[Василий82]

Здравствуйте уважаемые форумчане.
Занимаясь проектированием привода для запорной арматуры наткнулся на новый тип зацепления. Вроде имеет что то общее с зацеплением Новикова.
Хотелось бы попробовать применить в своих разработках. Но к сожалению не нашел никакой методики расчета. Может кто сталкивался и знает как произвести расчет на прочность?
Вот ссылка на видео https://youtu.be/i8JwIIH2pTM.

[westdm]

Как такового инженерного расчета на прочность в виде расчетной схемы и формул вы скорее всего не найдете, зацепление достаточно экзотичное и новое, его активно пиарят томские изобретатели с 2007 года - скорее всего расчет такого зацепления производился методом мат. комп. моделирования и последующем прочностном рачете МКЭ в таких программах как ANSYS или что-то подобное.
Но я вам не советую заморачиваться с этой передачей - на практике к ней одни вопросы - очень высокая требуемая точность изготовления - контакт поверхностей должен быть по пространственной образующей. Во вторых чем шлифовать зубья после ТО? Оборудование должно быть очень точно, стоимость такой передачи в изготовлении очень велика, как и вероятность брака при малейшем отклонении от номиналов На мой взгляд все это патентные заморочки на будущее - вдруг выгорит.

[Serge Krasnikov]

westdm, ты сам то с ними дело имел?
Вовсе не экзотичное и не новомодное, в советское время редукторы с этими передачами делал майкопской редукторный завод, променяются в основном для тяжёлых передач, точность изготовления не выше чем у обычных эвольвентных, изготавливаются на том же оборудовании, единственно надо иметь фрезу род передачу Новикова.
По ТО, так как изготавливаются передачи достаточно крупных размеров то твердость их примерно 260...320 HB, мы например просто покупали соответствующий металл и из него резали шестерни.
ЗЫЖ, похоже вы их только на картинке видели и то у томских конкурентов

[ETCartman]

Рассчитать можно по МКЭ (оценить контактные и изгибные напряжения), потому что едва ли инженерные методики разработаны.

[Василий82]

Сообщение от Serge Krasnikov westdm, ты сам то с ними дело имел? Вовсе не экзотичное и не новомодное, в советское время редукторы с этими передачами делал майкопской редукторный завод, променяются в основном для тяжёлых передач, точность изготовления не выше чем у обычных эвольвентных, изготавливаются на том же оборудовании, единственно надо иметь фрезу род передачу Новикова. По ТО, так как изготавливаются передачи достаточно крупных размеров то твердость их примерно 260...320 HB, мы например просто покупали соответствующий металл и из него резали шестерни. ЗЫЖ, похоже вы их только на картинке видели и то у томских конкурентов

Да видел только на картинке.
Нет это не зацепление Новикова.
Как считать такое вы знаете?

[Serge Krasnikov]

Сообщение от Василий82 Да видел только на картинке. Нет это не зацепление Новикова. Как считать такое вы знаете?

Да вы правы, на картинке не зацепление Новикова, да я такого не видел, да это зацепление наиболее близкое к зацеплению Новикова, в частности можно предположить, что впадины и вершины зацепления Новикова работают так же как и зацепление на вашей картинке...
Но при всем при этом я не могу согласиться, что вы для зацепления Новикова не можете найти прочностных расчётов, и на контактную прочность и прочность зацепления, да возмите справочники по деталям машин периода простите "советского упадка" в отличии от теперешнего процветания эти расчёты да и многие другие можно найти(впрочем в интернете они и сейчас есть, я проверял) но простите в то время никто бы не задал вопроса о том что таких расчётов нет

[Dmitry88]

Василий82, Посмотри книгу "Direct Gear Design" Alexander L. Kapelevich CRC Press 2013 там видел нечто подобное, может будет полезна.

[Василий82]

Рассчитать можно как и обычную пару, Только нужно знать удельную нормальную жесткость пары зубьев, который существенно влияет на результат расчета и является эмпирической величиной.
Если кто знает как по МКЭ рассчитать на долговечность может поможет?

[ETCartman]

МКЭ поможет определить контактные напряжения (при мелкой разбивке в зоне контакта) и изгибные напряжения (в корне зуба). По ним собственно и производится расчет (лимиты для этих напряжений есть в каждом учебнике)
Но МКЭ только при наличии точной геометрической модели, то есть ее надо еще правильно собрать и создать (и само собой увязать с изготовлением - где и как)
Вообще не понятно зачем данная экзотика, в отрыве от налаженного производства и на ровном месте. Есть полно обычных передач с теми же функциями. Вон во Freecad прекрасно генерируются шестерни

[Василий82]

ETCartman, Для привода запорной арматуры очень важен КПД передачи, так как там используются маломощные двигатели и большие передаточные числа редуктора. Соответственно чем больше КПД передачи тем больше момент на выходе или меньше габариты или мощность привода.
Если я сделаю правильную 3-D модель Вы можете помочь с расчетом МКЭ.

