СИСТЕМА СИНХРОННОГО ЗУБЧАТО-РЕМЕННОГО ПРИВОДА ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

SYNCHRONOUS TOOTH-BELT DRIVE SYSTEM FOR TECHNOLOGICAL MACHINES

Bakhadirov Gayrat Atakhanovich

Chief Researcher, Institute of Mechanics and Seismic Stability of Structures of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,

Uzbekistan, Tashkent

Nabiev Ayder Mustafaevich

PhD, head laboratory theory of mechanisms and machines, Institute of Mechanics and Seismic Stability of Structures of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,

Uzbekistan, Tashkent

Tsoi Gerasim Nikolaevich

Leading Researcher, Institute of Mechanics and Seismic Stability of Structures of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,

Uzbekistan, Tashkent

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены некоторые вопросы повышения надежности современных отжимных машин для снижения износа и частых поломок традиционных механических передач. Предлагается и анализируется использование зубчато-ременной передачи для повышения надежности и долговечности технологических машин. Описываются основные преимущества зубчато-ременного привода, такие как плавность работы, бесшумность, отсутствие необходимости в смазке, поглощение вибраций, а также высокая точность и постоянство передаточного отношения. Зубчато-ременный привод позволит существенно увеличить сроки службы отжимных машин и повысить эффективности их работы.

ABSTRACT

This article examines several aspects of improving the reliability of modern wringer machines to reduce wear and frequent failures of traditional mechanical transmissions. The use of a toothed belt drive to enhance the reliability and durability of process machines is proposed and analyzed. The key advantages of a toothed belt drive are described, including smooth operation, quiet operation, no need for lubrication, vibration absorption, and high precision and consistency of gear ratio. A toothed belt drive will significantly extend the service life of wringer machines and improve their efficiency.

Ключевые слова: отжимные машины; повышение надежности; зубчато-ременная передача; синхронная передача; ременной привод; зубчатый ремень; снижение вибрации.

Keywords: sammying machines; increased reliability; toothed belt transmission; synchronous transmission; belt drive; toothed belt; vibration reduction..

Современное производство предъявляет высокие требования к надежности и эффективности технологического оборудования. Отжимные машины, широко используемые в различных отраслях, напрямую зависят от бесперебойной работы своих приводных механизмов. Традиционно применяемые в этих машинах цепные и классические зубчатые передачи, несмотря на свою мощность, часто характеризуются повышенным уровнем шума, вибрации, а также требуют регулярного обслуживания и смазки, что приводит к внеплановым остановкам и росту эксплуатационных расходов.

В производстве кож и меха используют много различных валковых машин механической обработки полуфабрикатов при этом привод  этих машин обычно осуществляют ввиде цепных, ременных и шестеренчатых передач. Причем цепные и шестеренчатые передачи очень шумные и требует постоянные смазки маслами. Это приводит к загрязнению станка и снижает экологичнсть рабочих мест.

Следовательно, в настоящее время постепенно переходят на зубчато-ременные передачи, которые имеют ряд преимуществ по сравнению цепной и клиноременной передачи. Также двухсторонние зубчатые ремни обеспечивают синхронную передачу мощности с двух сторон позволяя вращать шкивы в разных направлениях и обслуживать сложные валковые приводы даже в ограниченном пространстве. Их ключевые преимущества включают высокий КПД, отсутствие проскальзывания, высокую точность позиционирования, устойчивость к высоким скоростям, а также бесшумность и отсутствие необходимости в смазке

Основные требования, предъявляемые к создаваемой машине: высокая производительность, надежность, технологичность, ремонтопригодность, минимальные габариты и масса, удобство эксплуатации, экономичность, техническая эстетика. Все эти требования учитывают в процессе проектирования и конструирования [1].

В основу методики работы над проектом в четырех стадиях проектирования (техническом предложении, эскизном, техническом проектах и рабочей документации) положено его деление на ряд последовательно решаемых задач. Это систематизирует работу над проектом; создается необходимая ритмичность его выполнения, которая обеспечивает своевременность как сдачи отдельных задач, так и зашиты проекта [1–3].

Материалы и методы. Валковая отжимная машина обрабатываемого материала состоит из валов 1 и 2, которые расположены горизонтально один над другим, станины 3, волокнистого материала 4, электродвигателя 5, зубчатого шкива 6, двухстороннего зубчатого ремня 7, зубчатого шкива 8, 15, 16, подшипников 9,10, 22, опор 11,12 верхнего вала 2, покрытий 13,14, рычагов 18,19, пружин 20,21, оси 17, 23 рычагов 18 и 19, звездочки 24, 27, цепь 26. Машина также содержит гайки 28,29,30,31,32,33, гидроцилиндр прижима 34,35 верхнего вала 2. Отжимной вал 1 установлен на подшипниках 36. Отжимной вал 2 установлен на двух сферических подшипниках 22 в опору 11 и может перемещаться вверх и вниз по пазу станины 3. Два рычага 18 установлены на двух подшипниках на оси 17, а два рычага 19 установлены на двух подшипниках 10 на оси 23 [4–6].

