CC BY
31
процесс должен предусматривать это важнейшее обстоятельство.
На конечное состояние обработанных поверхностей в той или иной степени влияет весь комплекс выполняемых технологических операций. Поэтому изолированное изучение отдельных операций не может дать полной картины формирования основных характеристик работоспособности деталей.
Такую картину может дать только рассмотрение всех операций во взаимосвязи, т.е. с учетом действия технологической наследственности.
В связи с этим, перед технологами стоит задача научиться назначать оптимальное сочетание технологических операций не только с точки зрения обеспечения максимальной производительности при минимальной себестоимости, но и с целью получения деталей с повышенными эксплуатационными свойствами. Для этого наряду с изучением известных положений науки технологии машиностроения необходимо также изучать закономерности технологической наследственности и учиться управлять ими, чтобы в итоге точность обработки и физико-механические характеристики поверхностного слоя подвергались инженерному расчету. Сейчас сто-
ит задача разработки математических моделей технологических процессов с помощью ЭВМ. Поэтому важное значение для технологического управления качеством поверхности и обеспечения требуемых эксплуатационных
свойств имеет задача установления количественных зависимостей, отображающих в комплексе весь технологический процесс обработки и учитывающих явление технологической наследственности.
Для этого нужны экспериментальные исследования, чтобы создать справочно-норма-тивную информацию для выбора наиболее оптимальных сочетаний отдельных методов и проектирования маршрутов технологических процессов обработки деталей.
Многочисленные примеры и исследования проведенные учеными, занимающимися этим явлением такими как Ящерицин П.И., Дальский А.М., Соколов В.
А., Аверенков В. И., Рыжов Э. В., показывают, что явление технологической наследственности может служить базой для оценки показателей надежности высокоточных деталей машин.
Поэтому целью данной магистерской диссертации, название которой «Исследования явления технологической наследственности при изготовлении деталей
гидравлических крепей», является на примере процессов обработки данной детали проследить, как изменяются основные параметры изделия от операции к операции, и как отклонение полученное на предыдущей операции влияет на отклонение полученное на последующей операции. Выявить закономерность этого явления и сделать вывод о причинах его возникновения.
Изучение закономерности проявления технологической наследственности в названных направлениях позволит в определенной степени управлять этим процессом и тем самым поможет наиболее рациональными методами достиг оптимальной долговечности деталей машин и повышения надежности их работы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А.М. Дальский Технологическое обеспечения надежности высокоточных деталей машин М. Машиностроение, 1975,224 с,
2. П.И. Ящерицын, Э. В. Рыжов,
В.И. Аверченков Технологическая наследственность в машиностроении, Минск, Наука и техника, 1977, 215 с.
3. П.И. Ящерицын Технологическая наследственность и эксплуатационные свойства шлифованных деталей, Минск, Наука и техника, 1971,123 с.
© А.Е. Калитин
М.В. Кропотов,
МГГУ
Новые конструкции двухпланетарных редукторов цевочного и бесцевочного внутреннего циклоидального зацепления и возможные аспекты их применения в горных машинах и оборудовании
Как известно в настоящее время наибольшее распространение в технике и промышленности получили зубчатые передачи с эвольвентной формой профиля зуба. Однако эвольвентное зацепление наряду с определенными достоинствами (нечувствительность к изменению межосевого расстоя-
ния, относительно высокое постоянство передаточного отношения, сравнительная простота изготовления зубчатых колес по методу обката и т. д.) характеризуется рядом существенных недостатков. Это, прежде всего ограниченная нагрузочная способность эволь-вентных зубчатых передач, повы-
шенная чувствительность колес к перекосам из-за линейных контактов зубьев, существенные потери на трение в зацеплении в связи с тем, что при эвольвентном зацеплении контакт зубьев в передаче осуществляется с преимущественным трением скольжения. Помимо этого в эвольвентном зацеплении
во избежание заклинивания и для обеспечения свободного поворота колес обязательным является на
личие бокового зазора. Вследствие этого в передачах эвольвентного зацепления имеются люфты и зоны нечувствительности (особенно заметные при реверсировании движения), контакт зубьев осуществляется с ударом и преимущественным трением скольжения, что существенно влияет на снижение кинематической точности, износостойкости и долговечности зубчатых
8 Л 1999
передач эвольвентного зацепления.
