vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2025_2_96vrgup-274Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGАнализ самоустановки колес цилиндрических передач с арочными зубьямиAnalysing the self-alignment of cylindrical gear wheels with arch teethСызранцевВ. Н.SyzrantsevV. N.

Сызранцев Владимир Николаевич, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель наук РФ, профессор

Syzrantsev Vladimir Nikolaevich, Chair “Machines and Equipment of Oil and Gas Industry”, Doctor of Engineering Sciences, Professor, Honoured Worker of Sciences of the Russian Federation, Professor

syzrantsevvn@tyuiu.ruСызранцеваК. В.SyzrantsevaK. V.

Сызранцева Ксения Владимировна, доктор технических наук, доцент

Syzrantseva Ksenia Vladimirovna, Chair “Machines and Equipment of Oil and Gas Industry”, Doctor of Engineering Sciences, Associate Professor

kv.syzr@gmail.comСердюкИ. СюSerdyukI. S.

Сердюк Иван Сергеевич, аспирант

Serdyuk Ivan Sergeevich, Chair “Machines and Equipment of Oil and Gas Industry”, Postgraduate Student

serdyuk.ivan.98@mail.ruТюменский индустриальный университет, кафедра машин и оборудования нефтяной и газовой промышленностиTyumen Industrial University, Chair “Machines and Equipment of Oil and Gas Industry”2025300620250296105Copyright © Сызранцев В.Н., Сызранцева К.В., Сердюк И.С., 20252025Сызранцев В.Н., Сызранцева К.В., Сердюк И.С.Syzrantsev V.N., Syzrantseva K.V., Serdyuk I.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/274

Цилиндрические передачи с арочными зубьями позволяют кратно увеличить долговечность по контактной и изгибной прочности передач силовых приводов энергонасыщенных машин, работающих в условиях неизбежного угла перекоса осей. Передачи с арочными зубьями обладают свойством компенсации угла перекоса путем осевого перемещения (самоустановки) одного из колес при обеспечении отсутствия кромочного контакта зубьев в зацеплении. В работе предложена приближенная зависимость для расчета величины смещения точки касания (погрешность не более 1…5 %) арочных зубьев в зацеплении по активной поверхности арочного зуба шестерни в направлении оси ее вращения. Для тяговой цилиндрической передачи электровоза с различной степенью локализации контакта арочных зубьев выполнен анализ величины самоустановки колеса с арочными зубьями, компенсирующей перекос (0, 1', 2', …, 7') зубьев в зацеплении, а также величины смещения полуколес с целью получения в зацеплении адаптивной цилиндрической передачи с арочными зубьями двух зон контакта.

Cylindrical gears with arc teeth make it possible to multiply the durability in terms of the contact and bending strength of gears of power drives of energy-intensive machines operating under conditions of inevitable skew angle of axes. Gears with arc teeth have the property of compensation of the skew angle by axial displacement (self-adjustment) of one of the wheels while ensuring the absence of edge contact of teeth in engagement. In the work an approximate dependence for calculation of displacement value of the touch point (error not more than 1...5 %) of the arc teeth in engagement on the active surface of the arc tooth of the gear in the direction of the axis of its rotation is offered. For the traction cylindrical gear of an electric locomotive with a different degree of localisation of the contact of the arc teeth, the analysis of the value of the self-alignment of the wheel with arc teeth, compensating for the skew (0, 1′, 2′, ...,7′) of the teeth in engagement, as well as the value of the displacement of the half-wheels in order to obtain an adaptive cylindrical gear with arch teeth of two contact zones in engagement.