Электродвигатель 5 соединен с валом 2 с муфтой 25. Н валик муфты 25 установлена зубчатый шкив 24, двухсторонняя зубчатая ремень 26 огибает зубчатый шкив 24 и зубчатый шкив 27 на валу 1. Отжимной вал 1 покрыт войлочным покрытием 13, а отжимной вал 2 покрыт войлочным покрытием 14. На цапфу нижнего вала 1 установлен зубчатый шкив 6. На станине 3, над верхним валом 2 на установлены гидроцилиндры 34 и 35, которые нижними концами закреплены на опоры 11 и 12 верхнего вала 2.

На рисунке показана валковая машина с боковой стороны, где расположен механизм с двухсторонней зубчато-ременной передачей от нижнего отжимного вала к верхнему отжимному валу. Показан привод с боковой стороны валковой отжимной машины, когда между вращающимися отжимными валами 1 и 2 перемещается отжимаемый материал 4.

Валковая отжимная машина с приводом работает следующим образом [7–10].

Вращательное движение от электродвигателя 5 к нижнему валу 1 осуществляется через муфту 25 от двухстороннего шкива 24 к двухстороннему шкиву 27, установленный на нижний вал 1, двухсторонним зубчатым ремнем. 26.Ось 17 зубчатого шкива 8 крепится к двум рычагам 18 гайками 28, 29. Ось 23 крепится к двум рычагам 19 крепистя гайками 32,33. К цапфе вала 2 крепится зубчатый шкив 15 гайкой 31.

Рисунок. Схема валковой пары с зубчато-ременной передачей

Зубчатый шкив 27 крепится к отжимному валу 1 гайкой 36. А зубчатый шкив 24 крепится к оси муфты 25 гайкой 37.

Вращательное движение от нижнего отжимного вала 1 передается к верхнему отжимному валу 2 осуществляется следующим образом. На цапфе нижнего вала 1 зубчатая шкив 6, которая контактируется с двухсторонним зубчатым ремнем передает вращение зубчатым шкивам 8,15 и 16, которые установлены на осях 17, 23 и на цапфу отжимного вала 2.

При включении электродвигателя 5 вращение через муфту 25 зубчатого шкива 26 зубчатым ремне 26 передается зубчатому шкиву 27 установленного на цапфу вала 1. Далее вращение вала 1 через зубчатый ремень передается к зубчатому шкиву 8 затем к зубчатому шкиву 15 и наконец, к зубчатому шкиву 16.

При поступлении между валами 1 и 2 волокнистого материала 4 типа кожи или меха верхний отжимной вал 2 приподнимается, рычаги 18 и 19 поворачиваются относительно цапфы отжимного вала 2. При этом оси 17 и 23  удаляются от вертикальной оси поворота. Рычаги 18 и 19 при этом натягивают пружины 20 и 21. Это приводит к тому зубчатый ремень 17 будет находиться в постоянном натяжении.

При опускании верхнего отжимного вала вниз с опорой 11 и 12 рычаги 18 и 19 поворачиваются и приподнимаются вверх, вращаясь относительно оси вала 2 и также обеспечивает натяжение зубчатого ремня 7.

Данный привод с зубчато ременной передачей можно эффективно использовать и в других валковых машинах механической обработки кожполуфабрикатов и кожевых тканей меховых шкурок [11–14].

Привод с двухсторонним зубчатым ремнем валковой машины обеспечивает повышение эффективности по сравнению с цепными, клиноременными и шестеренчатыми приводами  [15–19].

Выводы.

1. В данной валковой машине внутренние зубья ремня работают с большим износом, чем наружные зубья, так как контактируются с зубчатыми шкивами. Поэтому, в данной валковой машине необходимо ремень периодически переворачивать, чтобы поменять внешние зубья на внутренние. Тогда износ наружных и внутренних зубьев будет равномерным и повысится ресурс ремня.

2. Повышается ресурс и синхронность работы верхнего и нижнего валов валковой машины по сравнению с цепными и клиноременными передачами.

3. За счет синхронности работы рабочих валов повысится качество обработки с устранением складок и смятия обрабатываемого волокнистого материала. Также за счет синхронности работы отжимных валов снижается износ покрытий отжимных валов. Что является повышением экономической эффективности валковой машины с двухсторонним зубчатым ременным приводом.

Финансовая поддержка. Работа выполнена при поддержке и за счет бюджетных средств Академии наук Республики Узбекистан и Института механики и сейсмостойкости сооружений имени М.Т.Уразбаева Академии наук Республики Узбекистан (за 2026 год).

