Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. материалы Международной научно-практической конференции. Колодяжный С.А., Небольсин В.А

2.Авдеев М.В. Технология ремонта машин и оборудования / М.В. Авдеев, Е.Л. Воловик, И.С. Ульман – М.: Агопромиздат, 1986. – 247 с.

3.Информационно-вычислительные системы в машиностроении CALS – технологии

/Ю.М. Соломенцев, В.Г. Митрофанов, В.В. Павлов, А.В. Рыбаков. – М.: Наука, 2003. –

293 с.

4.Григоров А.В. Интеграция информационной среды и управление проектными данными предприятий / А.В. Григоров, И.А. Горобец, О.Н. Лысенко, Н.В. Голубов // Практика и перспективы развития партнерства в сфере высшей школы: материалы тринадцатого научно-практического семинара. В 3-х кн. – Таганрог: Изд-во «ТТИ ЮФУ», 2012. – Кн.3. –

№12. – С. 72-80.

5.Воробьев В.С. Технология машиностроения и ремонт машин / В.С. Воробьев – М.: Высш. шк., 1981. – 344 с.

6.Канарчук В.Е. Техническое обслуживание, ремонт и хранение автотранспортных средств / В.Е. Канарчук, Д.Д Чигринец. – К.: Высш. шк., 1992. – 495 с.

7.Колесник П.А. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей / П.А. Колесник, В.А. Шейнин – М.: Транспорт, 1985. – 325 с.

8.Колясинский 3.С. Механизация и автоматизация авторемонтного производства / З.С. Колясинский, Г.Н. Сархошьян, А.М. Лисковец – М.: Транспорт, 1982. – 160 с.

9.Лавринович М.Ф. Повышение износостойкости деталей автомобилей / М.Ф. Лавринович, М.М. Шустерняк – Минск: Беларусь, 1985. – 142 с.

ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», Донецкая народная республика

I.A. Gorobets, N.V. Goloobov, E.A. Borovensky

TECHNOSPHERIC ASPECTS OF INCREASING THE LIFE CYCLE OF TRANSMISSIONS\

OF MECHANICAL ENGINEERING EQUIPMENT

The features of the life cycle of a machine-building product are given. Reducing the life cycle of the product adversely affects the ecology of the region. The increase in the life cycle of transmissions of products of the mining and metallurgical complex is substantiated. The basic failures of gear wheels of reducers are resulted. The algorithm for restoring the gears of gearboxes is given

Key words: life cycle, ecology, transmission, gear wheel, recovery, choice, method

State Educational Institution of Higher Professional Education «Donetsk National Technical

University», Donetsk People's Republic

УДК 62-233.3/.9

Р.М. Грубка, А.Н. Михайлов, И.А. Петряева

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ

ВПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗУБЧАТЫХ МУФТ

Вработе представлены основные зависимости для определения суммарных погрешностей, возникающих в процессе эксплуатации зубчатых муфт. Зависимости учитывают погрешности изготовления и монтажа зубчатых венцов, а так же перемещения, которые возникают в процессе эксплуатации зубчатых муфт. Представленные в работе зависимости позволяют создавать новые конструкции зубчатых муфт, отличающиеся большим сроком службы, нежели существующие. Это позволяет достаточно эффективно решать проблемы ремонта и замены изношенных узлов и в меньшей степени расходовать природные, материальные и трудовые ресурсы

Ключевые слова: зубчатая муфта, зубчатая втулка, зубчатая обойма, погрешности изготовления, погрешности монтажа, деформации

Рациональное использование природных ресурсов – актуальная проблема современности. Поэтому в различных отраслях промышленности при решении сложных технологических задач все большее значение приобретают ресурсосберегающие технологии. Современ-

181

ные тенденции машиностроения также сопровождаются решением задач, обеспечивающих минимально возможное потребление ресурсов для технологических целей.

Создание новых и совершенствование существующих конструкций механизмов и узлов машин также в числе основных целей ставит экономию сырья, материалов, энергии, комплексное потребление ресурсов.

