Механическое движение необходимо для осуществления многих жизненно важных процессов. В основе его получения лежит преобразование какой-либо энергии в механическую работу в двигателе. Часто движение, создаваемое двигателем, по виду и параметрам не удовлетворяет требованиям рабочего процесса и необходимо его преобразование. Для этого используют механизмы и аппаратуру управления.

Свойства механизмов в значительной степени определяют надежность, безопасность, шум и вибрации, компактность и стоимость машины. В течение многих веков самым распространенным механизмом в машинах была эвольвентная зубчатая передача — компактная, легко встраиваемая в машину, высоко экономичная, надежная и, что очень важно, технологичная. Но к современным механическим приводам предъявляются все более высокие требования по точности вращения, виброактивности и шумности, энергетическим потерям и так далее.

Эвольвентное зацепление, по мнению многих специалистов, в значительной степени исчерпало свои возможности и удовлетворять этим возрастающим требованиям становится все труднее. В мире ответом стало резко возрастающее применение передач с циклоидальным зацеплением. Под общим названием «циклоидальные передачи» обычно понимают передачи, в которых профили зубьев одного или обоих зубчатых колес выполнены по циклоидальным кривым — циклоидам. Циклоида образуется при качении круга по прямой или окружности. Термин циклоида предложил Галилей. В современных передачах используется планетарная схема, при этом одно из зубчатых колес имеет зубья в виде роликов, откуда и происходит название «планетарно-цевочная». По данным одной из ведущих фирм Symitomo, 30 % механических передач в США и 69 % в Азии — передачи с циклоидальным зацеплением. Их производят в Германии, Японии, США, Венгрии, Болгарии, Словакии, Беларуси и т. п. Эра гегемонии эвольвентной передачи, кажется, закончилась.

Путь циклоидальных передач в нашу страну был очень тернистым. Первая попытка создания циклоидального планетарного механизма была предпринята в Харькове в 1925 году. Но исключительно высокие требования к точности изготовления механизма и некоторые другие причины не позволили шагнуть дальше опытного образца. Затем, уже в семидесятые годы, планировалось с помощью японцев построить в СССР завод по производству таких передач. И вновь неудача.

В конце 90-х годов XX в. на территории России вновь возрос интерес ученых, проектировщиков и технологов к планетарно-цевочным передачам. Это объясняется главным образом появлением на российском рынке высокоточного технологического оборудования, позволяющего выполнить требования к точности изготовления основных деталей передач и с помощью программных средств обеспечить изготовление передач широкой номенклатуры.

В настоящее время в РФ около 88 фирм так или иначе связаны с приводами и только две фирмы производят планетарно-цевочные редукторы. Развитие этого направления в Пензе связано с именами председателя совета директоров ЦеСИС О. Л. Шаповала и и. о. проректора по НР и ИД ПГУ И. И. Артемова. ПГУ выполнил для ЦеСИСа проект, целью которого стало создание основ методологии расчета и проектирования планетарно-цевочных механизмов. Актуальность темы определяется тем, что в отличие от традиционно применяемых передач, для которых стандартами устанавливаются значения параметров передач и методы их расчета, в данном случае имеются лишь некоторые разрозненные рекомендации. Причем надежного обоснования они не имеют. В проекте использованы результаты научно-исследовательской и проектно-конструкторской работы, выполнявшейся в ПГУ в течение последних пятнадцати лет. Для создания методологии проведены теоретические исследования, моделирование и расчетный эксперимент. Итогом работы стали модели, алгоритмы и программы расчета, обеспечивающие проектирование работоспособных планетарно-цевочных передач высокого качества.

Результаты проекта будут способствовать увеличению наукоемкого внутреннего и экспортного потенциала, путем использования отечественных материалов и технологий. Они позволят предприятиям, не располагающим соответствующими ресурсами, создавать образцы планетарно-цевочных передач, удовлетворяющих основным требованиям. Их возможно использовать при создании разнообразного оборудования, в том числе механических приводов с большой редукцией.

Профессор кафедры ТМ к.т.н. Е. А. Чуфистов

«Университетская газета», № 5 (1751) от 20 июня 2019 г.