Список литературы:

1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. Изд-е 2-е, перераб. и дополн. – Калининград: Янтар. сказ. 2002. – 454 с: ил., черт. – Б. ц.
2. Шевченко С.В. Исследование модифицированной зубчато-ременной передачи обрабатывающего центра / С. В. Шевченко, А. А. Муховатый, О. С. Кроль // Пром-Инжиниринг : труды VII всероссийской научно-технической конференции, Москва, Челябинск, Новочеркасск, Волгоград, Сочи, 17–21 мая 2021 года. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2021. – С. 16-21.
3. Баханович А.Г. Исследование напряженно-деформированного состояния приводных зубчатых ремней армированных конструкций // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия С. Фундаментальные науки. 2005. №10. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-napryazhenno-deformirovannogo-sostoyaniya-privodnyh-zubchatyh-remney-armirovannyh-konstruktsiy
4. Бахадиров Г.А. Техника и технология для обработки кожсырья / Г. А. Бахадиров, Г. Н. Цой, А. М. Набиев. – Новосибирск : Общество с ограниченной ответственностью "Сибирская академическая книга", 2023. – 214 с. – ISBN 978-5-605-05493-1. – EDN BPGDBU
5. Bahadirov G.A., Nabiev A.M., Tsoy G.N., Rakhimov F.R. Study of the zone between roller pairs for processing piece goods made of fibrous material. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Seriya Teknologiya Tekstil'noi Promyshlennosti. 2024, 2, pp. 164–171. DOI 10.47367/0021-3497_2024_2_164
6. Bahadirov G.A. et al. Determination of rational parameters of a device for leather feeding to the machining area. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(1 (122), 62–72. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.277393
7. Bahadirov G., Tsoy G., Nabiev A. Study of the efficiency of squeezing moisture-saturated products. Eureka: Physics and Engineering, (1), 2021, Pp. 86-96. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2021.001606
8. Amanov A.T. et al. A Study on the Pressure Mechanism Improvement of a Roller-Type Machine Working Bodies. Materials 2023, 16, 1956. https://doi.org/10.3390/ma16051956
9. Amanov A.T., et al. The Improvement of the Rheological Model of Leather. International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology, Vol. 13 (2023) No. 1, Indonesia. pages: 321-328. DOI:10.18517/ijaseit.13.1.17360
10. Amanov A.T. et al. Effect of Multilayer Processing of Semi-finished Leather Products. International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research (2022). DOI:10.18178/ijmerr.11.4.248-254
11. Nabiev A., Bahadirov G., Tsoy G., Rakhimov F. Research and improvement of a staking machine for processing elastic-viscous fibrous materials // International Journal of Modern Manufacturing Technologies, Vol. XVI, No. 3 / 2024, Pp. 8–20. https://doi.org/ 10.54684/ijmmt.2024.16.3.8
12. Bahadirov G., Nabiev A., Rakhimov F., Tsoy G. Study of working mechanisms of a technological machine for mechanical processing of viscous-elastic materials // AIP Conf. Proc. 23 December 2024; 3243 (1): 020009. https://doi.org/10.1063/5.0247389
13. Бахадиров Г.А., Набиев А.М., Рахимов Ф.Р., Мусиров М.У. Определение параметров цепного транспортирующего устройства валковой машины // Технология текстильной промышленности № 5 (407) 2023. – С. 168-174.
14. Набиев А.М. Привод с гибкой передачей для валов отжимной машины вертикального типа // Механика и технология. 2025. №3. https://cyberleninka.ru/article/n/privod-s-gibkoy-peredachey-dlya-valov-otzhimnoy-mashiny-vertikalnogo-tipa
15. Баханович А.Г. Зубчато-ременные передачи со сниженными показателями виброактивности и шумоизлучения // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия С. Фундаментальные науки. 2006. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/zubchato-remennye-peredachi-so-snizhennymi-pokazatelyami-vibroaktivnosti-i-shumoizlucheniya
16. Гуревич Ю.Е. Нагруженность передач гибкой связью // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. 2014. №2 (10). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/nagruzhennost-peredach-gibkoy-svyazyu
17. Борисенко Л.А. Принципы построения и классификация планетарных передаточных механизмов с гибкими связями // Вестник Белорусско-Российского университета. 2008. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/printsipy-postroeniya-i-klassifikatsiya-planetarnyh-peredatochnyh-mehanizmov-s-gibkimi-svyazyami (дата обращения: 27.02.2026).
18. Пожбелко В.И. Предельные тяговые свойства и законы трения растяжимых гибких тел в ременных передачах. Часть 1, 2 // Известия вузов. Машиностроение. 2011. №8. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/predelnye-tyagovye-svoystva-i-zakony-treniya-rastyazhimyh-gibkih-tel-v-remennyh-peredachah-chast-1-2
19. Семин И.Н. Установка для испытания ременных передач // Известия МГТУ. 2008. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ustanovka-dlya-ispytaniya-remennyh-peredach