Увеличение долговечности и надѐжности машин существенно снижает необходимость ремонта или изготовления нового оборудования взамен изношенного или вышедшего из строя, что в свою очередь способствует эффективному решению указанных задач ресурсосбережения.

Зубчатые муфты используются во многих машинах и агрегатах различных отраслей промышленности и являются важными их элементами. От качества их изготовления и монтажа во многом зависит работоспособность и длительность бесперебойной работы всего агрегата в целом [1]. Погрешности неизбежно возникают при изготовлении и сборке элементов машин. Изучение и учѐт погрешностей монтажа и изготовления зубчатых муфт при проектировании их новых конструкций и разработке новых геометрий зубьев должно привести к созданию новой элементной базы и технологических методов для их изготовления, которые позволят свести к минимуму неблагоприятное воздействие погрешностей.

Стандартные конструкции зубчатых муфт с прямолинейной образующей зубьев или с продольной модификацией боковой поверхности зубьев обладают ограниченной компенсируюущей способностью [1]. Вместе с тем применение пространственной модификации боковой поверхности зубьев втулки зубчатой муфты [2, 3] позволяет уменьшить до 2 раз уровень изгибных напряжений за счет равномерного распределения зазоров и обеспечения контакта всех зубьев в пределах зоны контактирования, уменьшить уровень контактных напряжений на зубьях за счет исключения точечного характера контактирования и обеспечения линейного контакта зубьев. Уменьшение уровня контактных и изгибных напряжений на зубьях в целом приводит к повышению долговечности зубчатых муфт более чем в 2 раза ресурс муфт. Как следствие муфты смогут передавать большие нагрузки при одних и тех же габаритных размерах и уроне значений эксплуатационных факторов. Или при передачи одной и той же номинальной нагрузки появляется возможность уменьшить габаритные размеры, а значит затрачивать меньшее количество материалов и времени на изготовление изделий с зубчатыми муфтами, приводит к сокращению затрат и сбережению ресурсов.

Известные конструкции зубчатых муфт с пространственной геометрией на боковой поверхности зубьев втулки способны компенсировать один какой то либо вид погрешностей, например погрешности изготовления или погрешности монтажа зубчатых венцов [4]. Значительного эффекта в повышении нагрузочной и компенсирующей способности можно достичь при учете в процессе проектирования всех возможные перемещения элементов зубчатых муфт вызванных наличием погрешностей изготовления и монтажа, а так же деформациями, которые возникают в процессе эксплуатации.

На работоспособность изделий с зубчатыми венцами, в том числе и содержащие цилиндрические зубчатые колеса, оказывают большое влияние вид и величина погрешностей. Погрешности можно разделить на три группы (рис. 1):

–погрешности изготовления;

–погрешности монтажа зубчатых венцов;

–погрешности взаимного положения зубчатых венцов, возникающие в процессе эксплуатации вследствие деформации элементов зубчатых передач и деталей с зубчатыми венцами.

Погрешности изготовления в свою очередь разделяются на [1]:

–радиальные ошибки – заключающиеся в изменении радиального расстояния между инструментом и заготовкой;

–тангенциальные ошибки – нарушение обкатки инструмента и заготовки или неточности деления;

–осевые ошибки – погрешности перемещения инструмента вдоль оси заготовки;

182

– ошибки производящей поверхности – отклонение производящей поверхности инструмента.

Погрешности монтажа можно разделить на две группы (рис. 1): погрешности связанные со смещением и погрешности связанные с перекосом зубчатых венцов относительно координатных осей абсолютной системы координат.

Погрешности, возникающие в процессе эксплуатации так же можно разделить на две группы (рис. 1): погрешности, приводящие к смещению зубчатых венцов и погрешности, приводящие к перекосам зубчатых венцов цилиндрических зубчатых колес относительно координатных осей абсолютной системы координат.

