Зубчаста передача

Зубчаста передача, яка складається з ведучого і веденого зубчастих коліс, розділених двома кільцевими канавками на три однакових вінці, з розташованими на них евольвентними зубами, що знаходяться між собою в зачепленні, яка відрізняється тим, що на ділянках зубів ведучого і веденого зубчастих коліс, що знаходяться від торців на відстані bm, а також посередині зубів виконані по три кільцевих канавки глибиною t і шириною відповідно c1 і c2, у зв'язку з чим ведуче і ведене зубчасті колеса є чотиривінцевими, причому ліві та праві вінці вказаних зубчасти х коліс мають ширину відповідно bm1 та bm2, а середні вінці даних зубчастих коліс характеризуються шириною bс1 та bс2, крім того, параметри bm, t, c1, c2 , bm1 , bm2, bс1 та bс2 знаходяться з наступних відношень: bm=(0,1…0,15)bw; 1,25h≤t≤1,5h; c1=3,5…7 мм; c2=(c2+1,5…3) мм; bm1= bm-c 1/2; b m2= bm-c2 /2; Корисна модель відноситься до галузі машинобудування. Відома зубчаста передача, що складається з ведучого і веденого зубчасти х коліс з розташованими на них евольвентними зубами , які шляхом взаємодії між собою здійснюють передачу обертання і корисного навантаження від одних валів іншим валам машин і механізмів [1]: Кудрявцев В.Н., Державец Ю.А., Глухарев Е.Г. Конструкции и расчет зубчатых передач редукторов. - Л.: Ма шиностроение, 1971. - 328с. Недоліками відомої зубчастої передачі є висока жорсткість зачеплення, яка не дозволяє компенсувати концентрацію навантаження на торцевих ділянках зубів, обумовлену пружними деформаціями стиску, вигину та крутіння зубців і елементів зубчасти х передач, а також не точним монтажем, помилками виготовлення зубчастих коліс та експлуатаційними факторами. Найбільш близькою по технічній сутності до пропонованого рішення є зубчаста передача, що складається з ведучого і веденого зубчастих коліс, розділених двома кільцевими канавками на три однакових венця, з розташованими на них евольвент ними зубами, які знаходяться між собою в зачепленні [2]: Декл. патент №7387 на корисну модель. Україна. Зубчаста передача / Попов О.П., Медведовський О.М. - u20041210094; Заявл. 08.12.04; Опубл. 15.06.05. Бюл. №6. Недоліком вказаної зубчастої передачі, не дивлячись на підвищення податливості зачеплення та зниження концентрації навантаження на торцевих ділянках зубів, як і раніше є відносно висока жорсткість зубів, що не дозволяє покращити показники ефективності роботи передачі. Задача корисної моделі - суттєве підвищення податливості зубчастого зачеплення, що спрямоване на повне усунення концентрації навантаження на торцевих ділянках зубів і суттєве підвищення ефективності роботи зубчастої передачі. Для рішення задачі в зубчастій передачі, яка складається з ведучого і веденого зубчастих коліс, розділених двома кільцевими канавками на три однакових венця, з розташованими на них евольвентними зубами, що знаходяться між собою в зачепленні, відрізняється тим, що на ділянках зубів ведучого і веденого зубчасти х коліс, що знаходяться від торців на відстані bm ,а також посередині зубів виконані по три кільцевих канавки глибиною t і шириною відповідно C1 і C2 , у зв'язку з чим ведуче і ведене зубчасті колеса являються чотирьохвенцовими, причому ліві та праві венці вказаних зубчастих коліс мають ширину відповідно 2 2 m m1 m 1 m2 m (19) UA (11) 26489 (13) U b - 2(b m + C1) b - 2 (bm + C 2 ) b C1 = w ; ; bC2 = w ; 2 2 де bw - ширина зубчастих коліс; h=2,25m - висота зубів; m - модуль зачеплення. 