10.14489/hb.2020.09.pp.025-030

2020, 09 сентябрь (September)

DOI: 10.14489/hb.2020.09.pp.025-030

Короткин В. И., Колосова Е. М.
СНИЖЕНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ НОВИКОВА В ТРЕХСТУПЕНЧАТОМ РЕДУКТОРЕ ЦЗНШ-450-40 ПРИВОДА НЕФТЯНЫХ СТАКАНОВ-КАЧАЛОК
(c. 25-30)

Аннотация. Статья посвящена актуальной теме – снижению напряженности модифицированных зубьев зубчатых передач Новикова редукторов привода широко применяемых станков-качалок для нефтедобычи в целях повышения ресурса их работы и нагрузочной способности. В качестве объекта рассматривается типовой трехступенчатый редуктор модели Ц3НШ-450-40, выпускаемый заводом «Ижнефтемаш» (г. Ижевск), укомплектованный зубчатыми передачами Новикова с исходным контуром по ГОСТ 15023–76. Показано, что использование предложенной продольной модификации рабочих поверхностей зубьев в сочетании с увеличением модуля зубчатых передач обеспечивает значительный эффект по снижению эффективных контактных и изгибных напряжений, увеличение нагрузочной способности и ресурса эксплуатации редуктора по сравнению с серийным вариантом, изготовляемым отечественной промышленностью. В основе исследований – результаты решения пространственной контактной задачи напряженно-деформированного состояния зуба, а также моделирования процесса реального многопарного зацепления передачи Новикова с учетом технологических погрешностей изготовления и сборки зубчатых колес. Даны рекомендации по выполнению продольной модификации зубьев и показано, что при этом не возникает технологических трудностей. Достигнутый эффект на разных ступенях редуктора составляет: по снижению напряжений зубьев – от 1,75 до 2,54 раза, по повышению нагрузочной способности редуктора – от 2,81 до 4,1 раза, по увеличению ресурса работы редуктора – на порядок.

Ключевые слова: нефтяной станок-качалка; редуктор; зубчатая передача Новикова; продольная модификация зубьев; критериальные напряжения; ресурс работы; нагрузочная способность; эффект.

Korotkin V. I., Kolosova E. M.
REDUCTION OF THE TENSION OF MODIFIED TEETH OF NOVIKOV GEARING IN THE THREE-STEP GEARBOX Ц3НШ-450-40 DRIVE OF OIL PUMPING UNIT
(pp. 25-30)

Abstract. The article is devoted to the actual topic – reduce the tension of the modified teeth of Novikov gearing drive gearbox of widely used oil pumping unit for oil production in order to increase the resource of their work and load-bearing capacity. As the object is considered a typical three-stage gearbox model Ц3НШ-450-40, produced by the plant “Izhneftemash” (Izhevsk). Gearbox is equipped with Novikov gearing with the basic rack profile according to GOST 15023–76. It is shown that the use of the proposed longitudinal modification of the working surfaces of the teeth in combination with an increase in gear module provides a very significant effect on reducing effective contact and bending stresses, on increase the load-bearing capacity and service life of the gearbox in comparison with the serial version currently produced by the domestic industry. The research is based on the results of solving the spatial contact problem of the stress-strain state of a tooth, as well as modeling the real multipoint engagement of Novikov gearing taking into account the technological errors of manufacture and assembly of gears. Recommendations on the implementation of the longitudinal modification of the teeth are given and it is shown that there are no technological difficulties. The effect achieved at different stages of the gearbox is: to reduce tooth stresses from 1.75 to 2.54 times, to increase the load-bearing capacity of the gearbox from 2.81 to 4.1 times, to increase the service life of the gearbox by an order of magnitude. In the future, the research outlined is supposed to spread to other models of gearboxes produced oil pumping units.

