ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЗУБЧАСТИХ ЦИЛІНДРИЧНИХ ПРЯМОЗУБИХ ПЕРЕДАЧ В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД КОЕФІЦІЄНТА ЗМІЩЕННЯ ВИХІДНОГО КОНТУРУ

Анотація

У статті проведено поглиблений аналіз ефективності зубчастих циліндричних прямозубих передач у залежності від коефіцієнта зміщення вихідного контуру. Дослідження зосереджено на підвищенні навантажувальної здатності зубців, оптимізації ефективності та забезпеченні довговічності передач за мінімальних втрат потужності та зменшення шуму та вібрацій, які виникають через удари задніх зубів унаслідок люфту, а також аналізу багатоциклових контактної та згинальної міцностей зубів. Метою роботи є визначення впливу коефіцієнта зміщення вихідного контуру на робочі характеристики зубчастих передач. Використаний метод скінчених елементів для оцінки параметрів напружено-деформованого стану зубів і контактного тиску у різних точках зачеплення. Розглянуто вплив коефіцієнтів зміщення x1 і x2, на ефективність, шум і вібрації передач. Досліджено втрати потужності залежно від змін у контактній геометрії, спричинених модифікацією профілю зубів. Детально порівняно два підходи до розрахунку втрат потужності: класичного методу Німана, що передбачає використання постійного середнього коефіцієнта тертя вздовж контактної лінії, та сучасної методики Хай Сю, яка враховує змінний коефіцієнт тертя на основі теорії неньютонівського еластогідродинамічного змащення. Представлено моделювання локальних втрат енергії в окремих сегментах лінії контакту та їх інтеграцію для отримання загальних показників ефективності передачі. У роботі також проведено оцінку впливу коефіцієнта зміщення вихідного контуру на багатоциклові контактну та згинальну міцності зубів. Виконано розрахунки напружень і контактних тисків у режимах багатоциклового навантаження, які ілюструють залежність напруженого стану зубів від геометричних параметрів профілю. Показано, що раціональний розподіл коефіцієнтів зміщення між шестернею та колесом може суттєво покращити характеристики передачі, забезпечуючи оптимальний баланс між ефективністю та довговічністю. У роботі підкреслено, що правильний вибір коефіцієнтів зміщення вихідного контуру дозволяє не лише знизити втрати потужності, але й зменшити рівень шуму та вібрацій під час роботи передачі. Наведено рекомендації для проектування зубчастих передач, що спрямовані на досягнення максимальної ефективності при збереженні високих показників надійності. Зокрема, запропоновано оптимальний діапазон коефіцієнтів зміщення для зубчастих передач із врахуванням їх робочих умов та вимог до навантаження. Отримані результати свідчать, що модифікація профілю зуба та раціональний розподіл коефіцієнтів зміщення можуть значно покращити робочі характеристики передачі. Представлені висновки мають практичну цінність для інженерів-конструкторів, які працюють над створенням високоефективних зубчастих передач із покращеними експлуатаційними характеристиками.