3 26489 4 bm1 та bm2 , а середні венці даних зубчастих коліс внює bm1 , а також два середніх венці 4, причому характеризуються шириною bc1 та bc2 , крім того, довжина bc1 кожного з середніх венців більше параметри bm , t , C1 , C2 , bm1 , bm2 , bc1 та bc2 знаходяться з наступних відношень: bm = (0 .1K0 .15 )b w ;1 .25h £ t £ 1 .5h; с1 = 3,5 K7мм; С 2 = С2 + 1 5 K3 мм; bm 1 = b m - C1 / 2; b m2 = b m - C 2 / 2; , b w - 2(b m + C1 ) b - 2(b m + C 2 ) b C1 = ; bC 2 = w ; 2 2 де bw - ширина зубчастих коліс; h = 2,25m висота зубів; m - модуль зачеплення. Зіставлюваний аналіз з прототипом показує, що зубчаста передача яка заявляється, відрізняється тим, що на ділянках зубів ведучого і веденого зубчастих коліс, що знаходяться від торців на відстані bm ,а також посередині зубів виконані по довжини bm1 . Наявність венців 3 і 4 здійснена за допомогою трьох кільцевих канавок 5, що мають ширину C1 та глибину t . Ведене зубчасте колесо, як і ведуче, являється також чотирьохвенцовим. Воно має ліві та праві венці 6, а також середні венці 7. Всі венці веденого зубчастого колеса віддалені один від одного трьома кільцевими канавками 8 шириною C2 , причому три кільцевих канавки глибиною t і шириною відповідно C1 і C2 , у зв'язку з чим ведуче і ведене зубчасті колеса являються чотирьохвенцовими, причому ліві та праві венці вказаних зубчастих коліс мають ширину відповідно bm1 та bm2 , а середні венці даних зубчастих коліс характеризуються шириною bc1 та bc2 , крім того, параметри bm , t , C1 , C2 , bm1 , bm2 , bc1 та bc2 знаходяться, виходячи зі знайдених відношень. Порівняння заявленого технічного рішення не тільки з прототипом, але й з іншими технічними рішеннями, не виявило в них ознак, які відрізняють технічне рішення, що заявляється від прототипу, що дозволяє зробити висновок про відповідність критерію "винахідницький рівень". На Фіг.1 приведена одноступінчата циліндрична зубчаста передача зовнішнього зачеплення, на Фіг.2 - епюра питомого тиску на одиницю довжини зуба при відсутності кільцевих канавок, а на Фіг.3 епюра питомого тиску при наявності трьох кільцевих канавок для чотирьохвенцового ведучого (веденого) зубчастого колеса. У відповідності з Фіг. 1-3 маємо наступні позначення: w1,w 2 - кутові швидкості ведучого та веденого зубчастих коліс; bw - ширина зубчастих коліс; C1 , C2 - кільцеві канавки, виконані відповідно на ведучому та веденому зубчасти х колесах; t - глибина кільцевих канавок; bm1 , bm2 - ширина лівого та правого венців ведучого та веденого зубчастих коліс; bc1 та bc2 - ширина середніх венців зубчасти х коліс; h - висота зуба; qmax, qmin, q(x) максимальне, мінімальне та середнє значення питомого тиску; j (q), j1(q) - криві змінення питомого тиску за довжиною зубів при одновенцовому та чотирьохвенцовому ведучому (веденому) зубчастому колесі; z, x - поточні координати. Зубчаста передача складається з ведучого 1 і веденого 2 зубчастих колес з розташованими на них евольвентними зубами. При цьому ведуче зубчасте колесо є чотирьохвенцовим, так як має ліві та праві венці 3, довжина кожного з яких дорі ширина кільцевих канавок C2 більше ширини кільцевих канавок C1 , що відносяться до ведучого зубчастого колеса. В силу нерівності між параметрами C1 , C2 , беручи, що C1 bm2 , а bc1 > bc2 . Осі 9 та 10 являються осями обертання ведучого та веденого зубчастих коліс, а ось 11 уявляє собою ось симетрії зубчастої передачі. Зубчаста передача працює наступним чином. При роботі двигуна, приєднаного за допомогою вала до ведучого зубчастого колеса 1,останнє набирає кутову швидкість w1 . У зв'язку з цим евольвентні зубці, що належать лівим та правим 3, а також середнім венцям 4, діють на аналогічні зубці, розташовані на лівому і правому 6 та середніх венцях 7, в результаті чого вказане колесо починає обертатися з кутовою швидкістю w 2 , приймаючи при цьому корисне навантаження. В процесі експлуатації зубчастої передачі робочі поверхні евольвентних