Синусоїда VS евольвента
Конструктори автомобілівбезапеляційно стверджують: на найближчу перспективу редуктори і коробки зміни швидкостей залишаться безальтернативними вузлами усіх транспортних механізмів. Проте винахіднику Емілю Благуту з м. Стрия, що на Львівщині, здається, вдалося-таки знайти нове у традиційному.
Щоправда, останнім часом сфера застосування зубчастих коліс та зубчастих передач дещо звузилася. До прикладу, у сучасних металообробних верстатах на заміну шестірням приходять електрошпинделі, крокові та лінійні електродвигуни, керовані безпосередньо від ЧПУ верстата. Передавати обертовий момент від головки двигуна безпосередньо на шпиндель можна і з допомогою пласких пасів. Однак побудова більшості сучасних механізмів і машин, які не мають живлення від стаціонарної мережі, досі ґрунтується на принципі зубчастого зачеплення. Тим більше, якщо це диференціал у приводі ведучих коліс або коробка передач автомобіля.
Уважається, що найкращі технологічні та експлуатаційні характеристики автомобілю забезпечує евольвентне зачеплення — коли зуби коліс механізму мають саме евольвентний профіль. У шестірнях механізмів годинників або компресорів, для порівняння, вони вже повинні бути циклоїдної форми, а так званого зачеплення Новикова-Вільдгаб’єра — окреслені дугами. Традиційними, такими, що використовуються десятиліттями, є саме евольвентні передачі. Проблема — у нарізанні зубів такої форми: на виготовлення кожного виду евольвентної шестірні потрібен окремий верстат, а часом — і кілька. Еміль Благут упевнений, що проблему вирішив ще двадцять років тому, коли вперше втілив у металі нову силову зубчасту передачу — синусоїдальну, а водночас винайшов і унікальний спосіб нарізання зубчастих коліс такого профілю.
— Теорію силової зубчастої передачі, профілі зубців якої окреслені синусоїдальними кривими, у 1970 році розробили науковці Московського державного технічного університету ім. Баумана Ю. В Анікін та В.А. Гавриленко, — розповідає Еміль Благут. — Тоді ж вони побачили й кілька її переваг над традиційним евольвентним зачепленням і мали намір застосувати новинку на автозаводі ім. Лихачова. Однак з якихось причин далі захисту докторських дисертацій справа не зрушила. Уважаю, мені вдалося не тільки втілити їх задум на практиці, а й винайти надзвичайно простий спосіб виготовлення будь-яких шестерень на серійному зубофрезерному верстаті.
«Рац» за ціною винаходу
Винаходи Еміля Благута досліджували в Інституті інженерної механіки та транспорту Національного університету «Львівська політехніка». Фахівці хотіли знати головне: чи зробить у синусоїдальній парі шестерень велике колесо рівно півоберта за один оберт малого колеса? Адже така кінематична точність стосується всіх передач узагалі і в науці називається основним законом зачеплення. Результати тестів дали набагато кращий результат.
— Наші випробування підтвердили задовільний коефіцієнт перекриття та дотримання основного закону зачеплення, — коментує дослідження завідувач кафедри технологій машинобудування, доктор технічних наук Ігор Грицай. — Навантажувальна здатність синусоїдальної передачі виявилася в 1,5—2 рази більшою за можливості евольвентної. Вона більш зносостійка, надійна й довговічна в експлуатації. Конструкція матеріалоощадна, тому редуктори, коробки передач із синусоїдальними колесами на 20—30% менші за розміром, легші та дешевші, рівень шуму на 10—15% нижчий. Синусоїдальна передача здатна всюди й повністю замінити як евольвентну, так у передачу Новикова-Вільдгаб’єра. Особливо ефективним може бути її застосування у важко навантажених машинах і механізмах.
Зуби будь-якого модуля і будь-якого кута зачеплення Еміль Благут вміє нарізати не дорогою черв’ячною фрезою, а стандартною дисковою довільного діаметру (Ш 50…200) і товщини (1…6 мм). Якщо ж замість стандартної застосувати дискову фрезу збірної конструкції з твердосплавними пластинками, то продуктивність нарізки синусоїдальних зубів, порівняно з нарізкою евольвентних, збільшується на 30—40%. Весь секрет — у методі, технології та у додатковому спорядженні верстата власної конструкції.
Має винахідник і авторське свідоцтво на виготовлення торцевої фрези власної конструкції. Уперше виготовив її на старенькому, десь початку 70-х років, верстаті, коли працював на стрийському заводі «Металіст». Про свій винахід написав до галузевого журналу «Машиностроитель» і отримав замовлення відразу з двох десятків заводів. На цьому ж верстаті, теж на замовлення підприємств, виготовляв усі види синусоїдальних передач. Відповідно мав непогану матеріальну винагороду, а від чотирьох заводів навіть премії — за ефективність упровадження раціоналізаторських пропозицій.
До повного зношення
Синусоїдальні передачі та нові способи їх виготовлення, запропоновані Емілем Благутом, захищені чотирма авторськими свідоцтвами ще у 1993 році. Проте у «Львівській політехніці» вважають, що ці винаходи не втратили не тільки технологічної свіжості, а й економічної компоненти. Відомо, що модульні черв’ячні фрези належать до найскладнішого у виготовленні та дорогого різального інструменту. Саме з його допомогою, наприклад, нарізають шестірні для редукторів пасажирських ліфтів. Коштують вони від 15 тис. грн, і виготовляють їх тільки в Росії. Економісти підрахували: можливість замінити складні черв’ячні фрези вартістю 500—2000 грн кожна однією стандартною дисковою фрезою за ціною 50—80 грн знижує собівартість виготовлення шестерень на 2000—8000 грн!
Коли через зношеність редукторів у львівських багатоповерхівках стався пік поломок ліфтів, політехніки познайомили чиновників міської ради з винаходом свого земляка. Пропозиція включала виготовлення дослідного зразка, випробування у діючому редукторі й виготовлення промислової партії. Однак виділити з міського бюджетупотрібні для створення корисної моделі 10—12 тис. грн тоді не захотіли. А саме стартового капіталу винахіднику зі Стрия і не вистачає, щоб довести почату справу до завершення:
— Якби якийсь завод або підприємець дав замовлення, я б цю передачу виготовив, упровадив би її і випробував, — мріє нині Еміль Благут. — Щоб працювала не півгодини, а до повного зношення. Тобто, з’ясував би робочий ресурс: чи він рівний з евольвентною передачею, чи більший. Поки що це невідомо. Адже синусоїдальна — нова передача…