Таким образом, зубчатые соединения эксплуатируются в условиях наличия погрешностей изготовления, монтажа и деформаций возникающих в процессе эксплуатации. Рассмотрим особенности определения суммарных погрешностей изготовления, монтажа и перемещений, вызванных деформациями элементов зубчатых муфт. Смещение вдоль оси OX (рис. 2а) приводит к дополнительному повороту зубьев обоймы относительно зубьев втулки вокруг оси OY на угол который можно определить по следующей зависимости:

венцов муфты относительно неподвижной системы координат вдоль оси OX:

3

x1i x11 x12 x13 ,

i 1

3

x2i x21 x22 x23,

i1

где x11, x12, x13 ─ перемещения первой зубчатой втулки вдоль оси OX вызванные соответственно погрешностями изготовления, погрешностями монтажа и перемещениями, вызванными деформациями которые возникают в процессе эксплуатации; x21, x22, x23 ─

перемещения второй зубчатой втулки вдоль оси OX вызванные соответственно погрешностями изготовления, погрешностями монтажа и перемещениями, вызванными деформациями которые возникают в процессе эксплуатации:

L = z2—z1, (2)

где z1, z2 ─ расстояние вдоль оси вращения зубчатой муфты от начала координат абсолютной системы координат до плоскости симметрии зубчатых венцов соответственно первого и второго.

Смещение вдоль оси OY (рис. 2б) приводит к дополнительному повороту зубьев обоймы относительно зубьев втулки вокруг оси OX на угол который можно определить по следующей зависимости:

3

y2i y21 y22 y23,

i 1

где y11, y12, y13 ─ перемещения первой зубчатой втулки вдоль оси OY вызванные соот-

ветственно погрешностями изготовления, погрешностями монтажа и перемещениями, вызванными деформациями которые возникают в процессе эксплуатации; y21, y22, y23 ─

перемещения второй зубчатой втулки вдоль оси OY вызванные соответственно погрешностями изготовления, погрешностями монтажа и перемещениями, вызванными деформациями которые возникают в процессе эксплуатации.

Рис. 1. Классификация суммарных погрешностей, возникающих при изготовлении, монтаже и эксплуатации зубчатых венцов цилиндрических зубчатых колес

(оригинальный)

Смещение втулок зубчатых муфт вдоль оси OZ (рис. 2в) приводят к относительному перемещению зубьев втулок относительно зубьев обоймы, которое при отсутствии других видов погрешностей не оказывает влияния на работоспособность зубчатых муфт, в противном случае оно накладываются на остальные погрешности и приводят к дополнительному повороту зубьев втулок относительно зубьев обоймы.

Перекос относительно оси OX (рис. 2г) – приводит к повороту зубьев втулки относи-

Перекос относительно оси OY (рис. 2. д) – приводит к повороту зубьев втулки отно-

С учѐтом того, что, всегда присутствуют все погрешности монтажа зубчатых муфт суммарные углы поворота зубьев относительно соответствующих осей для любого из зубчатых венцов полумуфт можно определить с учетом зависимостей (1), (2) и (3) по формулам:

184

соответственно погрешностями изготовления, погрешностями монтажа и перемещениями вызванными деформациями которые возникают в процессе эксплуатации; yk1, yk2, yk3 ─ угол

перекоса k-го зубчатого колеса относительно оси OY вызванные соответственно погрешностями изготовления, погрешностями монтажа и перемещениями вызванными деформациями которые возникают в процессе эксплуатации.

Рис. 2. Схемы относительных перемещений элементов зубчатой муфты (оригинальный)

Так как в зубчатых муфтах соединение зубьев втулки и обоймы внутреннее с передаточным числом равным единицы, то определим суммарный пространственный угол перекоса зубьев. Суммарный угол перекоса зубьев определим исходя из того, что в не зависимости от величины и направления перемещений вызванных наличием тех или иных погрешностей изготовления и монтажа, а так же перемещений вызванных деформациями в процессе эксплуатации каждая из пары зубьев втулки и обоймы последовательно проходит все пространственные положения при вращении муфты. Исходя из величины суммарного угла перекоса зубьев должна формироваться геометрия боковой поверхности зубьев втулки.

Суммарный пространственный угол для соответствующего зубчатого венца можно определить исходя из теоремы о направляющих косинусах по формуле: