Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putej soobŝeniâVestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putej soobŝeniâВестник Ростовского государственного университета путей сообщения0201-727X36307710.46973/0201-727X_2025_2_96Mechanical engineeringМашиностроениеResearch ArticleAnalysing the self-alignment of cylindrical gear wheels with arch teethАнализ самоустановки колес цилиндрических передач с арочными зубьямиSyzrantsevV. N.СызранцевВ. Н.

Doctor of Engineering Sciences, Professor, Honoured Worker of Sciences of the Russian Federation, Professor

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель наук РФ, профессор

syzrantsevvn@tyuiu.ruSyzrantsevaK. V.СызранцеваК. В.

Doctor of Engineering Sciences, Associate Professor

доктор технических наук, доцент

kv.syzr@gmail.comSerdyukI. S.СердюкИ. С.

Postgraduate Student

аспирант

serdyuk.ivan.98@mail.ruTyumen Industrial University, Chair "Machines and Equipment of Oil and Gas Industry"Тюменский Индустриальный университет, кафедра машин и оборудования нефтяной и газовой промышленностиTyumen Industrial University, Chair "Machines and Equipment of Oil and Gas Industry"Тюменский индустриальный университет, кафедра машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности150420252NO2 (2025)№2 (2025)9610528122025Copyright ©; 2025, Syzrantsev V.N., Syzrantseva K.V., Serdyuk I.S.Copyright ©; 2025, Сызранцев В.Н., Сызранцева К.В., Сердюк И.С.2025Syzrantsev V.N., Syzrantseva K.V., Serdyuk I.S.Сызранцев В.Н., Сызранцева К.В., Сердюк И.С.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://journal-vniispk.ru/0201-727X/article/view/363077

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.

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 geararc teethself-alignmentцилиндрическая передачаарочные зубьясамоустановкаЛагутин 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.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.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.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/M13068.2015.13.2.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.Jiang Y. Contact ratio calculation of involute arc gear device / 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.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. – Vol. 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.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.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.Гришко В. А. Повышение износостойкости зубчатых передач / В. А. Гришко. – Москва: Машиностроение, 1977. – 232 с.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.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.