цилиндрическая передачаарочные зубьясамоустановкаcylindrical geararc teethself-alignmentReferencesЛагутин, С. А. Предопределение функции ошибок в передачах с двойной модификацией зубьев / С. А. Лагутин // Пространство зацеплений : сборник докладов научного семинара Учебно-научного центра зубчатых передач и редукторостроения. – Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 2001. – С. 26–37.Lagutin, S. A. Predetermination of the error function in gears with double modification of teeth / S. A. Lagutin // Space of engagements: collection of reports of the scientific seminar of the Educational and Scientific Center for Gear Drives and Gearbox Engineering. – Izhevsk : Publishing house of Izhevsk State Technical University, 2001. – P. 26–37.Сызранцев, В. Н. Формообразование арочных зубьев цилиндрических колес и геометро-кинематические характеристики их зацеплений : монография / В. Н. Сызранцев, К. В. Сызранцева. – Тюмень : ТИУ, 2023. – 174 с. – ISBN 978-5-9961-3079-5.Syzrantsev, V. N. Formation of arched teeth of cylindrical wheels and geometric and kinematic characteristics of their engagement : monograph / V. N. Syzrantsev, K. V. Syzrantseva. – Tyumen : TIU, 2023. – 174 p. – ISBN 978-5-9961-3079-5.Сызранцев, В. Н. Цилиндрические передачи с арочными зубьями: геометрия, прочность, надежность : монография / В. Н. Сызранцев, К. В. Сызранцева. – Тюмень : ТИУ, 2020. – 171 с. – ISBN 978-5-9961-2378-0.Syzrantsev, V. N. Cylindrical gears with arched teeth: geometry, strength, reliability : monograph / V. N. Syzrantsev, K. V. Syzrantseva. – Tyumen : TIU, 2020. – 171 p. – ISBN 978-5-9961-2378-0.Arafa, H. A. C-gears : Geometry and Machining, Part C. / H. A. Arafa // Journal of Mechanical Engineering Science. – 2005. – No. 219 (7). – P. 709–726.Arafa, H. A. C-gears : Geometry and Machining, Part C. / H. A. Arafa // Journal of Mechanical Engineering Science. – 2005. – No. 219 (7). – P. 709–726.Jia, F. Modelling and bending strength analysis of cylindrical gears with arcuate tooth trace / F. Jia, L. Hou, Y. Wei, B. Li, Y. You // Australian Journal of Mechanical Engineering. – 2015. – Vol. 13, No. 2. – P. 77–86. – DOI 10.7158/M13-068.2015.13.2.Jia, F. Modelling and bending strength analysis of cylindrical gears with arcuate tooth trace / F. Jia, L. Hou, Y. Wei, B. Li, Y. You // Australian Journal of Mechanical Engineering. – 2015. – Vol. 13, No. 2. – P. 77–86. – DOI 10.7158/M13-068.2015.13.2.Ma, D. Tooth surface reconstruction and tooth profile geometric analysis of circular arc tooth trace cylindrical gears / D. Ma, Z. Ye, H. Yang // Transactions of FAMENA. – 2019. – Vol. 43, No. 1. – P. 29-44. – DOI 10.21278/TOF.43103.Ma, D. Tooth surface reconstruction and tooth profile geometric analysis of circular arc tooth trace cylindrical gears / D. Ma, Z. Ye, H. Yang // Transactions of FAMENA. – 2019. – Vol. 43, No. 1. – P. 29–44. – DOI 10.21278/TOF.43103.Jiang, Y. Contact ratio calculation of involute arc gear device Academic / Y. Jiang // Journal of Manufacturing Engineering. – 2017. – Vol. 15, No. 3. – P. 19–22.Jiang, Y. Contact ratio calculation of involute arc gear device Academic / Y. Jiang // Journal of Manufacturing Engineering. – 2017. – Vol. 15, No. 3. – P. 19–22.Milling machine error modelling and analysis in the machining of circular-arc-tooth-trace cylindrical gears / Y. Wu, L. Hou, L. Lan [et al.] // Transactions of FAMENA. – 2021. – Vol. 44, No. 4. – P. 13–29. – DOI 10.21278/TOF.444009419.Milling machine error modelling and analysis in the machining of circular-arc-tooth-trace cylin-drical gears / Y. Wu, L. Hou, L. Lan [et al.] // Transactions of FAMENA. – 2021. – Vol. 44, No. 4. – P. 13–29. – DOI 10.21278/TOF.444009419.Zhang, X. Mathematical model and contact characteristics of curvilinear cylindrical gears with line contact / X. Zhang, Z. Liang // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. – 2021. – Vol. 43, No. 4. – DOI 