К вопросу об оптимизации массы двухступенчатого коническо-цилиндрического редуктора

   Статья посвящена вопросам оптимизации двухступенчатого коническо-цилиндрического редуктора по условию минимизации массы зубчатых колес. Минимальные массо-габаритные характеристики редуктора являются его важным конкурентным преимуществом. При конструировании многоступенчатых редукторов необходимо выбирать такие передаточные числа по ступеням, которые обеспечивали бы минимальные размеры механизма. Таким образом, оптимальный выбор передаточных чисел ступеней отражается на объеме, а значит, и массе колес в каждой ступени. Обзор имеющейся литературы на эту тему указывает на различную глубину анализа взаимосвязей эксплуатационных и конструктивных параметров механизма. Проведенные авторами теоретические исследования показали, что на результаты разбивки передаточного отношения редуктора по ступеням влияют прежде всего величины момента на выходном валу и общего передаточного отношения, вид термообработки колес и ряд конструктивных ограничений. Составлена целевая функция, учитывающая перечисленные факторы и представляющая собой минимизируемый объем зубчатых колес. Поиск минимума целевой функции осуществлялся в заданных диапазонах геометрических и прочностных параметров деталей и узлов редуктора, а также его эксплуатационных показателей. Результаты минимизации представлены в виде зависимости передаточного числа цилиндрической ступени от передаточного отношения редуктора, вида термообработки колес и момента на выходном валу. Также даны результаты расчета минимального допустимого передаточного числа цилиндрической ступени в зависимости от передаточного отношения двухступенчатого коническо-цилиндрического редуктора, при котором отсутствуют, в частности подсекание тихоходного вала и внедрение фрезы в опорную шейку конической вал-шестерни; показано сравнение с существующими рекомендациями.

1. Ивановская А.В. Математические основы разработки системы управления судового грузоподъемного оборудования / А.В. Ивановская, В.А. Жуков // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2024. — № 75. — С. 66 — 74. — EDN: PSBVCR.

2. Старжинский В.Е. Корректировка параметров компоновки двухступенчатого цилиндрического редуктора / В.Е. Старжинский, В.Л. Басинюк, Е.И. Мардусевич // Актуальные вопросы машиноведения. — 2017. — Вып. 6. — С. 96 — 98.

3. Кудрявцев В.Н., Державец Ю.А., Глухарев Е.В. Конструирование и расчет зубчатых редукторов. — Л.: Машиностроение, 1971. — 328 с.

4. Чернавский С.А. Проектирование механических передач: уч.-справ. пос. 5-е изд. / С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцов, К.Н. Боков и др. — М.: Машиностроение, 1984. — 560 с.

5. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин : уч. пос. 8-е изд., доп. / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. — М.: Академия, 2003. — 564 с.

6. Снесарев Г.А. Оптимизация зубчатых редукторов // Вестник машиностроения. — 1985. — № 10. — С. 53 — 56.

7. Курмаз Л.Ф. Детали машин. Проектирование : справ. уч.-метод. пос. / Л.В. Курмаз. А.Т. Скойбеда. — М.: Высшая школа, 2005. — 309 с.

8. Иванов К.Я. Оптимизация основных параметров коническо-цилиндрического редуктора / К.Я. Иванов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. — 2009. — № 2(23). — С. 251 — 253.

9. Меретуков М.А. К вопросу о распределении общего передаточного отношения цилиндрического редуктора между ступенями / М.А. Меретуков // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки. — 2018. — № 2(221). — С. 160 — 163.

10. Шевченко С.В. Особенности конструирования двухступенчатого конического редуктора / С.В. Шевченко, А.А. Муховатый, О.С. Кроль // Автоматизированное проектирование в машиностроении. — 2019. — № 7. — С. 26 — 30. — DOI: 10.26160/2309-8864-2019-7-26-30.

11. Барышников С.О. Особенности распределения передаточного отношения рядовых редукторов с высокой твердостью зубьев для привода судовых и крановых механизмов / С.О. Барышников, А.К. Афанасьев, А.Н. Иванов // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. — 2021. — Т. 13, № 5. — С. 694 — 709. — DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-5-694-709.

12. Ершов Р.С. Оптимизация способов обработки зубьев на вал-шестерне / Р.С. Ершов // Образование. Наука. Производство : м-лы X Междунар. молодежного форума, Белгород, 1 — 15 октября 2018 г. — Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2018. — С. 918 — 922.

13. Печенев А.В. Многокритериальная оптимизация двухступенчатого коническо-цилиндрического редуктора / А.В. Печенев // Исследования и разработки в области машиностроения, энергетики и управления : м-лы XIV Междунар. науч.-тех. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Гомель, 24 — 25 апреля 2014 г. — Гомель: ГГТУ им. П.О. Сухого. С. 59 — 62.