«Смешанное зацепление — утопия Журавлева»
СМИРНОВ Виктор Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Детали машин» Балтийского государственного технического университета «Военмех», ученик известного российского ученого Владимира Николаевича Кудрявцева, основателя петербургской научной школы «Детали машин и зубчатых передач».
Опыт научно-педагогической деятельности более 30 лет.
В семидесятых годах я, аспирант Владимира Николаевича Кудрявцева, проводил экспериментальные исследования передач Новикова на кафедре «Детали машин» Ленинградского механического института (Военмеха). Владимир Николаевич всегда придерживался железного правила: «Все решит стенд», доверял только испытаниям и практике. Во времена советской власти, надо отдать должное, финансирование испытаний научных разработок было более, чем достаточным. Мы проводили эксперименты до тех пор, пока не убеждались в тех или иных результатах, причем, не только на лабораторных стендах, но и на промышленных образцах. Сломав несколько ящиков колес, мы получили первые серьезные результаты эксперимента по зацеплению Новикова.
Эксперимент подтвердил, что применение зацепления Новикова в так называемых «сырых колесах» (с твердостью от 280 до 350 HB) по результативности в два раза выше, чем при эвольвентных передачах. Кафедра дала заключение о внедрении данного зацепления в промышленность. Авторитет Кудрявцева в нашей стране был очень высок, он никогда не делал умозрительных выводов, как он говорил «на кончике пера», поэтому его мнение стало здесь решающим. Итогом явилась разработанная нашей кафедрой первая методика прочностного расчета передач с твердостью меньше 350 HB, которая актуальна и на сегодняшний момент.
После «сырых» колес мы приступили к экспериментам с термоупрочненными (цементация, азотирование) колесами с твердостью зубьев более 350 HB. В ходе этих исследований выяснилось, что низкая изгибная выносливость поверхностно-упроченных зубьев исключает возможность применения передач взамен эвольвентных такой же твердости. Поскольку данные исследования составляли основу моей кандидатской, по совету В.Н. Кудрявцева я сменил тему диссертационной работы, чтобы не защищаться на отрицательном результате. Таким образом, область рационального применения передач Новикова ограничивается, как показали наши эксперименты, диапазоном твердости до HB 350.
Теперь о том, какое применение находят редукторы с этим зацеплением. Мнения участников дискуссии разделились – одни пишут, что широко и повсеместно. Другие – что нигде. Мне кажется, не правы ни первые, ни вторые. Широкого применения по сравнению с эвольвентным у зацепления Новикова не было никогда — даже в то время, когда в научной литературе, на научно-практических конференциях и т.д. шла активная реклама (как бы сказали мы сейчас) этого зацепления. Но у него были (и остаются) свои ниши, где оно действует гораздо эффективнее эвольвентного. Например, в тех узлах, где ограниченные габариты позволяют, не увеличивая диаметра, перейти к более крупному модулю.
Я знаю, что коллега ростовских ученых А.Н. Дергаусов применил редукторы с зацеплением Новикова в троллейбусах и успешно. Боюсь ошибиться за давностью лет, но по-моему ему удалось главную передачу (эвольвентную) заднего моста (коничка, вращающее водило) заменить на новиковское зацепление, уменьшив число зубьев примерно в два раза и соответственно подняв в это же число раз величину модуля (до 8 мм).
Что касается утверждения о применении передач Новикова в зарубежном производстве, то ни сейчас, ни ранее мне не встречались статьи в научно-технической литературе о подобном опыте, так же как и моим коллегам. Думаю, что желаемое выдается за действительное. Если бы оно эффективно использовалось, то, прежде всего, в автомобильной промышленности, наиболее прибыльной и рентабельной для редукторостроения. За границей это зацепление называется Вильгабера – Новикова, первенство приписывается все же зарубежному ученому, однако и в этом случае широкого распространения в зарубежной практике оно не нашло.
Теперь о смешанном зацеплении. Насколько я знаю, идея продвигается Г.А. Журавлевым уже не один десяток лет. В 70-х годах ростовский ученый приезжал в Военмех для испытаний своего зацепления. Нам удалось сделать пробу одной пары – это, конечно, испытаниями в полном смысле назвать нельзя. И нельзя было сделать никаких заключений. (Те, кто проводит эксперименты, знает, что нужно поломать грузовик колес для научно-объективных выводов).
Тем не менее, я (и в этом меня поддержали коллеги) отношусь скептически к выдвинутой господином Журавлевым идеи. Невозможно по трем зонам одновременно – эвольвентная зона, головка, ножка – обеспечить сопряженный контакт. При винтовом зацеплении (точечном) требуются не жесткие зубья для того, чтобы нагрузка в одной точке за счет податливости подключала вторую точку. И чтобы при коэффициенте перекрытия в три зуба обеспечить контакт сразу трех точек, нужно придумать мероприятия по увеличению податливости зубьев. Кроме того, за двадцать лет существования предложений Журавлева ни один производитель не пытался применить их на практике. А то, что производители не оценили идею, говорит о многом: как же так, зацепление по несущей способности в полтора раза выше всякого другого, а оно не внедряется! Практика не подтвердила правильность выводов Журавлева. На стенде, при испытаниях на промышленных образцах это зацепление поведет себя совсем по-другому, чем рассчитал Журавлев. Думать иначе — это быть утопистом. «Машина ходит по земле, а не по расчетам» – любимая поговорка в танковых КБ. Забывать ее нельзя и нам, занимающимся редукторостроением.