В связи с этим в последнее время активно ведется научный поиск, исследование и разработка других видов зубчатых зацеплений по возможности лишенных указанных выше недостатков. Одним из наиболее приемлемых видов таких передач являются планетарные передачи с циклоидальным цевочным зацеплением. Такие передачи реализованы в частности в новой конструкции двухпланетарного редуктора внутреннего циклоидального цевочного зацепления (рис. 1), разработанной АОЗТ «А/О АНКОН» (Москва, Россия). Данные редукторы представляют собой новое поколение двухпланетарных редукторов сверх-прецизионной кинематической точности, в конструкции которых отсутствует механизм параллельных кривошипов, имеет место динамическая стабилизация постоянства передаточного отношения и усреднение погрешностей взаимного расположения всех звеньев зубчатой передачи без прерывания контакта в зацеплении. Такого результата удалось добиться благодаря использованию плений по возможности лишенных указанных выше недостатков. Одним из наиболее приемлемых видов таких передач являются планетарные передачи с циклоидальным цевочным зацеп-
лением. Такие передачи реализованы в частности в новой конструкции двухпланетарного редуктора внутреннего циклоидального цевочного зацепления (рис. 1), разработанной АОЗТ «А/О АНКОН» (Москва, Россия). Данные редукторы представляют собой новое поколение двухпланетарных редукторов сверхпрецизионной кинематической точности, в конструкции которых отсутствует механизм параллельных кривошипов, имеет место динамическая стабилизация постоянства передаточного отношения и усреднение погрешностей взаимного расположения всех звеньев зубчатой передачи без прерывания контакта в зацеплении. Такого результата удалось добиться благодаря использованию размерной цепи каждого конкретного редуктора в двух планетарных рядах с обеспечением 100 %-ной многопарности зацепления (одновременного контакта всех зубьев сателлита со всеми цевками в каждом планетарном ряде) с заданным предварительным натягом, что позволило практически полностью исключить трение скольжения в передаче и использовать два планетарных ряда редуктора в качестве динамического стабилизатора постоянства передаточного отношения.
Работоспособность редукторов данного типа была достигнута благодаря разработке и производственному освоению АОЗТ «А/О АНКОН» новой технологии нарезания зубчатых венцов циклоидального профиля на обоих зубчатых колесах сателлита редуктора на единой технологической базе за одну установку при осуществлении активного контроля размеров в процессе последовательной обработки отдельно каждого зубчатого венца (метод непрерывного обката и деления, см. рис. 2). Были проведены испытания изготовленных образцов двухпланетарных редукторов (исследование кинематической точности и статической крутильной жесткости) зубчатые венцы колес сателлитов которых были нарезаны указанным выше способом. Испытания подтверди-
199
Рис. 1. Двухпланетарный редуктор внутреннего циклоидального цевочного зацепления.
1. Корпус; 2. Первая часть корпуса; 3. Вторая часть корпуса; 4. Солнечное колесо первого планетарного ряда (неподвижное); 5. Закрепленный конец пальца цевки первого планетарного ряда; 6. Палец цевки первого планетарного ряда; 7. Свободный конец пальца цевки первого планетарного ряда; 8. Цевка первого планетарного ряда; 9. Подшипник качения цевки первого планетарного ряда; 10. Подшипник ведущего вала; 11. Ведущий вал; 12. Эксцентриковая шейка ведущего вала; 13. Подшипники сателлита; 14. Сателлит; 15. Зубчатое колесо сателлита в первом планетарном ряду; 16. Зубчатое колесо сателлита во втором планетарном ряду; 17, 18. Эпициклоидальные профили зубьев зубчатых колес сателлита; 19, 20, Зубчатые венцы зубчатых колес сателлита; 21. Подшипники ведомого вала; 22. Ведомый вал; 23. Солнечное колесо второго планетарного ряда (подвижное); 24. Закрепленный конец пальца цевки второго планетарного ряда; 25. Палец цевки второго планетарного ряда; 26. Свободный конец пальца цевки второго планетарного ряда; 27. Цевка второго планетарного ряда; 28. Подшипник качения цевки второго планетарного ряда; с - эксцентриситет; Dц - окружность центров цевок (делительный диаметр солнечного колеса); гц - радиус цевки; Dцr- фактическая окружность центров цевок (фактический делительный диаметр солнечного колеса); ДБц - величина упругого радиального смещения осей цевок.
ли, что двухпланетарные редукторы данного типа имеют следующие достоинства:
♦ высокую кинематическую точность (т.е. постоянство передаточного отношения не менее 99,98 %);
♦ линейную характеристику крутильной жесткости во всем диапазоне передаваемых нагрузок (т.е. отсутствие люфтов и зоны нечувствительности при работе редуктора);
♦ плавность и относительную
200
бесшумность работы, а также высокую долговечность элементов кинематической цепи редуктора, благодаря тому, что зацепление происходит с преимущественным трением качения;
♦ возможность получения большого диапазона передаточных отношений ^ = 10...1000000) в одном типоразмере при применении одного или сочетании, по меньшей мере, двух последовательно установленных двухпланетарных редукторов (при этом общее передаточное отношение редуктора определяется по формуле ир=^Ы^к2)Ад:1^к2+1)), где zk1 и zk2 - соответственно числа зубьев первого и второго зубчатых колес сателлита).
♦ небольшие габаритные размеры и малый вес редукторов данного типа благодаря высокой компактности конструкции.
Такие редукторы могут быть успешно применены в различных точных механизмах и машинах, например в приводах прецизионных металлорежущих станков типа «Обрабатывающий центр» и других устройствах.
