Коростелёв Лев Васильевич

Как правило, фундаментальное открытие появляется на свет в достаточно сложной и запутанной форме. Его изложение первооткрывателем невольно воспроизводит ход мысли, пробиравшейся по некоему лабиринту накопленных знаний, прежде чем замаячил перед нею свет новой истины. Оно обременено множеством подробностей, которые подтолкнули автора к полученным выводам, насыщено математическими формулами и выкладками. Автор, словно перед судом присяжных, старательно излагает все известные ему факты и доказательства, чтобы убедить их вынести единственно верный, по его мнению, приговор. Наглядный пример тому — работы Х.И. Гохмана и E. Wildhaber’а.

И существует некий временной интервал, “период отстоя информации”, в течение которого успокаиваются судебные волнения, стираются случайные черты и истина предстает перед нами в совершенной простоте изложения, прозрачная, как основной закон зацепления в виде: nV = 0. Период этот тем дольше, чем серьезней открытие. И обычно лишь представителям следующих поколений удается донести простоту и значимость фундаментальных открытий предшественников до широкого научного сознания.

Но из этого правила встречаются редкие исключения. В истории науки известны ученые кеплеровского типа, обладавшие способностью по какому-то наитию постигать истину как бы сразу в последней инстанции. В своих публикациях они ведут читателя к результату по кратчайшей прямой и излагают материал столь просто и понятно, что приговор их представляется самоочевидным и обжалованию не подлежит. Такой счастливой способностью в полной мере обладал профессор Л.В. Коростелев, один из основоположников российской школы исследования пространственных зацеплений.

После непродолжительной работы в Ижевском механическом институте вернулся в Alma-Mater на роль доцента кафедры теории механизмов и машин. В 1964-м защитил докторскую диссертацию на тему “Геометрические и кинематические показатели несущей способности пространственных зацеплений”. В 1968-м ему присвоено звание профессора. В 1970-м был избран заведующим кафедрой. С 1971 года совмещал заведование кафедрой с обязанностями проректора по научной работе.

Опубликовал около сотни научных работ. Защитил авторскими свидетельствами свыше тридцати своих изобретений. Щедро делясь научными идеями, подготовил к успешной защите кандидатских диссертаций десять аспирантов. Среди его учеников были П.Д. Балакин и А.В. Верховский, ставшие затем докторами наук и заведовавшие кафедрами Омского Технического Университета и МИЭМа.

Погиб в автомобильной катастрофе 9 августа 1978 года.

Недолгий период его активной научной деятельности хронологически совпал с периодом бури и натиска в развитии теории зацеплений, когда в России в этой области работала целая плеяда блестящих исследователей во главе с Н.И. Колчиным и Ф.Л. Литвиным. Сотрудничая и соревнуясь друг с другом, они за считанные годы выстроили на стыке дифференциальной геометрии и механики машин изумительной красоты здание новой науки. И профессор Л.В. Коростелев заложил в его основание несколько краеугольных камней.

1. Показал, что несущую способность зубчатых зацеплений определяют, прежде всего, приведенная кривизна и скорость качения поверхностей зубьев в направлении, перпендикулярном линии контакта [1]. Вместе с суммарной длиной контактных линий эти два геометро-кинематических показателя составили тот комплекс, который стал общепризнанным критерием для оценки несущей способности и оптимизации параметров всех новых передач, создававшихся в России в 60 — 70-е годы.

2. Исследуя кривизну винтовых поверхностей, получил элементарные зависимости, связывающие главные радиусы кривизны и направление главных сечений с положением нормали к поверхности, и обнаружил ряд замечательных свойств этих поверхностей [2]. Для случая обработки винтовой поверхности объемным инструментом определил направление линии касания производящей и огибающей поверхностей и непосредственную связь между параметрами их индикатрис, что, в частности, позволяет с достаточной для практики точностью профилировать такой инструмент, не отыскивая уравнения его поверхности.