[ETCartman]

Сообщение от Василий82 ETCartman, Для привода запорной арматуры очень важен КПД передачи, так как там используются маломощные двигатели и большие передаточные числа редуктора. Соответственно чем больше КПД передачи тем больше момент на выходе или меньше габариты или мощность привода. Если я сделаю правильную 3-D модель Вы можете помочь с расчетом МКЭ.

Да я могу. Только постройте сборку (формат step) и сделайте так чтобы детали контактировали но не пересекались.
А какое конкретно там передаточное число и кпд которое вам нужно?
Обычные коробки (цилиндрические передачи) передач имеют достаточно высокое кпд если не wоrm gear А на пике как раз нечто вроде worm gear
Коробки продаются везде во всех возможных конфигурациях (а если не догружать их до предела то кпд будет еще и выше паспортного - почти под единицу - то есть там двумя пальцами крутится входной вал)
Проектировать самому коробку - это нечто не рациональное в принципе, когда готовых широкий выбор

[Василий82]

ETCartman, как сделаю модельку, вам выложу. Заранее спасибо.

Передаточное отношение - 80. Хочу попробовать реализовать в 2х ступенчатом цилиндрическом редукторе с эц-зацеплением.

----- добавлено через ~22 ч. -----
Кто, что думает о недостатках этого зацепления?
А то, о достоинствах широко на сайте написано, а о недостатках ни слова.

[ETCartman]

В общем я прикинул расчетом данную передачу и пришел к выводу что ее вообще можно не считать. То есть определяющими в ней всегда будут напряжения от кручения вала (маленький винт) - с учетом концентрации https://www.efatigue.com/constantamp...ncentration/#a
Валы вообще подбираются по крутящему моменту - рядовая инженерная задача. Поскольку зубья пологие и перекрытие хорошее (контактируют сразу несколько зубьев)
то уровень напряжений в них будет пренебрежимо низким (соответственно при низких контактных напряжениях можно ждать от этой передачи заявленной эффективности)
В крайнем случае ее можно прикидывать как обычную косозубую передачу по средним размерам профиля.

[Василий82]

ETCartman, спасибо за работу.
Поясните пожалуйста что на картинках, а то не очень понятно.
Напишите хотя бы числа какую размерность имеют.
И скажите пожалуйста, какая расчетная схема (колесо жестко зафиксировано, а к шестерне приложен момент, какая величина момента.)

[йцуке]

Спроектируете, а как делать будете?

[ETCartman]

Напряжения в паскалях. Расчетная схема такова что что фрагмент колеса жестко закреплен а винт поворачивается на заданный угол (0,0001 радиан).
Можно этот угол поменять в инпут файле в конце (чтобы увеличить напряжения)

rotate1,2,2,0.0001

Таким образом осуществляется так называемое жесткое нагружение, которое сходится в расчете быстрее чем если приложен момент.
У меня маломощный компьютер - мало оперативки и 2 ядра всего и поэтому я делал грубую сетку - для оценки напряжений. Контактное пятно получается довольно размытым.
Можно использовать и более мелкую стеку (она разбита в программе salome-platform)
есть онлайн сервис для расчетов http://feacluster.com/demo.php
Но в общем суть не в этом. Как я уже написал - ничем принципиально НДС не отличается от косозубой передачи с большим углом давления

[Василий82]

Сообщение от йцуке Спроектируете, а как делать будете?

У нашего предприятия нет зуборезного оборудования. Так что нам без разницы как делать.

[йцуке]

Сообщение от Василий82 У нашего предприятия нет зуборезного оборудования. Так что нам без разницы как делать.

Ну, т.е. всё равно никто не сделает , кроме завода первоисточника, ибо и те у кого есть зуборезное не сделают. Помню был в одном цеху станок для нарезки круговых зубьев, так технологи расчёт для станка делали гораздо и гораздо долго. Ну может сейчас с чпу проще, но от вас потребуют определённые исходники к которым вам так же надо готовится. Опять лучше обратиться к авторам изготовления такой передачи, они и расчёт сделают.

[Serge Krasnikov]

Сообщение от йцуке Помню был в одном цеху станок для нарезки круговых зубьев, так технологи расчёт для станка делали гораздо и гораздо долго.

Там и геометрию рассчитать довольно таки не просто, но у автора передача даже близко не напоминает передачу с круговыми зубьями.

[ETCartman]

Если нужно i=80 то это решаемо стандартными девайсами. https://rossi.partcommunity.com/3d-cad-models/
http://www.reduktorntc.ru/informaciy...-tehniki-rosii
http://www.reduktorntc.ru/assets/fil...dro_tandem.pdf
Изготавливать и тем более изобретать коробку передач это не рациональный путь и тем более - экспериментальные профили.
Данное изобретение из серии - можно придумать 100500 лежа на диване и ковыряя в носу. и там очевидно будет масса недостатков - при пологих зубьях там будут большие нагрузки на валы - это минус + чувствительность всех не эвольвентных передач к жесткости валов и отклонениям геометрии.
Профессор РАН Л.П. Эйлер вывел эту закономерность около 300 лет назад.