Однако также представляется целесообразным применение двухпланетарных редукторов данного типа и в горных машинах и оборудовании. Известно, что для редукторов входящих в приводы рабочих органов машин горной техники наиболее важными критериями являются такие критерии как: износоустойчивость, долговечность, ремонтопригодность, безотказность и т.д. Помимо этого в горных машинах желательно применять передачи работающие с большей плавностью и пониженным уровнем шума. В то же время к кинематической точности этих редукторов не предъявляются столь высокие требования. В связи
с этим в приводах горных машин и оборудования можно было бы с успехом использовать несколько иную конструкцию двухпланетарного редуктора, а именно двухпланетарный редуктор с внутренним циклоидальным бесцевочным зацеплением (рис. 3). В конструкции данного редуктора цевочное (солнечное) колесо заменено солнечным колесом с внутренними циклоидальными зубьями. Такой редуктор, хотя возможно и будет иметь более низкую кинематическую точность по сравнению с цевочным редуктором, но зато будет обладать более высокой нагрузочной способностью и возможностью передавать большие по величине крутящие моменты, а также работать с намного более низким уровнем шума в сравнении с передачами эвольвентного зацепления. Такие редукторы с увеличенными площадями между контактирующими в режиме трения качения взаимно-сопряженными выпукловогнутыми зубчатыми поверхностями, с линейными характеристиками крутильной жесткости, при отсутствии люфтов, гистерезиса и зоны нечувствительности, а также с малыми габаритными размерами и массой, могут быть успешно применены в следующих механизмах:
♦ в качестве тяжелонагруженных зубчатых передач, в приводах рабочих органов горных машин, в условиях стесненного пространства подземных горных выработок (благодаря малым габаритам редукторов);
♦ в качестве объемных гидродвигателей (созданных на базе редукторов данного типа, с повышенной герметичностью подвижного уплотнения в зубчатом контакте), применяемых в приводах горных машин, работающих в подземных выработках опасных по взрыву пыле - газовой смеси;
♦ в качестве радиальных подшипников качения с повышенной несущей способностью и жесткостью;
♦ в качестве тяжелонагруженных зубчатых передач, с передаточным отношением 1 : 100 и более, в при-
ГИАБ
Рис. 2. Схема размерной настройки и последовательность положений обрабатываемого зубчатого колеса при его обкатке относительно инструментальной системы по мере съема припуска, при нарезании методом непрерывного обката и деления
Рис. 3. Сечение 1-І предполагаемого двухпланетарного редуктора с внутренним циклоидальным бесцевочным зацеплением. 1. Солнечное колесо с внутренними зубьями циклоидального профиля; 2. Планетарное зубчатое колесо сателлита с наружными зубьями циклоидального профиля
водах различных механизмов и т. д.
Однако необходимо отметить, что для создания двухпланетарного редуктора внутреннего циклоидального бесцевочного зацепления необходимо разработать способ нарезания профилей зубчатых колес внутреннего циклоидального зацепления. Этот способ в свою очередь может базироваться на разработанной ранее АОЗТ «А/О
АНКОН» новой технологии нарезания зубчатых венцов циклоидального профиля на зубчатых колесах сателлита редуктора (метод непрерывного обката и деления). Хотя возможно, что для нарезания венцов солнечных колес с внутренним циклоидальным профилем потребуется разработка более сложного технологического процесса, а также применение более
сложного технологического оборудования. Но, тем не менее, нам представляется, что при успешном решении этой задачи двухпланетарные редукторы с бесцевочным циклоидальным зацеплением можно будет успешно применить в приводах горных машин и оборудования.
© М.В. Кропотов
Е.Л. Гудзинятская, асп, К.И. Шахова, доц., Е.И. Моисеенко, доц.,
МГГУ МГГУ МГГУ
Долговечность зубьев ковшей экскаваторов из 25ХГ2МТЛ упрочненные литейно-импульсной обработкой
К настоящему времени сделано много попыток оптимизации состава и замены стали 110Г13Л другими марками стали (1).
В ИЦ МГГУ разработана и защищена новая марка литейной стали 25ХГ2МТЛ, предназначенная для замены стали 110Г13Л, для деталей работающих в условиях ударноабразивного изнашивания (2).
В ранее проведенных и опубликованных работах (3), оптимизирован состав и режимы термической обработки стали. Но этого оказалось недостаточно для создания зубьев по долговечности не уступающим зубьям из стали 110Г13Л. Дальнейшее повышение износостойкости долговечности зубьев достигается с использованием метода магнитно-импульсного упрочнения (4).
Для установления ре-
жимных параметров МИО нами выполнены микро- и рентгеноструктурные исследования стали, прошедшей МИО.
Микроструктура стали после термической обработки и МИО становится более равномерной сорбитной структурой со сферическими зернами карбидной фазы. Такое структурное состояние при требуемом уровне механической прочности (стВ>950 МПа стТ=950
МПа>8 % ¥>20 %
КСи>0.8 МДж/м2) обладает большей энергоемкостью разрушения и следовательно сопротивлению переменным нагрузкам и изнашиванию. Помимо этого в металле создаются сжимающие напряжения, которые максимально увеличивают долговечность детали. В работе Шахова В.И. и Школьника К.И.
8 4 1999
199
