Особливості передач із зачепленням Новікова

Зубчасті передачі з евольвентним зачепленням при всіх їх незапе­речних перевагах мають суттєві недолі­ки:

– низьку несучу здатність за умови контактної втоми активних поверхонь зубців (малі зведені радіуси кривини робочих поверхонь зубців);

– порівняно високі втрати у зачепленні, що пов'язані з наяв­ністю двох видів тертя – кочення та ковзання;

– підвищену чутливість до перекосів осей коліс у зв'язку з лінійним контактом зубців.

Нове зачеплення підвищеної несучої здатності розроблене у 1954 p. M. Л. Новіковим. У зачепленні Новікова ліній­ний контакт зубців замінено точковим, який під навантаженням перетворюється у локальний контакт на поверхні. Найпростішими профі­лями зубців, що забезпечують такий контакт, є профілі, які окресле­ні дугами кола. При цьому зубці одного колеса роблять випуклими, а другого – угнутими.

На рис. 25.1, а показана схема зачеплення Новікова, у якому торцеві профілі зубців 1 і 2 окреслені дугами кіл із радіусами ρ₁ і ρ₂. Ці профілі мають контакт у точці К, яка не збігається з полюсом зачеплення Р. Зміщення точок контакту зубців від полюса завжди постійне, тобто РК = const. При обертанні коліс із такими профілями зубців точка контакту рухається вздовж зубців і знаходиться на од­наковій відстані від полюсної лінії, тобто лінія зачеплення зубців паралельна полюсній лінії (паралельна осям обертання зубчастих коліс). Щоб забезпечити неперервність зачеплення і сталість передаточного числа, зубчасті колеса із зачепленням Новікова обов'язково повинні бути косозубими, до того ж осьовий коефіцієнт перекриття ε_β повинен бути більшим за одиницю. Торцевий коефіцієнт перекрит­тя ε_α у такій передачі дорівнює нулю. Спільна нормаль NN до про­філів зубців у точці їхнього контакту проходить через полюс Р, цен­три дуг, якими окреслені профілі, і утворює кут зачеплення а із спільною дотичною до ділильних кіл, що мають діаметри d₁ і d₂.

Оскільки радіуси кривини профілів зубців шестірні ρ₁ та колеса ρ₂ дуже близькі за значенням, а випукла поверхня одного зубця кон­тактує з угнутою поверхнею другого зубця, то після припрацювання зубці контактують на значній частині своєї висоти. У свою чергу, внаслідок великих радіусів кривини гвинтових поверхонь косих зубців, їх контакт поширюється і на деяку частину довжини зубців. Отже, у передачі із зачепленням Новікова навантаження між зубця­ми розподіляється на порівняно велику поверхню контакту.

Під час обертання зубчастих коліс поверхня контакту зубців рухається вздовж лінії зачеплення із швидкістю

v_x = v ctgβ, (25.1)

де v – колова швидкість коліс; β – кут нахилу лінії зубців. Якщо швидкість v_x значна за значенням, то створюються сприятливі умови для виникнення масляної плівки значної товщини між зубцями. Це також сприяє підвищенню несучої здатності передачі із зачеплен­ням Новікова.

Порівняно з евольвентними зубчасті передачі із зачепленям Но­вікова мають у 1,5–2 рази вищу несучу здатність, підвищене значення ККД, а також вищу стійкість проти спрацювання.

До недоліків передач із зачепленням Новікова належать підвищена чутливість до неточностей монтажу і пов'язана з цим потреба достатньо високої жорсткості валів та їхніх опор.

Лінія зачеплення у передачах Новікова може розміщуватись до полюсної лінії і за полюсною лінією (за напрямом обертання ведучо­го колеса). У першому випадку зачеплення називається дополюсним (рис. 25.1, б), а у другому – заполюсним (25.1, а). Одна і та сама пара коліс може мати заполюсне і дополюсне зачеп­лення залежно від того, яке з коліс є ведучим. Ознакою заполюсного зачеплення є випуклий профіль зубців ведучого колеса і угнутий профіль – веденого колеса.

Профілі зубців можна виготовити так, щоб одна частина профілю була випуклою, а друга угнутою. Тоді зубці зможуть зачеплятись і до полюса і за полюсом. У цьому разі будемо мати варіант дозаполюсного зачеплення (рис. 25.1, в). Дозаполюсне зачеплення має дві лінії зачеплення, що проходять через точки а і Ь. Відповідно у 2 рази збільшується поверхня контакту зубців. У таких передачах зубці шестірні та колеса мають однаковий профіль: випуклий на го­ловці і угнутий на ніжці. Дві лінії зачеплення паралельні і знаходять­ся в одній площині з полюсною лінією. В парі працюють випуклий профіль головки і угнутий профіль ніжки зубців відповідно шестір­ні та колеса.

Зубчасті колеса з дозаполюсним зачепленням можна нарізувати одним інструментом (один початковий контур) і ці колеса мають біль­шу несучу здатність. Тому переважне розповсюдження мають зубчасті передачі з дозаполюсним зачепленням.