Как рассказал д.т.н., заслуженный деятель науки РФ, профессор кафедры машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности Нефтегазового института Владимир Сызранцев, ключевым в проекте является разработка методов расчета фактических характеристик цилиндрических передач с арочными зубьями, таких как нагруженность, долговечность и надежность. Уникальность разработки в том, что эти прогрессивные передачи впервые обладают свойством адаптации к погрешностям положения и внешнему силовому потоку приводов энергонасыщенных машин, по сути, суровым условиям их эксплуатации.

«Традиционные цилиндрические передачи с прямыми, косыми, шевронными зубьями в условиях неизбежного перекоса осей колес, связанного со значительными деформациями корпусов энергонасыщенных машин, выходят из строя и резко ограничивают ресурс привода в целом. В отличие от них, передачи с арочными зубьями обладают значительно более высокой изгибной прочностью и долговечностью», – рассказывает Владимир Сызранцев.  

Ранее существовала проблема нарезания арочных зубьев. Важным этапом стало ее решение в завершаемой диссертационной работе Александра Старикова, старшего преподавателя кафедры технологии машиностроения ТИУ и аспиранта кафедры МОП. В ней он разработал и исследовал процесс формообразования арочных зубьев на станках с ЧПУ.

Направление исследований цилиндрических передач с арочными зубьями активно развивается в мире, особенно в Китае, ими занимаются ученые США, европейских стран, в частности, Италии и Болгарии. Однако исследователи ТИУ добились значительного прогресса в изучении их прочностных характеристик. Комплексное исследование геометрии передач с арочными зубьями, способов их формообразования, изгибной и контактной прочности, долговечности и надежности, динамики передач – это целое научное направление кафедры МОП, в рамках которого работают три доктора наук, кандидаты наук и три аспиранта.

 «Разработанная нами «оригинальная» передача с арочными зубьями – адаптивная. Она компенсирует возникающие углы перекоса, вне зависимости от их величины, за счет оригинальной конструкции: зубчатое колесо разрезано на две половинки, между которыми помещена упругая прокладка. В результате в зацеплении возникают две, разнесенные по длине зуба, зоны контакта, осевые силы в которых направлены навстречу друг другу. То есть впервые реализуется эффект приспособления передачи к условиям ее эксплуатации», – поделился Владимир Сызранцев.

Проект ученых Тюменского индустриального университета, поддержанный грантом Российского научного фонда, является уникальным и направлен на комплексное решение задач оценки нагрузочной способности, долговечности и надежности адаптивных передач с использованием современных математических методов. Для решения сложных математических задач будет использован метод конечных элементов, современные методы непараметрической статистики, аппарат контактных краевых задач, теория огибающих поверхностей и теория пространственных зацеплений. Достоверность разработанных методик подтверждена более чем 900 экспериментами. Предложенная технология может быть внедрена на любом предприятии, имеющем оборудование с ЧПУ.

Над проектом работает научная команда, включающая профессора Владимира Сызранцева, доцента кафедры МОП Сергея Лебедева, специализирующегося на надежности зубчатых передач и аспиранта кафедры Ивана Сердюка, чьи исследования сосредоточены на прочности арочных передач. В состав группы также входит студентка Алина Белобородова. Результаты исследований были представлены на международных конференциях, в частности, конференции в ЦИАМ им. П. И. Баранова. А победа в конкурсе РНФ подтверждает высокий научный потенциал исследователей ТИУ и актуальность их работы для отечественной промышленности.