Keywords: Oil pumping unit; Gearbox; Novikov gearing; Longitudinal modification of teeth; Criterial stresses; Resource of work; Load-bearing capacity; Effect.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

В. И. Короткин, Е. М. Колосова (Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

V. I. Korotkin, E. M. Kolosova (Southern Federal University, Rostov-na-Donu, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. ГОСТ 15023–76. Передачи Новикова цилиндрические с двумя линиями зацепления. Исходный контур. М.: Изд-во стандартов, 1976. 3 с.
2. Пат. 2191937 РФ: МПК7 F16H1/08: Косозубая цилиндрическая передача с упорными кольцами.
3. Огнев М. Е. Косозубая цилиндрическая передача с упорными кольцами // Вестник машиностроения. 2007. № 12. С. 14 – 17.
4. Короткин В. И., Онишков Н. П. Модернизация редукторов привода нефтепромыслового оборудования // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2018. № 1. С. 14 – 19.
5. Korotkin V. I., Onishkov N. P., Kharitonov Yu. D. Novikov Gearing: Achievements and Development. Nova Science Publishers, Inc. Hauppauge, New York, USA. 2011. 249 p. (ISBN 978-1-61761-193-3).
6. Короткин В. И. Оценка эффективности продольной модификации поверхностей зубьев цилиндрических зубчатых передач Новикова со стандартным исходным контуром по ГОСТ 30224–96 // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2015. № 12. С. 14 – 20.
7. Шунаев Б. К., Ефименко В. Ф. Диагональное зубофрезерование колес с бочкообразными зубьями // Станки и инструмент. 1967. № 4. С. 15 – 18.
8. Громан М. Б., Зак П. С. Бочкообразный зуб // Вестник машиностроения. 1976. № 4. С. 23 – 25.
9. Часовников Л. Д. Передачи зацеплением (зубчатые и червячные). 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1969. 486 с.
10. Короткин В. И., Онишков Н. П., Харитонов Ю. Д. Напряженное состояние зубьев зубчатых передач Новикова в условиях их реального многопарного зацепления // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2015. № 6. С. 11 – 17.
11. ГОСТ 21354–87. Передачи зубчатые цилиндрические звольвентные. Расчет на прочность. М.: Изд-во стандартов, 1988. 125 с.

Eng

1. Novikov's gears are cylindrical with two lines of engagement. Original contour. (1976). Ru Standard No. GOST 15023–76. Moscow: Izdatel'stvo standartov. [in Russian language]
2. Helical spur gear with thrust rings. Ru Patent No. 2191937. Russian Federation. [in Russian language]
3. Ognev M. E. (2007). Helical spur gear with thrust rings. Vestnik mashinostroeniya, (12), pp. 14 – 17. [in Russian language]
4. Korotkin V. I., Onishkov N. P. (2018). Modernization of oilfield equipment drive gearboxes. Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (1), pp. 14 – 19. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2018.01.pp.014-019
5. Korotkin V. I., Onishkov N. P., Kharitonov Yu. D. (2011). Novikov Gearing: Achievements and Development. Hauppauge: Nova Science Publishers, Inc. (ISBN 978-1-61761-193-3).
6. Korotkin V. I. (2015). Evaluation of the effectiveness of longitudinal modification of the surfaces of the teeth of Novikov's cylindrical gears with a standard initial contour in accordance with GOST 30224-96. Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (12), pp. 14 – 20. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2015.12.pp.014-020
7. Shunaev B. K., Efimenko V. F. (1967). Diagonal gear hobbing with barrel teeth. Stanki i instrument, (4), pp. 15 – 18. [in Russian language]
8. Groman M. B., Zak P. S. (1976). Barrel tooth. Vestnik mashinostroeniya, (4), pp. 23 – 25. [in Russian language]
9. Chasovnikov L. D. (1969). Gearing transmission (gear and worm). 2nd ed. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
10. Korotkin V. I., Onishkov N. P., Haritonov Yu. D. 2015). The stress state of the teeth of Novikov gear drives in the conditions of their real multipair gearing. Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (6), pp. 11 – 17. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2015.06.pp.011-017
11. Cylindrical ring gear transmissions. Strength calculation. (1988). Ru Standard No. GOST 21354–87. Moscow: Izdatel'stvo standartov. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/hb.2020.09.pp.025-030

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/hb.2020.09.pp.025-030

and fill out the form