Зубчасте зачеплення черв’ячної передачі

Изобретение относится к области машиностроения, в частности - к червячным передачам. Известно, что в червячной передаче КПД относительно низкий, что ухудшает тепловой режим работы и другие эксплуатационные показатели (Зубчатые передачи. Справочник / Под ред. Е.Г. Гинзбурга. 2 - е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1980. - С.136). Причиной появления указанного недостатка является относительное скольжение витков червяка и зубьев колеса в зацеплении, величина которого тем выше, чем больше радиус к вектору скорости относительного скольжения. Известно также, что для повышения эксплуатационных свойств червячной передачи используют различные технологические приемы, в том числе связанные с модификацией профиля по типу и (Там же, с.139), хотя производство таких передач связано с определенными трудностями. Данное изобретение устраняет указанные недостатки следующим путем. 1. Поскольку радиус, а вместе с ним и скорость относительного скольжения у головки червяка больше, чем у ножки, для уменьшения трения предпочтительно уменьшить площадь поверхностей витка на больших радиусах червяка и увеличить на меньших радиусах, для чего предлагается угол профиля у головки уменьшить на 0,1 - 50% по сравнению с исходным на делительном диаметре, а у ножки увеличить в аналогичных пределах. При этом обеспечивается дополнительный эффект, связанный с действием клина, поскольку предлагаемая форма профиля, за счет перераспределения сил от вершины к ножке, исключает защемление витка червяка в межзубой впадине колеса. 2. Новая форма профиля связана с исходным контуром, поэтому выполнена как у червяка, так и у з уба колеса, поскольку она позволяет применить более простую технологию изготовления, соответствующую и типам, и затыловать фрезу, что не делают у типа. Воспроизведение профиля возможно по различным кривым 2 - го порядка с плавно изменяющимся радиусом кривизны (например эвольвенте) либо по ломанной линии с плавно изменяющимся наклоном хорд. Предлагаемое исполнение профилей показано на чертеже. На фиг.1 показана эвольвентная модификация боковой стороны исходного контура с разверткой от вершины зуба. При этом исходный контур связан с системой модификация боковой стороны исходного контура с разверткой от ножки зуба. При этом исходный контур с профилем связан с системой координат величины ось которой совмещена с осью симметрии зуба, а ось совмещена с делительной прямой контура. На делительной прямой профиль имеет исходный угол который за счет эвольвентной модификации уменьшен у вершины до величины а у ножки увеличивается до величины С эвольвентой радиуса связана система координат начало которой отстоит от системы координат на расстоянии и На фиг.2 показана эвольвентная координат эвольвента делительной как и в предыдущем случае, а задана углами профиля на прямой и у ножки радиусом развертки и координатами центра и Расчетами установлено, что для исходного контура с модулем 3мм эвольвента радиуса 1150мм и координатами центра с разверткой от вершины зуба обеспечивает углы профиля у вершины 18°24', а у ножки 20°32'25", что перераспределяет соотношение участков с повышенной и пониженной скоростями скольжения как 0,85 : 1,15, по сравнению с исходным профилем, имеющим соотношение 1 : 1. При этом на 20 - 25% снижается тепловыделение и в таких же пределах повышается КПД передачи. Определение радиуса и координат и составляет ноу ха у данного изобретения. Выполнение боковой стороны червяка вогнутой по эвольвенте, а зуба колеса - адекватно выпуклым в средней части, соответствует критерию техническое решение, связь параметров эвольвенты с перераспределением тепловой нагрузки трения от вершины к ножке профиля не использовалась ранее в известных те хнических решениях, что соответствует критерию новизна, она не вытекает автоматически из известных решений, что соответствует критерию неочевидности. Реализация предложенного решения возможна в условиях обычного производства и обеспечивает положительный эффект от повышения КПД, таким образом, совокупность предлагаемых признаков соответствует изобретательскому уровню. Эффективность предлагаемых вариантов использования бокового профиля заключается в повышении КПД, что уменьшает износ и энергетические затраты на 10 - 20% по сравнению с базовым вариантом. Экономический эффект зависит от передаваемой мощности и может составить от 0,1 до 10млн.руб. в год на каждый червячный редуктор, что при годовой потребности в подобных редукторах около 10тыс. штук, составит свыше 100млрд.руб. На фиг.3 показано вогнутое исполнение боковой стороны профиля по хордам, углы наклона которых плавно уменьшаются к вершине до а у ножки плавно увеличивается в таких же пределах до Число прямолинейных участков может быть от 2 до где - число зубьев червячной фрезы, нарезающей данное колесо, - коэффициент перекрытия зубьев колеса зубьями фрезы. Преимуществом такого варианта по сравнению с предыдущими является возможность произвольного варьирования модификациями по всей длине профиля, а также более простое изготовление. По аналогии с предыдущим вариантом, предлагаемое техническое решение является новым, поскольку параметры ломанной линии бокового профиля предусматривают перераспределение тепловых нагрузок трения от вершины к ножке витка червяка не известно из други х источников и не вытекает автоматически из предыдущи х вариантов, что соответствуе т изобретательскому уровню. На фиг.4 показан общий случай исполнения боковой стороны профиля по произвольной кривой переменного радиуса кривизны, плавно изменяющегося от до и как в сторону увеличения, так и уменьшения, при которых углы профиля на вершине уменьшаются по сравнению с исходным до а у ножки увеличиваются от до в таких же пределах. Плавное варьирование радиуса кривизны еще больше расширяет возможности модификаций профиля вдоль боковой поверхности, для минимизации трения скольжения. Как и в предыдущи х вариантах, новизна и неочевидность предлагаемого технического решения соответствует изобретательскому уровню. В настоящее время МП "Фирма ЧМ" разработала предлагаемый вариант модификаций профиля червячных редукторов, который будет изготовлен в 1995г. на Киевском НИИ редукторостроения. Совокупность приведенных данных подтверждает целесообразность широкого внедрения данного технического решения, поскольку переход от прямолинейного исходного контура к вогнутому модифицированному технически возможен в условиях современного производства и обеспечивает положительный эффект за счет перераспределения скоростей скольжения и исключения заклинивания витков червяка во впадине зубьев червячного колеса. Учитывая его новизну и неочевидность, оно может быть признано изобретением.