10.14489/hb.2026.07.pp.030-034

2026, 07 июль (July)

DOI: 10.14489/hb.2026.07.pp.030-034

Волков Г. Ю., Безгодов К. В., Анищенко Н. С.
АДАПТИВНОЕ СПИРАЛЕВИДНОЕ ФРИКЦИОННО-ПРОФИЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ВАЛ–ВТУЛКА
(c. 30-34)

Аннотация. Рассматривается задача повышения нагрузочной способности и адаптивности составных зубчатых колес, собранных из отдельных дисков. Для ее решения предлагается конструкция адаптивного спиралевидного фрикционно-профильного соединения вал–втулка. Конструкция включает вал и пакет зубчатых дисков, сопрягаемые поверхности которых выполнены по спиралевидному профилю (предпочтительна логарифмическая спираль) с углом подъема 4 – 7°, что обеспечивает эффект самоторможения. Для технологического упрощения моментопередающие участки вала выполнены на фасонных шпонках из более мягкого материала (например, латуни). В процессе приработки шпонки деформируются, точно копируя профиль дисков. Проведена оценка нагрузочной способности соединения методами сопротивления материалов и конечных элементов. Показано, что для обеспечения равнопрочности предлагаемого соединения с валом, длина шпонок (как и в стандартном шпоночном соединении) должна составлять примерно 1,5 диаметра вала. Соединение может эффективно применяться в нереверсивных редукторах для закрепления составных колес, обеспечивая снижение чувствительности к погрешностям изготовления, монтажа и деформациям деталей.

Ключевые слова: зубчатые передачи; составные колеса; распределение нагрузки; фрикционные соединения; спиралевидные соединения; упруго-пластическая податливость.

Volkov G. Yu., Bezgodov K. V., Anishhenko N. S.
ADAPTIVE SPIRAL FRICTION-PROFILE SHAFT–HUB CONNECTION
(pp. 30-34)

Abstract. The article addresses the challenge of enhancing the load capacity and adaptability of composite gear wheels assembled from individual disks. To solve this problem, a design of an adaptive spiral friction-profile shaft–hub connection is proposed. The design consists of a shaft and a stack of gear disks, whose mating surfaces are formed with a spiral profile (a logarithmic spiral is preferable) having a lead angle of 4–7°, which ensures a self-locking effect. To simplify manufacturing, the torque-transferring sections of the shaft are implemented using profiled keys made of a softer material (e.g., brass). During the running-in process, these keys deform, precisely conforming to the profile of the disks. An assessment of the connection's load capacity was conducted using methods from strength of materials and finite element analysis. It is shown that to ensure equal strength between the proposed connection and the shaft, the length of the keys (as in a standard keyed connection) should be approximately 1.5 times the shaft diameter. This connection can be effectively used in non-reversible gear reducers for mounting composite wheels, providing reduced sensitivity to manufacturing errors, assembly inaccuracies, and part deformations.

Keywords: Gear transmissions; Composite wheels; Load distribution; Frictional connections; Spiral connections; Elastic compliance.

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

Рус

Г. Ю. Волков, К. В. Безгодов, Н. С. Анищенко (Курганский государственный университет, Курган, Россия) Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

G. Yu. Volkov, K. V. Bezgodov, N. S. Anishhenko (Kurgan State University, Kurgan, Russia) Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Балакин П. Д. Механические передачи с адап¬тивными свойствами. Омск: ОмГТУ, 1996. 144 с.
2. Пат. 2029187 C1 РФ. Приводной блок зубчатой передачи / И. П. Абрамов; патентообладатель И. П. Абрамов. № 5030004/28; заявл. 28.02.1992; опубл. 20.02.1995. 6 с.
3. Полез. модель 221909 U1 РФ, МПК F16H 55/12. Составное зубчатое колесо / В. В. Смирнов, Г. Ю. Волков, К. В. Безгодов; патентообладатель ФГБОУ ВО Курганский гос. ун-т. № 2023123435; заявл. 11.09.2023; опубл. 29.11.2023. 9 с.
4. Пат. 1216494 A1 СССР, МПК F16H 1/28. Планетарная передача Ивачева Л. М. / Л. М. Ивачев. № 843718768; заявл. 29.03.1984; опубл. 07.03.1986. 4 с.
5. Пат. 2836493 C1 РФ, МПК F16H 55/12. Составное зубчатое колесо / Г. Ю. Волков, К. В. Безгодов; патентообладатель ФГБОУ ВО Курганский гос. ун-т. № 2024125523; заявл. 30.08.2024; опубл. 17.03.2025. 12 с.
6. Исследование конструкторско-технологических факторов, влияющих на функциональные свойства спиралевидных соединений деталей / И. И. Воячек, Д. В. Ко¬четков, Д. В. Лытаев, А. А. Грошев и др. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2022. № 3. С. 74 – 84.
7. ГОСТ 23360–78 (Межгосударственный стандарт). Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры. М.: Изд-во стандартов, 1978. 18 с.
8. ГОСТ 12080–66 (Межгосударственный стандарт). Основы валов цилиндрические. Основные размеры. Допускаемые крутящие моменты. М.: Изд-во стандартов, 1966. 7 с.

Eng

1. Balakin, P. D. (1996). Mechanical transmissions with adaptive properties. OmGTU. [in Russian language].
2. Abramov, I. P. (1995). Drive unit of a gear transmission (Russian Federation Patent No. 2029187 C1). [in Russian language].
3. Smirnov, V. V., Volkov, G. Yu., & Bezgodov, K. V. (2023). Composite gear wheel (Russian Federation Utility Model No. 221909 U1). [in Russian language].
4. Ivachev, L. M. (1986). Planetary gear (USSR Patent No. 1216494 A1). [in Russian language].
5. Volkov, G. Yu., & Bezgodov, K. V. (2025). Composite gear wheel (Russian Federation Patent No. 2836493 C1). [in Russian language].
6. Voyachek, I. I., Kochetkov, D. V., Lytayev, D. V., Groshev, A. A., et al. (2022). Study of design and technological factors affecting the functional properties of spiral joints of parts. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Tekhnicheskie nauki, (3), 74–84. [in Russian language].
7. Interstate Standard. (1978). Keyed joints with parallel keys. Dimensions (GOST 23360–78). Standards Publishing House. [in Russian language].
8. Interstate Standard. (1966). Cylindrical shaft ends. Basic dimensions. Permissible torques (GOST 12080–66). Standards Publishing House. [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).

DOI: 10.14489/hb.2026.07.pp.030-034

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-spravochnik-inzhenernyy-zhurnal

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/hb.2026.07.pp.030-034

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-spravochnik-inzhenernyy-zhurnal

Please specify the article DOI in the order comments.