ציוד נוביקוב: GOST, עיצוב, יישום

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

מנגנוני נעים רבים מתוכננים כך שהעברת אנרגיה ישירות ממכשיר ההנעה לגוף המבצע בלתי אפשרי. במצבים מסוימים, המנוע והמכשיר המונע מרוחקים מבחינה מבנית ומכוזזים זה מזה. במקרים אחרים, תחילה יש להמיר את האנרגיה: להפחית או להגביר את מהירות המנוע, לשנות את כיוון הסיבוב, או להפוך את התנועה הסיבובית לתרגום.

אז נדרשים כמה מנגנוני ביניים כדי להעביר או להפוך את האנרגיה הזו. אחד האלמנטים העיקריים המשמשים למטרה זו הוא גלגלי שיניים. הם משמשים בכל מקום בו נדרשת העברת כוח משמעותית תוך שמירה על מכשיר קומפקטי וחיי שירות ארוכים - בין אם זה תיבת הילוכים לרכב, סליל חכה או טורבינה הידרואלקטרית.

מהן ההעברות

ישנם סוגים רבים של גלגלי שיניים. הם מסווגים לפי הקריטריונים הבאים:

• כיוון של העברת תנועה - גלילי, תולעת,חרוטי;
• צד של הגלגל שעליו נחתכות השיניים - גיר פנימי או חיצוני;
• כיוון שיניים - ישר, אלכסוני, שברוני;
• צורת השיניים - ציוד ציקלואיד ופיתול, מעורבות נוביקוב.

גירינג ציקלואיד

טכנולוגיה זו נרשמה כפטנט בשנת 1931 על ידי המהנדס הגרמני לורנץ בררן. למרבה הצער, יש לו חסרונות משמעותיים.

1. קשה לייצור - כל גלגל נחתך עם כלי חיתוך גלגלי שיניים נפרד.
2. רגישות גבוהה במיוחד לשינויים במרחק המרכז. במילים אחרות, התקשרות מסוג זה דורשת את הדיוק הגבוה ביותר בייצור ובהתקנה, ובמקרה של נזק מכני הקטן ביותר היא נכשלת.
3. קשיים בתיקון עקב היעדר סטנדרטיזציה של התקשרויות כאלה.

היתרון של ציוד זה הוא שהלחץ בנקודת המגע של השיניים מופחת מאוד בגלל צורתן המעוגלת, וכתוצאה מכך לעמידות רבה יותר של החלקים.

כתוצאה מכך, החיבור הציקלואידי מצא את יישומו בתחום התעשייה הצר למדי - בייצור שעונים ומכשירים מדויקים אחרים, סוגים מסוימים של מדחסים ומשאבות.

סוג Involute

סוג זה של עיצוב שיניים הוצע על ידי המכונאי והמתמטיקאי המפורסם לאונרד אוילר בשנת 1760 והוא הנפוץ ביותר בתעשייה.

בזוג גלגלי שיניים, חלק עם קוטר קטן יותר נקרא בדרך כלל גלגל שיניים, וחלק עם גדול נקרא גלגל. בְּחיבור פיתול, לשיניים יש פרופיל עם קצוות קמורים. זה זהה גם לציוד וגם לגלגל. מכאן נובע התועלת הכלכלית העיקרית של גיר אינדרוקטיבי: מורכבות נמוכה של ייצור חלקים תוך שמירה על דיוק מספיק ובהתאם לכך, פרודוקטיביות גבוהה. גלגלים אלו אינם דורשים ציוד מורכב לייצור, והאיכות שלהם קלה לשליטה.

לחיבור הזה יש יתרון נוסף שאין עוררין הקשור לנוכחות של גורם אנושי בייצור: שיניים ספוגיות אינן רגישות לשינויים במרחק המרכז, אם ההתקשרות שלהן אינה מופרעת. במילים פשוטות, גלגלים כאלה "מאפשרים" כמה אי דיוקים הן בייצור והן בהתקנה ללא אובדן רב בביצועים.

כמו כן, גיר לא ספוג מספק לגלגלי השיניים חיי שירות ארוכים בשל העובדה שמשטחי השיניים, בעלי צורה קמורה, מתגלגלים זה על זה. בשל כך, החיכוך של המשטחים מופחת באופן משמעותי, כלומר, הבלאי של החלקים ממוזער.

יצירת שידור נוביקוב

לפעמים צריך לשדר מומנט גבוה מאוד ויחד עם זאת לא לחרוג מגודל ומשקל מסוימים של המנגנון. בתנאים אלה, יתכן שהחיבור הבלתי נדבך לא יהיה אמין מספיק - עקב מתחי מגע גבוהים בנקודת המגע של השיניים, הם עלולים להיכשל במהירות.

הנה בא לעזרת מה שנקרא בורג עגולאירוסין. הוא פותח בשנת 1954 על ידי המהנדס והממציא הסובייטי M. L. Novikov. הוא הגיע להחלטה זו על ידי מחקר על הבעיות שהתעוררו בעת תכנון מכונות כבדות אך איטיות יחסית כגון טרקטורים וטנקים.

טכניקה זו בעלת מסה גדולה, הדורשת העברת המומנט המתאים מהמנוע דרך תיבת ההילוכים אל הגלגלים או גלילי המסלול. שיניים לא תמיד עומדות במשימה.

מהם היתרונות בפתיחה…

נוצר חיבור שבו שיני הגלגל והגלגל קמורות וקעורות בהתאמה. בשל כך, הושגה עלייה משמעותית במשטח המגע של השיניים, שכן לשיני ההילוכים והשקעים ביניהן בגלגל יש רדיוסים קרובים מאוד.

