Зацепление М.Л. Новикова

Эвольвентные передачи получили широкое распространение в технике благодаря своим достоинствам. Но они имеют и недостатки, а именно: ограниченная нагрузочная способность поверхностных слоев зубьев вследствие малых радиусов кривизны рабочих поверхностей зубьев; повышенная чувствительность колес к перекосам из-за линейных контактов зубьев, существенные потери на трение в зацеплении.

В 1954 г. М.Л. Новиковым был разработан новый вид зацепления, в котором первоначальный линейный контакт зубьев (эвольвентного зацепления) обращается в точечный, под нагрузкой превращающийся в контакт зубьев по поверхности, что повышает нагрузочную способность зацепления. В процессе зацепления точка зацепления будет перемещаться по линии, параллельной осям колес, проходящей через полюс Р. Зацепление Новикова предусматривает, что профили колес очерчены радиусами окружностей.

Сущность зацепления М.Л. Новикова (рисунок 4.37) состоит в том, что одно из колес, как правило шестерня, имеет только головку (выпуклый профиль), а второе только ножку зуба (вогнутый профиль). Это необходимо во избежание интерференции.

В зубчатых передачах Новикова с выпуклым профилем зубьев шестерни и вогнутым профилем зубьев колеса одна линия зацепления. В передачах с выпукло-вогнутым профилем шестерни и колеса – две линии зацепления. Рассмотрим геометрию зацепления Новикова с одной линией зацепления.

Пусть правый профиль шестерни z₁ очерчен дугой окружности радиусом R₁, а профиль ножки колеса z₂ - окружностью радиуса R₂, причем R₂ > R₁. Точка касания k₁ профилей лежит на линии N-N, составляющей угол зацепления α =20^о¸30^о с общей касательной к начальным окружностям, проходящей через полюс Р зацепления. Головка имеет выпуклый профиль, а ножка вогнутый, каждый из которых заканчивается на начальной окружности.

Таким образом, зацепление Новикова следует отнести к точечному зацеплению, в котором каждая из сопряженных пар сечений зубьев имеет мгновенный контакт в точке k₁ зацепления, нормаль к которым пересекает общую образующую.

Вследствие местной деформации зубьев под действием передаваемого усилия практически имеет место контакт зубьев в зоне k₁k₂.

Зацепление Новикова применяется в колесах с винтовыми и шевронными зубьями.

а – колеса с зубьями Новикова; б - геометрия косозубой передачи;

в - зацепление Новикова.

Рисунок 4.37 - Зубчатая передача М.Л. Новикова

Достоинства передач М.Л. Новикова:

Ø данная система зацепления может быть применена для всех видов косозубых передач с параллельными, пересекающимися и со скрещивающимися осями колес как с внешним, так и с внутренним зацеплениями;

Ø малогабаритность передачи по сравнению с эвольвентной передачей;

Ø для цилиндрических передач Новикова можно допускать нагрузки в 1,5-2 раза большие, чем для аналогичных эвольвентных передач;

Ø потери на трение значительно меньше, чем в эвольвентных передачах;

Ø условия сопротивляемости заеданию и износу благоприятнее, чем в эвольвентных передачах;

Ø скольжение зубьев меньше, а, следовательно, скорость и КПД выше.

Недостатки передач М.Л. Новикова:

Ø коэффициент перекрытия меньше, чем в косозубых передачах с эвольвентным профилем;

Ø возникновение осевых составляющих при возрастании нагрузки, что необходимо учитывать при конструировании опор;

Ø не допускаются значительные колебания нагрузок, перегрузок и пиковые нагрузки;

Ø повышенная чувствительность к изменению межосевого расстояния;

Ø сложность изготовления инструмента и поэтому высокая его себестоимость.

Передачи М.Л.Новикова находятся в стадии дополнительного исследования и усовершенствования, поэтому до сих пор широко применяются эвольвентные передачи.

Вопросы для самоконтороля

1. В чем заключается достоинство и недостатки внутреннего эвольвентного зацепления по сравнению с внешним?

2. В чем заключается явление интерференции?

3. Какой знак имеет передаточное отношение передачи с внутренним зацеплением и почему?

4. В чем сущность циклоидального зацепления?

5. Какова особенность передач М.Л. Новикова?