Дослідження ефективності зубчастих циліндричних прямозубих передач в залежності від коефіцієнта зміщення вихідного контуру

Abstract

У статті представлено поглиблений аналіз ефективності циліндричних прямозубих зубчастих передач залежно від коефіцієнта модифікації присадки. Дослідження зосереджене на підвищенні несучої здатності зубців зубчастих коліс, оптимізації ККД та забезпеченні довговічності передачі з мінімальними втратами потужності. Додатковий акцент зроблено на зменшенні шуму та вібрацій, спричинених впливом люфту на задні зубці, а також на аналізі втомної контактної міцності та міцності на втомний вигин зубців шестерні. Метою дослідження є визначення впливу коефіцієнта модифікації присадки на експлуатаційні характеристики зубчастих передач. За допомогою методу скінченних елементів (МСЕ) оцінено параметри напружено-деформованого стану зубців та контактного тиску в різних точках вздовж лінії зачеплення. У дослідженні вивчається вплив модифікації χ1 і χ2 на ефективність, шум і вібрації передач. Також досліджуються втрати потужності як функція зміни геометрії контакту в результаті модифікації профілю зубців. Проведено детальне порівняння двох підходів до розрахунку втрат потужності: класичного методу Німана, який передбачає постійний середній коефіцієнт тертя вздовж лінії контакту, та сучасної методології Хай Сю, яка включає змінний коефіцієнт тертя на основі неньютонівської теорії еластогідродинамічного змащування (EHL). Стаття включає моделювання локальних втрат енергії в окремих сегментах контактної лінії та їх інтеграцію для визначення загальних показників ефективності передачі. Дослідження також оцінює вплив коефіцієнта модифікації присадки на втомну контактну та втомну згинальну міцність зубців шестерні. Розрахунки напружень і контактних тисків в умовах багатоциклового навантаження ілюструють залежність напруженого стану зубців від геометричних параметрів профілю. Показано, що раціональний розподіл коефіцієнтів модифікування присадкою між шестернею та зубчастим колесом дозволяє значно покращити експлуатаційні характеристики передачі, досягнувши оптимального балансу між ефективністю та довговічністю. Дослідження підкреслює, що вибір відповідних коефіцієнтів модифікації не тільки зменшує втрати потужності, але й знижує рівень шуму та вібрації під час роботи. У статті надано рекомендації з проектування циліндричних зубчастих передач, спрямовані на досягнення максимального ККД при збереженні високої надійності. Зокрема, запропоновано оптимальний діапазон коефіцієнтів модифікації присадки, адаптований до різних умов експлуатації та вимог до навантаження. Результати показують, що модифікація профілю зуба та раціональний розподіл коефіцієнтів модифікації присадки можуть значно покращити робочі характеристики зубчастих передач. Представлені висновки мають практичну цінність для інженерів-конструкторів, які працюють над розробкою високоефективних зубчастих передач з покращеними експлуатаційними характеристиками.