[Василий82]

ETCartman, где про ето почитать можно? "чувствительность всех не эвольвентных передач к жесткости валов и отклонениям геометрии"

[ETCartman]

Сообщение от Василий82 ETCartman, где про ето почитать можно? "чувствительность всех не эвольвентных передач к жесткости валов и отклонениям геометрии"

да много где - это надо гуглить основные свойства эвольвентной передачи
http://www.isopromat.ru/tmm/kratkij-...noe-zaceplenie
Передач можно изобрести множество - задайтесь профилем ведущего колеса (по параболе, круговой или как угодно) и получите профиль ведомого. Но если поменять межосевое расстояние то придется заново переделывать профиль, потому что только эвольвента обладает свойством нечувствительности.
А большие углы давления хоть и увеличивают прочность зубьев но увеличивают также и паразитный радиальный компонент результирующей контактной силы (дополнительно к полезному - тангенциальному который собственно передает момент)
На самом деле например в начале промышленной революции и в начале 20го века вообще предпочтение отдавалось маленьким углам давления (14,5 градусов был стандарт) - все работало плавно и с минимальной смазкой (до сих пор можно увидеть по фото старых механизмов)
Такие углы оптимальны по двум причинам - низкое трение (для открытых передач важно) и минимальная радиальная нагрузка (то есть на валы и подшипники). Но зуб получается чуть менее прочным чем с большими углами (не на порядок а на проценты). Сейчас типичная передача с углом давления 20 градусов, режущие инструменты в основном делаются под этот стандарт и прочее.

[olegrussia]

ETCartman, на картинках не ЭЦП, а гипоидная передача. Впрочем, я тоже за нее. По ней можно немало найти в литературе.

[Василий82]

Свойства эвольвентного зацепления понятны, непонятно, почему передачи с не эвольвентным профилем будут чувствительны к жесткости валов и отклонениям геометрии.
Про передачу Новикова понятно почему. Там две рядом посаженные окружности.
А в ЭЦ передаче, так же как и в эвольвентной, профиль зубьев обусловлен математической зависимостью.
И про циклоидальные зацепление я не слышал о зависимости от межосевого расстояния. И в циклоидально-цевочной тоже. Может упустил из виду чего?

[ETCartman]

Сообщение от Василий82 А в ЭЦ передаче, так же как и в эвольвентной, профиль зубьев обусловлен математической зависимостью.

естественно - во всех передачах обусловлен математической зависимостью и ничем другим. задавайтесь профилем зуба одного колеса и начинайте вращать его в сопряжении со вторым ведомым без скольжения - у вас нужным образом "отрежется" материал и получится профиль зуба ведомого

Но только эвольвента обладает свойством нечувствительности к межосевому расстоянию. Это тоже следует математически - в чем суть теоремы Эйлера и состояла. Поэтому 99% передач в мире и основаны на эвольвенте - потому что передачи Новикова, петрова и сидорова таким свойством не обладают (и доказано что не могут обладать коль они не не являются эвольвентными)

ETCartman, на картинках не ЭЦП, а гипоидная передача. Впрочем, я тоже за нее. По ней можно немало найти в литературе.

на картинке посчитана модель отсюда
http://ec-gearing.com/news.php?id=83

[Василий82]

ETCartman, спасибо. Действительно, получилось что прямозонная ЭЦ пара имеет непостоянное передаточное отношение при межосевом расстоянии, отличным от расчетного.
Однако, косозубая пара лишена этого недостатка, но тогда линия контакта становится точкой контакта. Соответственно, расчет этой пары нужно вести совсем по другим методикам, и какие там получатся напряжения сказать пока сложно, но скорее всего должны быть больше, чем получалось сейчас.

[olegrussia]

Василий82, возьмите книгу М.Н. Иванов, В.А. Финогенов "Детали машин". Там все вышеописанные типы передач с примерами расчетов. Если в Инете не найдете, свистните, я отсканирую, но не раньше четверга.

[Василий82]

olegrussia, спасибо.
Думаю в книжке нет эмпирических данных по ЭЦ зацеплению.
С расчетом больших проблем нет, просто нужно теперь переделывать расчет с контакта двух цилиндров на контакт двух сфер, и искать радиусы кривизны этих сфер.

[ETCartman]

ЭЦ зацепление - новая разработка, в учебники едва ли вошла. Визуально можно спутать конечно разные виды передач.
В принципе сейчас шестерни нарезают довольно точно, и жесткие валы с подшипниками не такая большая проблема, поэтому преимущества эвольвентных кривых не так актуальны как например в начале 20го века.
У Новикова есть очевидные практические плюсы - по своим критериям.
Но любое новшество требует массовой эксплуатации чтобы делать какие то выводы. Ну или хотя бы полноценных испытаний в разных режимах до отказа.