настоящее время осуществляет выпуск значительной гаммы цилиндрических редукторов с зацеплением Новикова.
По нашему мнению, цилиндрические некаленые, нешевингованые и нешлифованые передачи Новикова, несомненно, обладают преимуществами по нагрузочной способности по сравнению с такими же некалеными, нешевинговаными и нешлифоваными эвольвентными передачами, что подтверждает большое количество публикаций по этому вопросу [1-11, и др.]. Нам приходилось работать и общаться со специалистами, проектирующими, изготавливающими и эксплуатирующими редукторы с зацеплением Новикова, которые положительно оценивали применение передач Новикова в редукторах: ниже уровень шума, большая нагрузочная способность и более высокая долговечность.
Такие преимущества передач Новикова получены – об этом можно сказать прямо – при невысокой степени точности их изготовления, в основе чего лежит много объективных причин.
Несмотря на то, что эвольвентное зацепление отметило 200-летний юбилей своего существования, тем не менее, в этом виде зацепления имеется еще много не решенных до конца проблем. А что же можно говорить тогда о зацеплении Новикова, которое только недавно перешагнуло 50-летний юбилей своего существования?
Распад СССР привел к общему спаду промышленности, не говоря уже о значительном сокращении научно-исследовательских и внедренческих разработок по передачам Новикова. Работы были свернуты и практически приостановлен выпуск техники, содержащей эти передачи.
Потребности российской промышленности в редукторах были частично удовлетворены западной продукцией, в которой подавляющее применение нашли эвольвентные передачи.
За 20-летний период перестройки промышленности в России западная технология в области производства передач ушла вперед, перейдя на закаленные и шлифованные зубчатые колеса, тем более, что широкое внедрение систем ЧПУ в сочетании с ПЭВМ позволяет сделать это достаточно эффективно. Но даже в этот тяжелый период работы в области передач Новикова продолжались, и нам бы хотелось остановиться на достижениях Курганской школы зубчатников, которую организовал профессор М.Л. Ерихов.
Во-первых, под руководством профессора А.А. Силича разработана инженерная методика геометрического расчета передач Новикова, рабочие участки исходных контуров которых составлены из дуг окружностей [12, 13]. Методика расчета не соотносится к какому-либо конкретному исходному контуру, а охватывает все исходные контуры данного вида. Это оказалось возможным потому, что в расчетные формулы включены параметры исходного контура. Методика справедлива как для передач с одной, так и с двумя линиями зацепления.
Во-вторых, предложена методика моделирования погрешностей зубьев колес передач Новикова [13, 14], которая совместно с разработанной методикой геометрического расчета позволяет на стадии проектирования передач определить характер влияния величин погрешностей и их сочетаний на качество зацепления Новикова и положение точек контакта по высоте зубьев колес.
В третьих, под руководством профессора М.Л. Ерихова, а затем профессора А.А. Силича разработаны способы финишной обработки колес передач Новикова – зубошевингование, зубохонингование и шлифование [13, 15-21]. Получены регрессионные зависимости по определению рациональных режимов шевингования, обеспечивающих максимальное качество поверхностей [17]; созданы методики проектирования инструментов и технология их изготовления [22, 23]; спроектированы, изготовлены, проведены лабораторные испытания и внедрены в производство (во времена существования Советского Союза) шевингование колес передач Новикова на Хабаровском заводе энергетического машиностроения и Ижевском ПО “Редуктор”.
В четвертых, под руководством профессора В.Н. Сызранцева и профессора С.Л. Голофаста разработана методика оценки нагруженности и прогнозирования долговечности работы передач Новикова с помощью датчиков деформаций интегрального типа [24-27].
Велись работы и по шлифованию зубчатых колес передач Новикова в Кургане и Ижевске. В Кургане под руководством А.А. Силича велись работы по отладке процесса шлифования шеверов зацепления Новикова [15, 16, 19]. Отрабатывался процесс шлифования шеверов дисковыми кругами на станках фирмы Мааг и червячными шлифовальными. Результаты работ по шлифованию шеверов с незначительными доработками можно перенести на процесс шлифования зубчатых колес передач Новикова.
В Советском Союзе были начаты работы по внедрению передач Новикова с высокой твердостью рабочих поверхностей зубьев. Так во ВНИИредукторе был спроектирован серийный ряд редукторов серии 5Ц с закаленными передачами Новикова.