зубців, що належать чотирьом венцям ведучого зубчастого колеса, обкатуються з ковзанням по відповідним робочим поверхням евольвент них зубців, розміщених на чотирьох венцях веденого зубчастого колеса. При цьому податливість зубців кожного з венців, що належать до ведучого та веденого зубчастим колесам, суттєво вища податливості зубців, які не розділені відносно один одного кільцевими канавками. У зв'язку з цим, як показали виконані розрахунки з використанням метода кінцевих елементів (МКЕ), для суцільних зубців, тобто не розділених відносно один одного кільцевими канавками (див. Фіг.2), відношення максимального питомого навантаження qmax до мінімального питомого навантаження qmin знаходиться в межах qmax / qmin 1,3 K16 . = , Таким чином, очевидна концентрація навантаження на кінцевих ділянках зубців. Вказана концентрація навантаження особливо спостерігається в ти х випадках, коли довжина зубців перевищує діаметр ділильного кола ведучого зубчастого колеса. При наявності кільцевих канавок відношення максимального питомого навантаження незначно 5 26489 перевищує одиницю, тобто qmax / qmin = 102K1,06 , (див. Фіг.3). З ура хуванням чотирьох венців, що відносяться до ведучого та веденого зубчастим колесам, зниження концентрації навантаження на торцевих ділянках зубців складає 1,6/1,06=1,51 та 1,6/1,02=1,57, тобто в середньому (1,51+1,57)/2=1,54 рази. Вказане зниження концентрації навантаження обумовлено високою податливістю зубів кінцевих ділянок зубців, що належать лівим та правим венцям, в поєднанні з достатньою податливістю зубів, розташованих на середніх венцях зубчасти х коліс. Крім того, як показали розрахунки, пропонована конструкція зубчастої передачі достатньо ефективна при роботі на кручення. При передачі крутячого моменту внаслідок високої податливості лівих та правих венців, тобто кінцевих ділянок зубців, закручення ободів зубчастих коліс в межах їхньої ширини зменшується приблизно в 1,23...1,31 рази в порівнянні з суцільними зубцями, а це ефективно впливає на працездатність зубчастої передачі. Пропоноване технічне рішення дозволяє достатньо ефективно зменшити вплив помилок виготовлення зубців на навантажувальну здібність зубчасти х передач. Сказане відноситься, в першу чергу, до помилок виготовлення зубців, що проявляються в непаралельності твірних їх бокових поверхонь. Комп’ютерна в ерстка О. Рябко 6 Помилки монтажу, що призводять до перекосу зубців відносно один одного, а також роз центрування осей валів зубчастих коліс, також достатньо ефективно компенсуються пропонованою зубчастою передачею. Як показали попередні розрахунки, навантажувальна здатність зубчастих передач по контактним напруженням з урахуванням чотирьохвенцових зубчастих коліс збільшується приблизно на 25...33% за рахунок високої податливості як правих і ліви х, так середніх венців. Крім того, при вході та виході зубців з зачеплення суттєво знижується вплив ударних навантажень на роботу передачі внаслідок високої податливості зубів зубчасти х венців і відсутності концентрацій навантаження на торцевих ділянках зубців. Економічний ефект від застосування пропонованого технічного рішення варто очікувати за рахунок суттєвого підвищення навантажувальної здатності, терміна придатності та ефективності роботи, пов'язаних з усуненням концентрації навантаження на торцевих ділянках зубців та підвищенням їх податливості. Суспільна користь запропонованого технічного рішення є в покращенні віброакустичних характеристик передачі, в тому числі і при перекосах осей валів зубчастих колеса, за рахунок зниження шуму і вібрації (промсанітарія) внаслідок чотирьохвенцових зубчасти х коліс. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601