3. Применив полученные зависимости к исследованию пространственных зацеплений, обнаружил непосредственную связь между индикатрисами Дюпена взаимоогибаемых поверхностей и попутно определил угол между касательной к линии контакта и вектором скорости скольжения. Предложил способ построения индикатрисы поверхности приведенной кривизны по индикатрисе огибаемой поверхности без отыскания параметров огибающей. Связал кривизны взаимоогибаемых поверхностей уравнением, анализируя которое выявил целый ряд свойств, присущих пространственным зацеплениям с линейным касанием зубьев. Из этого же уравнения нашел угол, определяющий положение предельной нормали, и исследовал ее поведение. [3, 4].

4. Исследовал скорости перемещения линии контакта по поверхностям зубьев, а также удельное скольжение, как показатель, характеризующий износостойкость передач. Применив полученные результаты к исследованию ортогональной передачи с цилиндрическим червяком, показал, что в ее полюсе существуют неблагоприятные условия контакта, которые не могут быть улучшены никаким изменением формы профиля червяка [5].

5. Обнаружил аналог теоремы Виллиса для пространственных зацеплений, доказав, что в этом случае мгновенное передаточное отношение обратно отношению радиусов вращения точек, в которых общая контакт-нормаль к активным поверхностям пересекает две параллельные плоскости, проходящие через оси колес [6].

6. Показал, что если поверхности зубьев образованы эвольвентным геликоидом в одно- или двухпараметрическим огибании при постоянном отношении угловых скоростей заготовки и инструмента, то в такой передаче мгновенное передаточное отношение сохраняется строго постоянным и не зависит от взаимного положения осей колес. Тем самым был снят вопрос о кинематической чувствительности к любым погрешностям сборки любой передачи с локализованным контактом зубьев, нарезанных эвольвентным инструментом [7]. Одновременно были открыты возможности для синтеза механизмов с изменяющимся в широких пределах взаимным расположением осей [8], в том числе передач со «смешанным» контактом активных поверхностей, т.е. с контактом, тем более близким к линейному, чем точнее собрана передача [9].

7. Внес существенный вклад в развитие методов синтеза пространственных зацеплений с помощью винтового производящего колеса (ВПК), т.е. такого зуборезного инструмента, винты относительного движения которого в обоих станочных зацеплениях совпадают между собой, чем обеспечивается сопряженность колес обрабатываемой передачи. Показал, что если придать ВПК жесткую неконгруэнтную пару производящих поверхностей, то такая пара образует строго сопряженное зацепление с точечным контактом [10]. Доказал, что при придании ВПК пары производящих кривых их конгруэнтность обеспечивает линейный, а соприкасание — точечный контакт обработанных поверхностей, и при этом в передаче обеспечивается постоянство удельного скольжения [11]. Выявил те частные случаи ВПК, в которых винтовое движение инструмента можно свести к чисто поступательному или вращательному, что упрощает кинематику и повышает жесткость зубообрабатывающего станка [12]. Использовал ВПК для технологического синтеза передач с винтовым движением одного или обоих звеньев [13].

8. Распространил понятие червячной передачи общего вида на передачи с цилиндрическим, глобоидным, коническим или плоским червяками. Обнаружил на поверхности зацепления такой передачи пару сопряженных линий, в каждой точке которых вектор относительной скорости касается винтовой линии червяка, и поэтому она может быть принята в качестве расчетной точки касания начальных поверхностей [14]. Наличие таких аналогов осей зацепления, положение которых в пространстве не зависит от формы осевого профиля червяка, упрощает исследование известных, например, модифицированных глобоидных передач [15], и облегчает синтез новых разновидностей червячных передач, например, с двумя зонами зацепления [16].

9. Среди множества его изобретений наиболее интересной представляется идея создания зубчатых и червячных передач с линией мгновенного контакта активных поверхностей в виде замкнутой кривой, периметр которой уменьшается в процессе зацепления. В таких передачах смазка оказывается заклиненной внутри этой кривой и начинает играть роль третьего тела, передавая нагрузку с зуба на зуб и распределяя ее по всей площади, ограниченной замкнутым контуром, а принудительное выдавливание смазки через сжимающийся периметр замкнутого контура обеспечивает жидкостный характер трения между активными поверхностями [17].