10.1007/s40430-021-02894-w.Zhang, X. Mathematical model and contact characteristics of curvilinear cylindrical gears with line contact / X. Zhang, Z. Liang // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. – 2021. – Vol. 43, No. 4. – DOI 10.1007/s40430-021-02894-w.Meshing Contact Impact Properties of Circular Arc Tooth Trace Cylindrical Gear Based on Rotating Knife Dish Milling Process / D. Ma, Y. Liu, Z. Ye [et al.] // Mathematical Problems in Engineering. – 2021. – DOI 10.1155/2021/8819818.Meshing Contact Impact Properties of Circular Arc Tooth Trace Cylindrical Gear Based on Rotating Knife Dish Milling Process / D. Ma, Y. Liu, Z. Ye [et al.] // Mathematical Problems in Engineering. – 2021. – DOI 10.1155/2021/8819818.Патент RU № 2721579 С1, МПК F16H1/06. Адаптивная цилиндрическая передача с арочными зубьями / В. Н. Сызранцев, К. В. Сызранцева, В. П. Вибе, Ю. Г. Денисов. – № 2019136799 ; заявл. 15.11.2019 ; опубл. 20.05.2020, Бюл. № 14. – 1 с.Pat. 2721579 Russian Federation, MPK F 16 N 1/06. Adaptive spur gear with arched teeth / V. N. Syzrantsev, K. V. Syzrantseva, V. P. Vibe, Yu. G. Denisov. – No. 2019136799 ; declared. 15.11.2019 ; published. 20.05.2020, Bulletin No. 14. – 1 p.Сызранцев, В. Н. Расчет геометро-кинематических характеристик зацепления арочных зубьев цилиндрической передачи при погрешностях взаимного расположения / В. Н. Сызранцев, А. И. Стариков // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». – 2023. – Т. 23, № 1. – С. 5-18. – DOI 10.14529/engin230101.Syzrantsev, V. N. Calculation of the geometric and kinematic characteristics of the engagement of the arc teeth of a cylindrical gear with errors in the relative position / V. N. Syzrantsev, A. I. Starikov // Bulletin of the South Ural State University. Ser. Mechanical Engineering Industry. – 2023. – Vol. 23, No.1. – P. 5–18. –DOI 10.14529/engin230101.Сызранцев, В. Н. Повышение надежности работы арочных цилиндрических передач на основе определения граничных величин смещения, обеспечивающих касание колес / В. Н. Сызранцев, А. И. Стариков // Вестник МГТУ «Станкин». – 2023. – № 4 (67). – С. 93–102. – DOI 10.47617/2072-3172_2023_4_93.Syzrantsev, V. N. Improving the reliability of the operation of arched cylindrical gears based on the determination of the boundary values of displacement that ensure the wheels touch / V. N. Syzrantsev, A. I. Starikov // Vestnik MSUT “Stankin”. – 2023. – No 4 (67). – P. 93–102. – DOI 10.47617/2072-3172_2023_4_93.Гришко, В. А. Повышение износостойкости зубчатых передач / В. А. Гришко. – Москва : Машиностроение, 1977. – 232 с.Grishko, V. A. Increase of wear resistance of toothed gears / V. A. Grishko. – Moscow : Mashinostroenie, 1977. – 232 p.Сызранцев, В. Н. Расчет распределенной по площадке контакта нагрузки в зацеплении прямых и бочкообразных зубьев в условиях их перекоса / В. Н. Сызранцев, К. В. Сызранцева, И. С. Сердюк // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2024. – № 3 (365). – С. 52–61. – DOI 10.33979/2073-7408-2024-365-3-52-61.Syzrantsev V. N. Calculation of the load distributed over the contact area in the meshing of straight and barrel-shaped teeth under conditions of their skewing / V. N. Syzrantsev, K. V. Syzrantseva, I. S. Serdyuk // Fundamental and Applied Problems of Engineering and Technology. – 2024. – No (365). – P. 52–61.– DOI 10.33979/2073-7408-2024-365-3-52-61.Сызранцев, В. Н. Синтез адаптивной цилиндрической передачи с арочными зубьями с двумя зонами контакта / В. Н. Сызранцев, А. И. Стариков // Омский научный вестник. – 2023. – № 4 (188). – С. 38–45. – DOI 10.25206/1813-8225-2023-188-38-45.Syzrantsev, V. N. Synthesis of an adaptive cylindrical gear with arched teeth with two contact zones / V. N. Syzrantsev, A. I. Starikov // Omsk Scientific Bulletin. – 2023. – No. 4 (188). – P. 38-45. – DOI 10.25206/1813-8225-2023-188-38-45.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.