Иосиф Ольшаницкий



  xXL Power Life купить, препаратыxXL Power Life купить, препараты

Полиграф, служебное расследование

Иосиф Ольшаницкий

 

 

«ПОПЕРЕЧНО-ВОЛНОВЫЕ» ПЕРЕДАЧИ

 

     На мою ненаучную статью в Интернете  (литературно-художественный проект: www.ukamina.com «Что бы это такое могло быть?») откликнулся из Санкт-Петербурга серьёзный журнал «РЕДУКТОРЫ и ПРИВОДЫ». Главный  редактор предложила мне связать ту статью с дополнительными материалами к ней, которые мне были любезно предоставлены (www.smc.tomsk и www.reduktor-news.ru).

     Да, вижу, рекламируемый там редуктор соответс твует принципу SIN X = SIN nX, хоть это и не упомянуто в тексте предоставленных мне материалов.

     О волновые передачах Александра Павловича Зайцева я постарался, насколько мог, по возможности интригующе рассказать в Интернете. Эти механизмы существенно отличаются от волновых передач, существовавших при жизни А.П.Зайцева. Редукторы, с дорожками качения для движения шариков по синусоидам, в разных странах начали патентовать лишь после Зайцева – сравнительно недавно – в восьмидесятые годы. Один из синусных, но не шариковых механизмов, запатентованный после Зайцева, был давно уже известен и мне.

     Механизмы Зайцева отличаются от рекламируемых сегодня (см. выше) шариковолновых передач той  особенностью, которая аналогична отличию редукторов Новикова от редукторов с зубчатыми колёсами эвольвентного зацепления.  В случае цилиндрических колёс, как у Новикова, так и у Зайцева, точка зацепления не сопровождает зубья в одной и той же плоскости их вращения, а перемещается по геометрической поверхности цилиндра.

     И в той, и в другой передаче зацеплением колёс, исключительная значимость, в принципе, столь простого технического решения не была  очевидна специалистам в течение многих лет.

 

     В ответе ВНИИГПЭ по заявкам Зайцева Александра Павловича из Чернигова (и соавторов) было сказано приблизительно следующее. 

     Волновые передачи с жёсткими промежуточными телами, различных геометрических форм, имеют очень низкий к.п.д. Причина в том, что углы взаимодействия деталей там слишком близки к углам заклинивания этих механизмов.  Там слишком пологи углы взаимодействия этих промежуточных тел с волновыми дорожками их движения по деталям, на которых эти дорожки выполнены. Проекции разложения сил в точках касания промежуточных тел качения с ведомым звеном передачи весьма неблагоприятны. Эти точки очень сильно нагружены. Сопротивление сил трения в них близко к усилиям, создающим крутящий момент передачи.

 

     В механизмах, заявленных Зайцевым и соавторами, это не так.

     Экспертиза не усмотрела в этих передачах такого отличия от механизмов существующих, которое обеспечило бы заявленным устройствам существенное преимущество перед аналогами.

 

     Довести защиту изобретений Зайцева до выдачи по ним авторских свидетельств мне помешали  обстоятельства: скоропостижная смерть фактического автора, затем вскоре и его могущественного соавтора, да к тому же и моё вынужденное увольнение из патентной конторы вместе с большей частью моих коллег, воспротивившихся подленькой  деятельности нашего местного начальства. Его покрыло партийное руководство Украины, не давая Москве лишних поводов для очередной чистки в республиканских верхах. Мне не было позволено помочь в продолжении переписки с ВНИИГПЭ. Она была прекращена.

__

 

      Волновая передача зацеплением через жёсткие тела качения представляет собой кулачковый механизм. В нём имеются кинематические звенья, аналогичные деталям подшипника: сепаратор 1, кольцо 2 и кольцо 3, между которыми находятся тела качения 4, например, шарики, ролики и т.п. детали.     Каждое такое промежуточное звено,  в отличие от шариков и роликов подшипника, находится в зацеплении с волнистыми дорожками качения их по упомянутым кольцам такого механизма.   Во время работы они  совершают колебательное движение, каждое в своём гнёзде сепаратора, перемещаясь по синусоиде вдоль дорожки качения на каждом из двух этих колец.

      Принцип действия таких механизмов основан на математическом свойстве точек пересечения наложенных друг на друга синусоид разной частоты при одинаковой амплитуде. При таком наложении образуются две группы этих точек, в каждой из которых эти точки пересечения повторяются через одинаковые периоды, отличающиеся от периода каждой из этих синусоид.

      Разница этих периодов используется для построения невообразимо разнообразных волновых механизмов. В них накапливается отставание или опережение проворота одного звена относительно другого, при колебательном движении в своих гнёздах сепаратора, упомянутых промежуточных тел качения в зацеплениях этих звеньев. (Разъяснение – куда понятнее! Не так ли? Добавлю к этому, что синусоида может оказаться совсем не похожей на ту волнистую линию, которая со школьных лет у нас ассоциируется со словом «синусоида»).