Он ушел до боли рано. Результаты его исследований опубликованы в статьях и докладах, разбросанных по различным журналам и сборникам. Он не успел написать монографию. Ни одной из своих работ он не опубликовал за рубежом. Все это мало способствует знакомству с его научным наследием новых поколений исследователей, тем более за границами России. А изучать его нужно хотя бы для того, чтобы не открывать заново Америк на уже исследованной им территории, не искать численными методами решение тех вопросов, ответ на которые непосредственно вытекает из обнаруженных им общих закономерностей, находить в его работах зерна дальнейших исследований, и наконец, для того, чтобы учиться у него простоте и ясности изложения мысли.

Материал подготовлен ст. науч. сотр. Лагутиным С.А.

Опубликовано:  Лагутин С.А. Профессор Л.В. Коростелев. // Передачи и трансмиссии, 1997, №2, C.34-37

Список публикаций проф. Коростелёва Л.В.:

1. Коростелев Л.В. Кинематические показатели несущей способности пространственных зацеплений // Изв.ВУЗов. Машиностроение. 1964. № 10. С.15-34.

2. Коростелев Л.В. Кривизна винтовых поверхностей // Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1965. № 7. С.17-21.

3. Коростелев Л.В. Кривизна взаимоогибаемых поверхностей в конических зацеплениях // Изв.ВУЗов. Машиностроение. 1963. № 11. С.17-22.

4. Коростелев Л.В. Кривизна поверхностей зубьев в пространственных зацеплениях // Теория машин и механизмов. Вып. 98-99. – М.: Наука. 1964. С. 151-163.

5. Коростелев Л.В. Особенности зацепления в полюсе червячной передачи // Машиноведение. 1967. № 2. С.41-45.

6. Коростелев Л.В. Мгновенное передаточное отношение в пространственных зацеплениях // Теория передач в машинах. – М.: Машиностроение. 1970. С. 39-40

7. Коростелев Л.В., Ясько В.В. Изготовление зубчатых передач, нечувствительных к погрешностям монтажа // Машиноведение. 1968. № 5. С. 50-53.

8. Коростелев Л.В. Образование зубчатых передач с переменным расположением осей колес // Машиноведение. 1972. № 4. С. 46-50

9. Коростелев Л.В. и др. Синтез зубчатых передач со «смешанным» контактом рабочих поверхностей // Механика машин. Вып.45. – М.: Наука. 1974. С.85-88.

10. Коростелев Л.В. Элементы синтеза пространственных зацеплений с помощью винтового производящего колеса // Механика машин. Вып.31-32. – М.: Наука, 1972. С.21-25.

11. Коростелев Л.В., Борисов В.Д., Растов Ю.И. Синтез пространственных зацеплений с линейным и точечным касанием зубьев при простейших движениях производящих поверхностей // Механика машин. Вып.45. – М.: Наука. 1974. С.5-10.

12. Коростелев Л.В., Борисов В.Д., Растов Ю.И. Об удельном скольжении в пространственных зацеплениях, образованных двумя производящими кривыми // Теория механизмов и машин. Вып.18. Харьков: Вища школа. 1975. С.137-141.

13. Коростелев Л.В., Лагутин С.А., Растов Ю.И. Кинематика станочного зацепления при обработке колес, передающих винтовое движение // Машиноведение. 1977. № 4. С. 68-73.

14. Коростелев Л.В., Балтаджи С.А., Лагутин С.А. Сопряженные линии зацепления червячной передачи общего вида // Машиноведение. 1978. № 5. С. 49-56.

15. Коростелев Л.В., Федоров Н.Н. Метод исследования модифицированных глобоидных передач // Машиноведение. 1970. № 6. С. 47-51.

16. Коростелев Л.В., Балтаджи С.А., Лагутин С.А. Червячные передачи с двумя зонами зацепления // Теория передач в машинах. – М.: Наука. 1973. С.15-20.17. Коростелев Л.В., Лагутин С.А. Синтез зубчатых передач с замкнутой линией контакта // Машиноведение. 1969. № 6. С. 44-50.