לפיכך, המתח בנקודת המגע הופחת. הדבר איפשר, בהתאם לנסיבות הספציפיות, או להקטין משמעותית את גודל המנגנון תוך שמירה על ערך ההספק המועבר, או תוך שמירה על המידות והמשקל הקיימים, להגדיל משמעותית את העומס על החיבור ללא חשש התמוטטות מוקדמת.

…והפגמים שלו

בניגוד לחיבור הפיתול, שבו שני משטחים קמורים נוגעים, בהילוכים של נוביקוב, החלקים הקמורים והקעורים יוצרים שלם כמעט אינטגרלי בחיבור. בשל כך, החיכוך בין השיניים גדל באופן משמעותי, ומשפיע על עמידותן. אמנם במקרה של מכונות מהירות נמוכה, עבור אשר בתחילה ופותח חיבור בורג עגול, גורם זה לא כל כך חשוב.

בנוסף, עיצוב זה, בדומה לציוד הציקלואיד, מציב דרישות גבוהות לאיכות הביצוע והטיפול בהרכבה, שכן הפרה של מרחק המרכז עלולה להוביל לתוצאות הרות אסון.

לפני נוביקוב כבר נעשו ניסיונות רבים לשפר את עיצוב ההתקשרות, אבל רק הוא הצליח לפתח טכנולוגיה בת קיימא. לאחר כמה שיפורים, הוא הוצג לתעשיות רבות.

שיפור ההמצאה

ישנם שני סוגים של קישורי נוביקוב בסך הכל:

• עם קו מגע אחד (יכול להיות קדם-קוטבי וקוטבי);
• עם שני קווי מגע (דוזאפול).

בסוג הראשון, לשיניים של גלגל השיניים והגלגל יש את אותה עקמומיות לאורך כל קו המתאר. עם חיבור קוטבי, הפרופיל של גלגל ההינע נעשה קמור, והגלגל המונע קעור. עם קדם קוטבי - להיפך. מתחם זה פותח ישירות על ידי מיכאיל נוביקוב, שקיבל על כך את פרס לנין.

עם זאת, עד מהרה התברר שייצור גלגלי שיניים מסוג זה הוא די קשה מבחינה טכנולוגית. מכיוון שהגלגלים אינם זהים, אלא בעלי חתכים שונים בשיניים, נדרשים שני חלקי ציוד שונים כדי ליצור זוג גלגלים, וזה לא מאוד חסכוני.

החל מחקר בכיוון זה. התוצאה שלהם הייתה פיתוח של גיר דוזאפולני, שבו שיני הגלגל והגלגלים זהים,אבל יש להם קו מתאר קמור קרוב יותר לחלק העליון וקעור קרוב יותר לבסיס, עם מעבר חלק ביניהם. זה לא רק השיג את האיחוד של ייצור חלקים, אלא גם התברר שלגלגלי שיניים כאלה יש יכולת נשיאת עומס הרבה יותר גדולה מאשר חיבורים עם קו התקשרות אחד.

הפצת פיתוח חדש

שפותח במקור עבור ציוד כבד, כולל צבאי, תוכנית ההילוכים של מיכאיל נוביקוב החלה להתפשט במהירות על פני תעשיות רבות. המפעל לבניית מכונות לוגנסק באוקראינה היה הראשון בשטחה של ברית המועצות לשעבר שיצר מוצרים באמצעות הטכנולוגיה החדשה.

אחרים.

מדינות זרות מתעניינות באופן פעיל בפיתוח זה. יפן מתפתחת ליישומו בתעשיית הרכב, וגם אנגליה וארצות הברית לא נשארות בחוץ. המצאה של מדען סובייטי עשויה בהחלט להגיע לכבוש את היקום: ארגונים בינלאומיים מממנים מחקר על יישום ציוד הנוביקוב במעבורות חלל, בדיקות וציוד אחר.

תחומי שימוש בטכנולוגיית בורג סיבובי

לרוב, פיתוח זה יושם בתחומים הבאים:

• ציוד מתיחה של כלי רכב כבדים שונים - טרוליבוסים, אוטובוסים, חשמליות, מסוקים);
• יחידות שאיבה וציוד אחר לתעשיית הנפט;
• מכונות כריית פחם;
• תיבות הילוכים למנוף הרמה ומנוף נסיעה.

ישנם גם מיסבים מיוחדים המיוצרים באמצעות גלגלי שיניים של נוביקוב בעלי יכולת העמסה פי שלושה ממיסבים רגילים.

הפקת ציוד נוביקוב ומסמכי רגולציה

פותח ציוד מיוחד לחיתוך שיניים בייצור האירוסין של נוביקוב - חותך כרסום. לכלי זה יש עלות גבוהה למדי, שכן דרישות גבוהות מוחלות על הדיוק של ייצור הילוכים. סטייה קלה - וההרמוניה האידיאלית של קווי המתאר המגע, שמבטיחה חיי הילוך גבוהים וכוח משודר, לא תישמר עוד.

מאחר והאיכות של השיניים עצמן ושל החותכים לחיתוך שלהן כפופות לדרישות גבוהות במיוחד, פותחו תקנים מדינה נפרדים כדי לשלוט בייצורן. עבור אירוסין נוביקוב עצמו - GOST 17744-72, עבור כלי חיתוך ציוד - GOST 16771-81.

העיקרון החדש של ייצור שיניים, שפותח על ידי M. L. Novikov, הוכר לא רק בשטחה של ברית המועצות לשעבר, אלא גם במדינות רבות אחרות.