Общие сведения

Наибольшее распространение среди зубчатых передач в машиностроении получили передачи эвольвентного зацепления. В процессе работы зубья ведущей детали - шестерни передачи эвольвентного зацепления перекатываются по зубьям ведомой детали - колеса, при этом точка контакта профилей зубьев всегда находится на линии зацепления. Линия касания зубьев (линия контакта) имеет сравнительно небольшую ширину и занимает незначительную часть боковых поверхностей контактирующих зубьев.

             Обладая существенными достоинствами, эвольвентные  передачи имеют ряд недостатков:

        - не вполне удовлетворительная контактная прочность зубьев (следствие малых радиусов кривизны эвольвентного профиля зубьев), что не позволяет уменьшить размеры зубчатых колёс;

        - скольжение рабочих поверхностей зацепляющихся зубьев сопряжённых колёс передачи, что ведёт к потерям на трение и понижению к.п.д.;

        - чувствительность передач к неточностям изготовления и монтажа;

        - высокая восприимчивость передач к упругим, тепловым и другим деформациям деталей.

         В передаче Новикова М.Л., предложенной в 1955 году, эти недостатки уменьшены. Здесь перекатывание контактирующих зубьев происходит не по профилю, а по длине зуба: от одного торца зубчатого колеса к другому. Зацепление зубьев осуществляется несопряжёнными профилями, поэтому, чтобы сохранить непрерывность зацепления, зубья таких колёс должны быть только косыми.

Сопряженные профили непрерывно касаются друг друга на угле поворота, соответствующем зацеплению данной пары зубьев. Они при этом перекатываются друг по другу теоретически без скольжения.

Профили несопряжённые имеют мгновенный точечный контакт в торцевом сечении. При вращении, в следующее мгновение, контакт в этом сечении прерывается и переходит к последующему торцевому сечению.

Точка контакта зубьев, очерченных несопряжёнными профилями, перемещается по линии контакта, параллельной осям колёс и отстоящей от полюса зацепления на расстоянии  r₁ (рис.1)_.  В этом и состоит принципиальное отличие  зацепления Новикова от других видов зацепления.   

Рис.1. Заполюсное зацепление                            

         Круговинтовое зацепление системы Новикова М.Л. может быть выполнено с одной линией зацепления (зубья шестерни имеют выпуклую форму, а зубья колеса - вогнутую) или с двумя линиями зацепления (зубья шестерни и колеса имеют выпукло-вогнутую форму). У передач первого вида линия контакта зубьев располагается за полюсной линией по направлению вращения шестерни. Поэтому они получили название заполюсных. Линия контакта у них одна (рис.1, точка а).

У передач второго вида профили зубьев имеют одинаковую форму. Взаимодействие зубьев происходит по двум линиям контакта одновременно: за полюсом и до полюса, поэтому они получили название дозаполюсных. Линий контакта у них две. Образуется контакт в двух точках, двумя парами разных зубьев (рис.2).

Такие  колёса можно нарезать одним инструментом в отличие от колёс заполюсных передач, у которых для нарезания   зубьев шестерни и колеса требуются два инструмента.

Рис.3. Площадки контакта дозаполюсного

зацепления:  а-головки зуба,  б-ножки             

  Важной особенностью зацепления Новикова является короткий период приработки,                                 после которого первоначальный точечный контакт заменяется  контактом по площадке, вытянутой поперёк зуба (рис. 3). Эта площадка располагается перпендикулярно вектору скорости её перемещения, что создаёт благоприятные условия для образования масляного слоя между контактирующими профилями зубьев. В связи с этим к.п.д. передачи Новикова выше, чем у передач эвольвентного зацепления.Несущая способность дозаполюсных передач также выше. Поэтому такое зацепление получило более широкое распространение, чем заполюсное.   

          По конструкции передачи с зацеплением Новикова подразделяются на: цилиндрические, конические и червячные. Все эти виды передач способны передавать окружные усилия большие, чем в случае эвольвентного зацепления при равных условиях работы. Наибольшее распространение в технике получили цилиндрические передачи.

По данным сравнительных стендовых испытаний заполюсные передачи обеспечивают увеличение контактной прочности зубьев передач в 2 раза, а изгибной прочности в 1,3-1,5 раза. Кроме того, потери на трение меньше в 2-2,5 раза и в 3-4 раза меньше износ по сравнению с передачами эвольвентного зацепления. Дозаполюсные передачи обеспечивают увеличение нагрузочной способности в 2,3 раза по контактной прочности, а по изгибной – в 1,8 раза. Применение передач Новикова позволяет уменьшить массу редуктора в 1,3 – 1,9 раза.

Вследствие опасности излома зубьев при переменном нагружении передачи с зацеплением Новикова применяются при постоянной или малоизменяющейся по величине нагрузке при окружных скоростях до 12 м/с – заполюсные и до 20 м/с – дозаполюсные.

         К недостаткам передач Новикова следует отнести:

         - чувствительность к изменению межосевого расстояния, которая ведёт к уменьшению размеров площадок контакта, поэтому требуются более точные допуски на глубину врезания, межосевое расстояние, более жесткие валы и их опоры;

         - низкую, по сравнению с контактной, изгибную прочность, поэтому они плохо работают при переменных с резкими изменениями нагрузках;

         - большие размеры контактной площадки, а также высокие скорости сопряжения зубьев приводит к значительной тепловой напряжённости и поэтому передачи Новикова имеют повышенную склонность к заеданию.