 

 

      На показанном чертеже  кулачком механизма является косая канавка, выполненная по цилиндрической поверхности, а толкателями – шарики.

      Возможны многие другие, внешне очень непохожие друг на друга варианты синусных механизмов аналогичного математического принципа.  В них толкателями такого кулачкового механизма могут быть промежуточные тела качения иной формы: ролики, кольца и пр. Дорожки качения могут быть выполнены на различных телах вращения, например: по цилиндру, по конусу, по плоскому торцу, по сфере, по поверхности вращения с произвольной образующей.

     Цилиндрическая поверхность удобно тем, что на ней, при достаточной длине образующей цилиндра есть возможность разместить волновые канавки большой амплитуды, и/или несколько, даже несколько десятков канавок для шариков. Зацепления через шарики в каждой такой канавке и в каждом гнезде сепараторе, общего для всех шариков, имеется возможность осуществить в одинаковых, и/или в разных фазах такого зацепления.  

     Волновыми такие механизмы называются хотя бы по тому, что некоторая точка толкателя (например, центр шарика) выписывает относительно ведомого тела некоторую волнистую линию, соответствующую заданному отношению  угловых скоростей ведущего и ведомого звеньев. Каждый толкатель выписывает ту же самую траекторию. Под эту траекторию на ведомом звене выполнена замкнутая дорожка для качения по ней шариков.  В цепочке шариков каждый находится на своей траектории в иной фазе зацепления. Если в цепочке число шариков, находящихся в гнёздах сепаратора, равноотстоящих друг от друга, отличается на единицу от числа  волн  дорожки на ведомом звене, то осуществляется следующее. За один оборот ведущего звена его кулачок вынудит каждый толкатель совершить одно колебание.  Каждый толкатель на свою часть периода этого колебания опережает или, соответственно, отстаёт по фазе от своего соседа. На эту часть периода волны он протолкнёт ведомое звено. Все вместе эти толкатели протолкнут ведомое звено на одну волну за каждый оборот ведущего звена. Направление вращения ведущего звена относительно ведомого зависит от того, больше или меньше на единицу число толкателей от числа волн на ведомом звене.

     Амплитуда колебаний промежуточного тела качения в рекламируемых механизмах Сибирской машиностроительной компании направлена перпендикулярно поверхностям вращения ведущего и ведомого звеньев. Говоря проще – промежуточные тела качения, через которые осуществляется зацепление, катятся «по колдобинам». Между звеньями механизма, зацепляющихся через промежуточные тела качения, например, через шарики, расположен их сепаратор. Из геометрических условий толщина его стенки должна быть равна радиусу шарика, если он катится по колдобинам.  Следовательно, амплитуда шарика не может превышать всего лишь четверть его диаметра. Это значит, что волнистая линия канавки на ведомом звене получается очень пологой. Даже в самом благоприятном месте этой канавке проекции разложения силы в точке касания шарика таковы, что лишь очень малые проекции сил в зацеплениях направлены на проталкивание ведомого звена, но очень большие проекции направлены там радиально, - от оси механизма. Эти слишком большие радиальные усилия создают соответственно очень большие силы возникающего сопротивления трением, которые направлены противоположно силам, создающим крутящий момент. Это сопротивление сил трения требуется преодолеть дополнительным крутящим моментом на ведомом звене, что создаёт дополнительное сопротивление возрастающих сил трения. Пожалуй, большая часть толкателей касается волнистой линии на таком пологом её участке, что сила трения превышает силу проталкивания ведомого звена. Если суммарное сопротивление сил трения превысит суммарное усилие, создающее крутящий момент на ведущем звене, механизм заклинит.

     Вообще к.п.д. подобных механизмов вряд ли высок, потому что профиль зубьев ведомого звена у них очень пологий. Трудно поверить, что там мог быть достигнут к.п.д. 97 %

 

 

     Конструкторы рекламируемого редуктора, производимого Сибирской машиностроительной компанией, нашли такие условия, при которых   взаимодействие некоторых из шариков с волновыми дорожками венца имеют приемлемые углы. Этот редуктор получил престижный диплом международной промышленной выставки.

 

     Однако в общей картине эволюции механизмов зубчатого зацепления схема  редуктора сибирских конструкторов является шагом, лишь предшествующим тому, который совершён в передачах Зайцева.

 

     Передачи Зайцева можно назвать «поперечно-волновыми», а механизмы известных аналогов – «продольно-волновыми» передачами с жёсткими промежуточными телами качения.

 

     В своём предварительном, кратком ответе главному редактору журнала, я отметил, что в шариковолновом редукторе  число его полезно нагруженных шариков (в математическом принципе) увеличится вдвое, если при той же синусоиде их колебательного движения амплитуда колебания шариков будет иметь направление не в плоскости вращения деталей, а вдоль образующей цилиндра.

