Актуальність теми

        Зубчасті муфти широко застосовують у сучасному машинобудуванні для з'єднання елементів, що передають обертаючий момент в різних механізмах.

        З розвитком техніки велике значення набуває проблема підвищення зносостійкості та надійності роботи деталей машин, у тому числі і зубчастих муфт, з точки зору економії матеріальних і трудових ресурсів.

        Існуюча тенденція зростання потужностей і швидкостей обертання силових агрегатів потребує вдосконалення конструкції зубчастих муфт, розробки нових технологій їх виготовлення і створення раціональних методів догляду за ними, що дозволить підвищити термін служби машин і агрегатів.

        Більшість відмов машин пов'язано із зносом зубів зубчастих муфт, їх поломкою або збільшенням вище допусти-мого рівня вібрацій машин, викликаних збільшенням зазору в зачепленні муфти.

        Відомо, що в процесі роботи зубчастої муфти все навантаження сприймається обмеженою кількістю діаметрально протилежних зубів.

        Для вирішення цієї проблеми необхідно збільшувати число зубів передавальних навантаження за рахунок зміни конструкції маточини обойми або втулки, зменшення ширини зуба втулки і збільшення відстані між зубчастими вінцями втулок.

        Зубчасті муфти виготовляють, головним чином, з конструкційної поліпшуваної сталі 45, що має низьку контактну міцність. Для підвищення надійності і довговічності роботи зубчастої муфти можливе використання більш зносостійких сталей легованих, наприклад марганцем, застосуванням поверхнево-пластичної обробки (ППД) і хіміко-термічної обробки (ХТО), наплавлення і напилення більш зносостійких матеріалів.

        Велике значення в питанні зниження зносу зубців зубчатих муфт має правильний вибір мастила, яке повинно зводити до мінімуму утворення частинок зносу, тим самими зменшуючи абразивний знос. Крім того, мастило повинне запобігати появі контактної корозії, а згодом схватування і заїдання. Максимальний ефект досягається застосуванням мастил з присадками.

        Метою даної роботи є підвищення зносостійкості і довговічності зубчастих муфт на всьому життєвому циклі: на етапі проектування, виготовлення і експлуатації.

        Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання:

1. Виконати дослідження особливостей роботи зубчастих муфт з точки зору підвищення їх довговічності і надійності.

2. Дослідити та розробити конструкторські методи підвищення зносостійкості зубчастих муфт.

3. Дослідити та розробити технологічні методи підвищення зносостійкості зубчастих муфт.

4. Дослідити та розробити експлуатаційні методи підвищення зносо-стійкості зубчастих муфт.

5. Розробити рекомендації на основі проведених досліджень.

Аналіз робіт по темі

        Аналіз робіт з розробки методів підвищення зносостійкості деталей машин, у тому числі і зубчастих муфт на всьому їхньому життєвому циклі показав, що незважаючи на активне вивчення цього питання недостатньо досліджені багато параметрів роботи, конструкції та виготовлення зубчастих муфт.

        Більша частина робіт присвячена дослідженню, головним чином, конструкторських методів підвищення надійності та довговічності зубчастих муфт.

        Вивчення робіт з дослідження геометрії, точності і умов роботи зубчастих муфт показав, що опубліковані теоретичні та експериментальні дані щодо розподілу бокового зазору в зачепленні муфти враховують похибки виготовлення і монтажу валів, що з’єднуються муфтою і дозволяють з необхідною для інженерної практики точністю використовувати їх при визначенні навантаження на зубцях. Розроблені інженерні методики можуть бути використані в подальших дослідженнях для розробки методів забезпечення та прогнозування довговічності зубчастих муфт в цілому. Значно менше досліджень присвячено актуальному питанню зносостійкості зубів з точки зору прогнозування довговічності зубчастих муфт [1, 2].

        У роботі [12] розглядаються можливості вдосконалення форми бокової поверхні зубців втулки та обойми.

        У роботі [3] виходячи із проведених досліджень встановлена залежність, яка пов'язує швидкість зношування зуба з тиском на поверхні тертя і швидкістю ковзання.

        Магістерська робота є частиною досліджень, які проводяться на кафедрі «Технологія машинобудування» Донецького національного технічного університету.

        На кафедрі ведуться дослідження по розробці і вивченню методів підвищення довговічності і зносостійкості зубчастих муфт [4, 5, 6], розробляються нові конструкції зубчастих муфт з метою зменшення їх зносу і впливу на опори валів [7, 8], розроблена нова просторово-модифікована форма зуба, що дозволяє поліпшити параметри контактування зубів в зачепленні втулки і обойми муфти [9].

