Главная / Статьи / Передачи Новикова

Передачи Новикова

1

М.Л. Новиков родился в в 1915 году, в российском городе Иваново-Вознесенске, в рабочей семье. Свою трудовую деятельность М.Л. Новиков начал в 16 лет, в качестве ученика слесаря на одном из заводов, и уже через пять лет стал бригадиром.

Как и многие молодые люди того времени, Новиков был увлечен авиацией, грезил небом. В 1936 г. он поступил в Московскую Военно-воздушную академию им. Жуковского, успешно окончил ее в 1940 г. и остался в академии уже в качестве преподавателя кафедры авиационных двигателей.

За годы работы в качестве преподавателя, а затем и начальника кафедры авиадвигателей, М.Л. Новиковым было сделано свыше десятка изобретений, причем все они имели немаловажное значение в становлении отечественной школы строительства летательных аппаратов и силовых установок для них. Но ключевым открытием все же стало создание зубчатой передачи, которая широко используется и поныне и носит имя своего создателя.

М.Л. Новикову удалось решить проблему, с которой не могли справиться лучшие ученые умы всего мира: значительно повысить несущую способность зубчатых передач. Это изобретение было отмечено в 1959 г. Ленинской премией. Увы, получить ее Михаил Леонтьевич уже не успел - его жизнь оборвалась в совсем молодом возрасте, в 1957 году.

Передача Новикова и эвольвентное зацепление: основные различия

1 С наиболее распространенной на сегодняшний день эвольвентной системой зацепления, предложенной Леонардом Эйлером, человечество знакомо уже более двух веков. Такое широкое применение эвольвентные профили получили, благодаря высокой технологичности их производства и заметным эксплуатационным преимуществам перед зубчатыми передачами с иными профилями зубьев. К ключевым их достоинствам можно отнести то, что передаточное число и правильность зацепления остаются неизменными, независимо от изменений в межосевом расстоянии, а также то, что эвольвентное зацепление может быть применено в сменных колесах.

Однако зубчатые передачи, цилиндрические или конические, планетарные или волновые, имеющие эвольвентный профиль, обладают рядом существенных недостатков: высокими потерями на трение, заметной чувствительностью к перекосам и значительными контактными напряжениями в зубьях. Это ограничивает возможность передачи больших вращающих моментов.

Главным конкурентным преимуществом новиковского зацепления является значительно более высокая нагрузочная способность.

Если твердость рабочей поверхности зубьев не превышает НВ 350, то, при прочих равных параметрах передача Новикова обеспечивает прием нагрузки, примерно в 2,5 раза превышающей допускаемую для эвольвентной передачи. Благодаря этому, при равной передаваемой мощности передача Новикова имеет практически в 2 раза меньшие габариты.

Профили зубьев в зацеплении Новикова позволяют применять более высокие передаточные числа, а отлично удерживающаяся между контактирующими элементами смазочная пленка увеличивает срок службы зубьев и повышает КПД передачи (потери на трение в новиковском зацеплении примерно в 2 раза ниже, чем в передачах с эвольвентный профилем зубьев).

Благодаря точечному контакту зубьев передача Новикова не столь чувствительна к погрешностям при монтаже и перекосам.

Но и зацепление Новикова также имеет свои проблемные места:2

  • заметная чувствительность и зависимость от изменения межосевого расстояния;  
  • при возрастании нагрузки отмечается существенное увеличение осевой составляющей, а это приводит к усложнению конструкции узлов опорных подшипников;
  • при изготовлении передачи с одной линией зацепления необходимо наличие двух специальных фрез (одна для нарезки зубьев колеса, а вторая - шестерни).

Многие ученые сходятся во мнении, что оба вида передач еще имеют значительный потенциал для совершенствования и вполне могут еще долгие годы сосуществовать в машиностроении.

Передача Новикова: технические особенности

11 Основной задачей, стоявшей перед конструкторами, работавшими над модификацией зубчатых передач, было увеличение несущей способности последних. Разработанный М.Л. Новиковым оригинальный вариант сопряжения поверхностей зубьев стал настоящим прорывом в области машиностроения. Ранее априори считалось, что, если передача имеет параллельные оси, то плоскости зубьев должны находиться в постоянном линейном контакте, а торцевые профили зубчатых пар при этом представлять собой взаимоогибаемые кривые.

