Синусоида VS эвольвента
Конструкторы автомобилей безапелляционно утверждают: в ближайшей перспективе редукторы и коробки смены скоростей останутся безальтернативными узлами всех транспортных механизмов. Однако изобретателю Эмилю Благуту из г. Стрый на Львовщине, кажется, удалось-таки найти новое в традиционном.
Правда, в последнее время сфера применения зубчатых колес и зубчатых передач немного сузилась. К примеру, в современных металлообрабатывающих станках на смену шестерням приходят электрошпиндели, шаговые и линейные электродвигатели, управляемые от ЧПУ станка. Передавать вращательный момент от головки двигателя непосредственно на шпиндель можно и с помощью плоских поясов. Однако строение большинства современных механизмов и машин, не имеющих питания от стационарной сети, до сих пор основано на принципе зубчатого зацепления. Тем более, если это дифференциал в приводе ведущих колес или коробка передач автомобиля.
Считается, что лучшие технологические и эксплуатационные характеристики автомобиля обеспечивает эвольвентное зацепление — когда зубцы колес механизма имеют именно эвольвентный профиль. В шестернях механизмов часов или компрессоров они уже должны быть циклоидной формы, а в так называемом зацеплении Новикова-Вильдгабьера — очерчены дугами. Традиционными, используемыми десятилетиями, являются именно эвольвентные передачи. Проблема — в нарезании зубьев такой формы: на изготовление каждого вида эвольвентной шестерни нужен отдельный станок, а иногда и несколько. Эмиль Благут утверждает, что решил проблему еще двадцать лет назад, когда впервые воплотил в металле новую силовую зубчатую передачу — синусоидальную, а одновременно изобрел и уникальный способ нарезания зубчатых колес такого профиля.
— Теорию силовой зубчатой передачи, профили зубцов которой очерчены синусоидальными кривыми, в 1970 году разработали ученые Московского государственного технического университета им. Баумана Ю.Аникин и В.Гавриленко, — рассказывает Эмиль Благут. — Тогда же они установили и несколько ее преимуществ над традиционным эвольвентным зацеплением и собирались применить новинку на автозаводе им. Лихачева. Но по каким-то причинам дальше защиты докторских диссертаций дело не пошло. Считаю, что мне удалось не только воплотить их замысел на практике, но и изобрести чрезвычайно простой способ изготовления любых шестерен на серийном зубофрезерном станке.
«Рац» по цене изобретения
Изобретения Эмиля Благута исследовали в Институте инженерной механики и транспорта Национального университета «Львовская политехника». Специалисты хотели узнать главное: сделает ли в синусоидальной паре шестерен большое колесо ровно полоборота за один оборот малого колеса? Ведь такая кинематическая точность касается всех передач вообще и в науке называется основным законом зацепления. Тесты дали намного лучший результат.
— Наши испытания подтвердили удовлетворительный коэффициент перекрытия и соблюдение основного закона зацепления, — комментирует исследование заведующий кафедрой технологий машиностроения доктор технических наук Игорь Грицай. — Нагрузочная способность синусоидальной передачи оказалась в 1,5—2 раза больше возможности эвольвентной. Она более износоустойчива, надежна и долговечна в эксплуатации. Конструкция материалоэкономна, поэтому редукторы, коробки передач с синусоидальными колесами на 20—30% меньше по размеру, более легкие и дешевые, уровень шума на 10—15% ниже. Синусоидальная передача может везде и полностью заменить как эвольвентную, так и передачу Новикова-Вильдгабьера. Особенно эффективно ее применение в тяжело нагруженных машинах и механизмах.
Зубья любого модуля и любого угла зацепления Эмиль Благут умеет нарезать не дорогой червячной фрезой, а стандартной дисковой произвольного диаметра (Ш50…200) и толщины (1…6 мм). Если же вместо стандартной применить дисковую фрезу сборной конструкции с твердосплавными пластинками, то производительность нарезки синусоидальных зубьев, по сравнению с нарезкой эвольвентных, увеличивается на 30—40%. Весь секрет — в методе, технологии и в дополнительной оснастке станка собственной конструкции.
Есть у изобретателя и авторское свидетельство на торцевую фрезу собственной конструкции. Впервые изготовил ее на стареньком, начала 70-х годов, станке, работая на стрыйском заводе «Металлист». О своем изобретении написал в отраслевой журнал «Машиностроитель» и получил заказы сразу от двух десятков заводов. На этом же станке, тоже по заказам предприятий, изготовлял все виды синусоидальных передач. Соответственно получал неплохое материальное вознаграждение, а от четырех заводов — даже премии за эффективность внедрения рационализаторских предложений.
До полного износа
Синусоидальные передачи и новые способы их изготовления, предложенные Эмилем Благутом, защищены четырьмя авторскими свидетельствами еще в 1993 году. Однако во Львовской политехнике считают, что эти изобретения не потеряли не только технологической свежести, но и экономической компоненты. Известно, что модульные червячные фрезы относятся к сложнейшему в изготовлении и дорогому резальному инструменту. Именно с его помощью, например, нарезают шестерни для редукторов пассажирских лифтов. Стоят они от 15 тыс. грн, делают их только в России. Экономисты подсчитали: замена сложных червячных фрез стоимостью 500—2000 грн каждая одной стандартной дисковой фрезой по цене 50—80 грн снизит себестоимость шестерен на 2000—8000 грн!
Когда из-за изношенности редукторов во львовских многоэтажках произошли поломки лифтов, политехники ознакомили чиновников городского совета с изобретением своего земляка. Предложение включало изготовление исследовательского образца, испытание в действующем редукторе и выпуск промышленной партии. Однако выделить из городской казны необходимые для создания полезной модели 10—12 тыс. грн тогда не захотели. А именно стартового капитала изобретателю из Стрыя и не хватает, чтобы довести начатое до логического завершения:
— Если бы какой-нибудь завод или предприниматель сделал заказ, я бы эту передачу изготовил, внедрил и испытал, — мечтает теперь Эмиль Благут. — Чтобы работала не полчаса, а до полного износа. То есть выяснил бы рабочий ресурс: такой ли он, как у эвольвентной передачи, или больше. Пока что это неизвестно. Ведь синусоидальная передача — новая…