        У роботі [10] розглядаються технологічні методи підвищення довговічності деталей машин, зокрема впливу параметрів механічної обробка на зносостійкість.

        Встановлено види зносу зубчастих муфт залежно від умов роботи [11].

        Більшість електронних інтернет-ресурсів присвячено питанням підвищення зносостійкості взагалі всіх дета-лей машин. Пропонуються рекомендації щодо вибору матеріалів деталей при конструюванні вузлів тертя, можливі варіанти заміни тертя ковзання на тертя качання, що стосовно до зубчастих муфт викликає труднощі. Пропонуються способи монтажу вузлів, що дозволять зменшити навантаження під час експлуатації, велика кількість сайтів містять рекомендації щодо змінення властивостей мастила [13, 14, 15].

Передбачувана наукова новизна

        На даному етапі виконання магістерської роботи передбачуваної науковою новизною можна вважати пристосування для контролю бочкоподібності зубів зубчастих коліс або втулок зубчастих муфт.

        В теперішній час не існує надійного і точного методу контролю бочкоподібності зуба зубчастих коліс. Відомі засоби вимірювання товщини зуба і величини зміщення вихідного контуру, такі як штангензубоміри, тангенціальний зубомір, індикаторні і мікрометричні скоби, не забезпечують можливість точної їх установки на будь-якій поверхні зуба чи на діаметрі ділильного кола.

        Таким чином, похибка установки вимірювального пристрою, що виникає під час вимірювання призводить до появи похибки вимірювання, часто порівнянною з величиною бочкоподібності.

        Бочкоподібна форма досягається зсувом вихідного контуру по довжині зуба від його торця до середини в напрямку від осі деталі й від осі зуба. При цьому діаметр кола западин в різних перерізах зубчастого колеса має різні значення, а циліндр, утворений западинами зубів набуває бочкоподібної форми. Причому величина бочкоподібності циліндра Н дорівнює величині зміщення ви-хідного контуру в напрямку від осі деталі (рис. 1).

Рисунок 1 - Положення вихідного контуру: 1 - на середині зуба; 2 - на торці зуба

        Зв'язок між зміщенням вихідного контуру і зміною товщини зуба, тобто величиною бочкоподібності f можна визначити з трикутника abc (рис. 1) за формулою:

f = H • sin α                                 (1)

де, f - величина бочкоподібності;

        Н – величина зсуву вихідного контуру;

        α - кут профілю вихідного контуру.

        Формула (1) дозволяє перейти від вимірювання бочкоподібності зуба в поздовжньому напрямку до вимірювання бочкоподібності циліндра, утвореного криволінійними западинами зубів колеса.

        Конструкція пристосування, яке дозволяє здійснювати такі виміри наведена на рисунку 2.

Рисунок 2 - Конструкція пристосування для вимірювання величини бочко подібності зуба:
1 - основа; 2 - передня бабка; 3 - гідропластмассова оправка; 4 - індикатор; 5 - деталь; 6 - задня бабка; 7 - циліндрична направляюча
(Анімація: кількість кадрів - 6, кількість циклів - 10, розмір - 101 кБ)

        Для вимірювання величини бочкоподібності зуба визначається величина зсуву вихідного контуру.

        Для цього деталь 5, попередньо встановлена на гідропластмассовій оправці 3, встановлюється в центрових бабках 2 і 6 пристосування.

        Індикатор 4 вимірювальним наконечником встановлюється на торці зуба по западині і виставляється на нуль. Потім індикатор переміщують вздовж зуба до точки, в якій відхилення стрілки індикатора буде максимальним - це і є величина зміщення вихідного контуру Н, за якою розраховується величина бочкоподібності зуба f.

Заплановані практичні результати

        В результаті виконання магістерської роботи повинні бути розроблені методи, що дозволять підвищити зносостійкість зубчастих муфт на всьому їхньому життєвому циклі.

        Як конструкторський метод планується вдосконалення конструкції ступиці зубчастої втулки з метою збільшення іі податливості для кращого розподілення навантаження між зубцями. На даний момент це питання вирішується за допомогою програми ANSYS.

        В технологічній частині магістерської роботи планується розробка технологічного процесу обробки зубчастої втулки, який буде містити нетрадиційні методи обробки, що дозволять підвищити зносостійкість деталі під час її експлуатації.

        В дослідницькій частині планується більш детально вивчити конструкторські, технологічні та експлуатаційні методи підвищення зносостійкості зубчастих муфт и розробити власні рекомендації на підставі проведених досліджень.

        Під час написання даного автореферату магістерська робота не завершена. Закінчення – грудень 2010 року.

Література