Хотелось бы отметить, что в полемической статье Г.А. Журавлева встречаются существенные неточности терминологического характера, когда он отождествляет систему зацепления, предложенную Новиковым, с профилем зубчатых колес. То, что для реализации точечного зацепления было предложено использовать круговинтовые поверхности, это всего лишь частный случай, связанный с технологичностью получения данного вида профиля на инструменте, и не более. Для реализации системы точечного зацепления можно использовать любые виды профилей зубьев с учетом их интерференции в процессе обкатки. Кстати, до сих пор не ставилась задача поиска оптимального профиля зацепления Новикова с точки зрения обеспечения качественного зацепления при наличии погрешностей профиля зуба и смещения исходного контура, т. к. круговой профиль в этом отношении имеет свои отрицательные стороны. О высказываниях Г.А. Журавлева по проблемам прочностного расчета, гидродинамики и КПД должны судить специалисты в этих областях. Мы не берем на себя такую смелость, т.к. не вели исследований в этом направлении.
Противоречивые результаты при исследовании передач Новикова, а также невысокая, по сравнению с расчетной, нагрузочная способность, на наш взгляд, в первую очередь связаны с точностью изготовления передач и достижимой степенью локализации пятна контакта, которая также определяется точностью изготовления. И именно этими вопросами в первую очередь занимались ученики и последователи М.Л. Ерихова [13, 17, 21, 28, 29,], проводя исследования по влиянию погрешностей на качество зацепления, разрабатывая финишные способы обработки и повышая точность фрез для нарезания колес. Главная проблема на сегодняшний день в области изготовления передач Новикова – это организация производства инструментов (червячных фрез повышенной точности, шеверов, зубчатых хонов). Кто сейчас возьмется за изготовление подобного рода инструментов?
Библиография
1. Веретенников В.Я. Исследование нагрузочной способности редукторов общего назначения // Исследование и расчет механических передач. Ижевск: Удмуртия, 1966. С. 69-81.
2. Веретенников В.Я., Короткин В.И., Болдырева Л.Г. О результатах стендовых испытаний нитроцементованных цилиндрических зубчатых передач Новикова в редукторах общего назначения // Совершенствование конструкции и технологии зубообработки передач зацеплением: Тез. докл. науч.-техн. конф. Ижевск, 1984. С. 22-24.
3. Внедрение в промышленность зубчатых передач М.Л. Новикова. Киев, 1964. 48 с.
4. Водопьянов А.Ф., Жуков В.А. и др. Опыт использования зацепления Новикова в редукторах центробежных компрессорных машин // Теория и геометрия пространственных зацеплений: Тез. докл. III Всесоюзн. симпозиума. Курган, 1979. С. 84-86.
5. Исмаил-Заде А.И., Касумов Ф.К. Опыт длительной эксплуатации редукторов с зацеплением Новикова в нефтедобывающей промышленности // Опыт исследований, проектирования, изготовления и эксплуатации зубчатых передач Новикова: Тез. докл. межреспубл. науч.-техн. конф. Рига, 1989. С. 107.
6. Коуба Ю.Ф. Опыт внедрения зубчатых передач с дозаполюсным зацеплением // Зубчатые передачи с зацеплением Новикова: Доклады Всесоюзн. науч.-техн. конф. (Одесса, 1964). М.: ЦИНТИАМ, 1964. Вып. 1. С. 7-17.
7. Курганский В.И. Опыт эксплуатации мощных высокоскоростных редукторов с передачами Новикова // Повышение надежности и ресурса зубчатых передач в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении: Тез. докл. науч.-техн. совещ. 20-21 нояб. 1979 г. Харьков, 1979. С. 181-182.
8. Опыт исследований, проектирования, изготовления и эксплуатации зубчатых передач Новикова: Тез. докл. межреспубл. науч.-техн. конф. Рига, 1989. С. 115-117.
9. Павленко А.В., Федякин Р.В., Чесноков В.А. Опыт промышленного применения и серийного производства зубчатых передач Новикова. Киев: Общ-во “Знание” Укр. ССР, 1982. 24 с.
10. Промышленное применение зубчатых передач Новикова. Киев, 1966. 39 с.
11. Результаты исследований и практического применения зубчатых передач с зацеплением М.Л. Новикова: Тез. докл. науч.-техн. конф. Харьков, 1971.
12. Силич А.А. Геометрический расчет цилиндрических передач Новикова: Уч. пособие. Курган: Изд-во Курганского гос. университета, 2001. 84 с.