Идея Новикова заключалась в том, чтобы заменить линейный контакт поверхностей зубьев точечным. Соответственно, такой подход позволил изменить и вид профилей зубьев, наблюдаемый в торцевом сечении: вместо взаимоогибаемых кривых Новиков использовал зубья, очерченные окружностями радиусов, имеющими минимальную разность кривизны. Один из профилей при этом обычно выполняют выпуклым, а второй, соответственно, вогнутым.

Однако в отдельных случаях зубья шестерни и колеса могут иметь и иной профиль, как показано на рисунке:

22

Совмещение подобных профилей зубьев позволяет добиться того, что площадка их контакта смещается в процессе работы вдоль профиля, а не располагается непосредственно по всей его линии. При этом неизменными остаются как скорость перемещения, так создаваемый угол давления.

Для зацепления Новикова характерно то, что оно обладает нулевым торцовым коэффициентом перекрытия, в связи с чем его работоспособность может обеспечить лишь косое или шевронное исполнение зубьев.

Первоначально Новиковым был создан вид зацепления лишь с одной линией зацепления, который, в зависимости от того, где в какой из точек происходил контакт, мог быть либо «дополюсным», либо «заполюсным». Однако наилучшими эксплуатационными характеристиками (большей нагрузочной способностью и технологичностью, меньшей шумностью и чувствительностью к осевым смещениям) обладает созданная впоследствии передача, имеющая две линии зацепления (дозаполюсное зацепление). В этом варианте ножки каждого из колес выполнены вогнутыми, а головки - выпуклыми. Помимо преимуществ в эксплуатации, достоинство дозаполюсного зацепления в том, что нарезку зубьев на шестерне и колесе возможно осуществлять одним инструментом. Это упрощает технологию работ и повышает их точность.

Область применения передач Новикова

Как это нередко случалось в истории мировой промышленности, изобретение, нашедшее широкое распространение в народном хозяйстве, первоначально предназначалось для нужд военно-промышленного комплекса. Хотя специализацией М.Л. Новикова являлись авиационные двигатели, разработанная им система зацепления (на Западе ее нередко, и совершенно необоснованно, называют системой Вильбагера-Новикова) помогла решить многие проблемы при проектировании мощных тихоходных тяжеловесных агрегатов - таких, как танки, тягачи, трактора и т.п.

И в дальнейшем совершенствование и модификация новиковского зацепления велись, исходя из специфики экономического развития СССР. Достаточная простота и привлекательная стоимость изготовления, высокая надежность, неприхотливость в процессе эксплуатации - все это содействовало активному внедрению передачи Новикова во многих отраслях промышленности.

Наибольшее распространение зацепление Новикова нашло в общем редукторостроении, преимущественно именно в СССР и в образовавшихся впоследствии постсоветских государствах. Однако в целом производство редукторов, в которых использовалась передача Новикова, в 60-70-х годах минувшего века было налажено в 49 странах мира!

Сегодня многие из редукторных и машиностроительных заводов России, Украины, Белоруссии продолжают выпуск редукторов с передачами Новикова. Они находят свое применение, в частности, на многих металлургических предприятиях, ими оснащены силовые приводы установок, предназначенных для глубокого бурения скважин, без них трудно представить приводы станков-качалок типа ЦЗНК-450 и ЦЗНК-500. Подобные редукторы задействованы в механизмах передвижения и подъема грузоподъемных кранов. Спецредуктор с зацеплением Новикова использован, к примеру, в бетоносмесительной установке СБ-163, где великолепно зарекомендовал себя в течение многих лет работы.

Компания "Техпромкомплект" также предлагает цилиндрические мотор-редукторы с зацеплением Новикова, причем по ценам, сравнительно ниже, чем на стандартные 4МЦ2С. Разницу в цене, Вы можете увидеть в нашем прайс-листе на цилиндрические мотор-редукторы. Обозначение мотор-редукторов с зацеплением Новикова: 3МЦ2С-63Н, где буква Н и есть показатель того, что в данном мотор-редукторе используется зацепление Новикова.

Большинство специалистов сходятся во мнении, что передачи Новикова имеют значительный теоретический потенциал применения, однако на практике изготовление редукторов с новиковским зацеплением, соответствующих современным требованиям, сдерживают технологические проблемы.

Также рекомендуем к прочтению следующие статьи:

Мотор-редукторы для буровых установок на воду
Преимущества использования импортных редукторов
Редуктор. Основные характеристики и виды.
Червячный редуктор