     Такой механизм может быть внешне почти не отличимым от стандартного шарикоподшипника с тем же размером шариков. Эти механизмы, внешне похожие на подшипники, могут изготовляться в масштабах, сопоставимых с масштабами производства некоторых типов подшипников. Об этом упомянуто в статье «Что бы это такое могло быть?», опубликованной в Интернете.

 

     Конструкция поперечно-волнового редуктора, имеющая такую же амплитуду колебания шариков в сепараторе, как и в редукторе продольно-волновом, является лишь очень частным, далеко не лучшим из всевозможных вариантов. Более работоспособны подобные конструкции со значительно большей амплитудой синусоиды движения шариков по отношению к их диаметру. Такую возможность обеспечивает геометрия зубьев поперечно-волновой передачи. В передачах продольно-волновых амплитуда синусоиды не может быть больше четверти диаметра шариков.

 

     Мне бы хотелось показать, упомянутые мною ранее, еще более удивительные механизмы того же принципа. Надеюсь журналу «Редукторы и приводы» они будут интересны.

 

      Прилагаю схематический рисунок, поясняющий принцип действия одного из многих, весьма разных на вид механизмов поперечно-волновой передачи с канавками для шариков, выполненными, - в этом примере, - на цилиндрической поверхности. Здесь на одной из деталей этого механизма показано несколько канавок для шариков

     Каждый из этих шариков за один период своих колебаний совершает четыре (!) рабочих хода, - а не один рабочий ход, как в продольно-волновых передачах.

     В поперечно-волновых передачах амплитуда этих шариков может быть и желательна значительно больше, чем в передачах продольно-волновых, то есть чем четверть диаметра этих шариков. Передаточное число показанного механизма равно (по абсолютной величине) числу гнёзд в сепараторе или отличается на единицу – в зависимости от того, какое звено является ведомым, и в каком направлении вращается ведомое звено по отношению к звену ведущему. В канавках ведомого звена их углы для скатывания по ним шариков под действием канавок, выполненных на ведущем звене, могут быть очень крутыми. Это значит, что к.п.д. такого механизма будет высоким. Не решаюсь заявить, как поразительно малым может быть коэффициент трения между деталями механизма, аналогичного принципа. При столь большом числе полезно нагруженных шариков в этом механизме его основные детали могут, в принципе, быть лёгкими, почти как консервные банки.

     Сепаратор является здесь упругим элементом для реального обеспечения одновременных касаний сразу трёх звеньев передачи каждым из всех её шариков.

     Задаю занятный вопрос: на что могут быть похожи разнообразные синусоиды движения шариков, которые не видны на этом рисунке?

 

     В те годы, когда я был школьником, в центральных газетах и в научно-популярных журналах для юношества много писалось о зацеплении проф. Новикова, «научные труды которого подняли советское машиностроение на качественно новый уровень». Тогда, конечно же, и мне иногда мельком приходило в детскую голову что-то вроде наивной мечты: «Не я ли когда-нибудь буду тем инженером, который найдёт ещё лучшее решение  задачи зубчатого зацепления колёс?!». Так оно и случилось, хотя именно это целью  жизни я себе никогда не ставил и  не стал специалистом именно по зацеплениям. Зацепление Новикова всё ещё не нашло и, похоже, не найдёт широкого применения, а механизмы Зайцева раньше или позже какого-то, предполагаемого срока совершат переворот в машиностроении.

     По иронии судьбы, именно я оказался патентным поверенным А.П.Зайцева. Пожалуй, как и он, не очень разбираясь в теории механизмов зубчатых зацеплений, я за много лет, но особенно в последнее время, далеко продвинулся в направлении инженерных мыслей гениального физика А.П.Зайцева (вовсе не конструктора). Даже он сам, когда был жив, не раз удивлялся неожиданным для него моим вариантам конструкций его же механизмов.

     С момента получения первого письма из редакции «РиП» я вновь углубился в эту тему, да так, что опасаюсь теперь каждого неосторожного слова в новых своих заявлениях, на которые меня подмывает. Ещё больше опасаюсь подсказок в каждом штрихе своих новых эскизов. Чувствую себя волшебником. Опять удивляет, много больше, чем ранее:  Почему никто этого раньше не видел? А если я – вовсе не специалист – первым вдруг опять столько увидел разом, то почему раньше в течение стольких лет, занимаясь этой темой, я же всего этого не замечал? Почему столь бесценные находки лежат так открыто перед глазами и в таком несметном количестве, но никто этого в упор не видит?

    

 


 
    Поставьте оценку: 
Комментарии: 
Ваше имя: 
Ваш e-mail: 

     Проголосовало: 2     Средняя оценка: 3