13. Силич А.А. Разработка геометрической теории проектирования передач Новикова и процесса формообразования зубьев колес: Автореф. … д-ра техн. наук. Курган, 1999. 34 с.
14. Силич А. А. Метод моделирования погрешностей зубчатых колес цилиндрических передач Новикова // Современные информационные технологии. Проблемы исследования, проектирования и производства зубчатых передач. Сб. докладов междунар. науч. семинара. Ижевск, 2001. С. 192-199.
15. Голофаст Л.М., Ерихов М., Силич А.А., Мухин А.Ф. Оценка точности профиля колес зацепления Новикова со шлифованными зубьями // Теория механизмов, прочность машин и аппаратов: Сб. науч. трудов. Курган: КМИ, 1993. С. 60-70.
16. Голофаст Л.М., Силич А.А. Исследование погрешности профилирования червячных шлифовальных кругов (для обработки колес Новикова) // Теория машин металлургического и горного оборудования. Свердловск: УПИ, 1986. С. 123-131.
17. Силич А.А. Разработка метода шевингования и исследование качества шевингованных зубчатых колес передач Новикова с двумя линиями зацепления: Автореф. ... канд. техн. наук. Курган, 1981. 17 с.
18. Силич А.А., Ерихов М.Л., Голофаст Л.М. О финишных методах обработки зубчатых колес цилиндрических передач Новикова // Междунар. науч.-техн. конф. "G-96". Познань, 1996. С. 317-321.
19. Силич А.А., Филиппович С.М. Оценка точности шлифованных колес передач Новикова ДЛЗ // Четвертый Всесоюзн. симпозиум. Теория реальных передач зацеплением. Тез. докл. Курган, 1988. Часть 1. С. 103-104.
20. Сызранцев В.Н., Ерихов М.Л., Силич А. А., Голофаст Л.М., Голофаст С.Л. Передачи Новикова. Новые методы: геометрического расчета, технологии изготовления и контроля, экспериментального исследования несущей способности и ресурса // Передачи и трансмиссии, 2000. № 1. С. 29-37.
21. Филиппович С.М. Разработка метода двухстороннего шевингования колес передач Новикова с двумя линиями зацепления. Автореф. ... канд. техн. наук. Курган, 1989. 17 с.
22. Силич А.А. Геометрия инструментального колеса для обработки колес передач Новикова // Прогрессивные зубчатые передачи: Сб. науч. трудов. Новоуральск: Изд-во НГТИ, 2003. С. 24-30.
23. Силич А.А. Методика проектирования инструментов для обработки колес цилиндрических передач Новикова // Проблемы развития ТЭК Западной Сибири на современном этапе: Труды Междунар. науч.-техн. конф. Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. Т. 2. С. 109-113.
24. Голофаст С.Л. Методология экспериментальных исследований передач Новикова датчиками деформаций интегрального типа // Прогрессивные зубчатые передачи: Сб. науч. трудов. Новоуральск: Изд-во НГТИ, 2003. С. 40-46.
25. Голофаст С.Л. Оценка напряженно-деформированного состояния зубьев колес передач Новикова с помощью датчиков деформаций интегрального типа // Теория реальных передач зацеплением: Тез. докл. 5 Межгос. симпозиума. Курган, 1993. С. 33-35.
26. Голофаст С.Л. Разработка экспериментально-расчетных методов оценки нагруженности и прогнозирования ресурса деталей машин на примере передач Новикова ДЛЗ: Автореф. ... канд. техн. наук. Курган, 1994. 18 с.
27. Сызранцев В.Н., Голофаст С.Л. и др. Оценка с помощью ДДИТ изгибной и контактной выносливости передач с зацеплением Новикова ДЛЗ // Методы экспериментального исследования зубчатых передач с помощью датчиков деформаций интегрального типа: Уч. пособие. Курган: КМИ, 1995. С. 35-53.
28. Кетов А.В. Разработка метода расчета неравномерности распределения нагрузки в цилиндрических зубчатых передачах Новикова с учетом погрешностей их изготовления. Автореф. ... канд. техн. наук. Курган, 1986. 17 с.
29. Мухин А.Ф. Обеспечение заданных точностных показателей качества изготовления колес передач Новикова (ДЛЗ) при зубообработке однозаходными червячными фрезами. Автореф. ... канд. техн. наук. Курган, 1988. 17 с.