Зубчасте зачеплення

Зубчасте зачеплення, яке складається із ведучого і веденого зубчастих коліс з розташованими на них евольвентними зубами, які знаходяться 3 ваних зубів, причому кут b визначається з виразу b = 5D S / 8 D h , де DS = 0,005 ... 0,010 мм - величина зменшення товщини вершин кожного із зубів внаслідок модифікації; Dh = 0,5m ; m - модуль зачеплення. Зіставлюваний аналіз із прототипом показує, що зубчасте зачеплення яке заявляється відрізняється тим, що евольвентні бічні профілі голівок зубів на відстані Dh від вершин зубів замінені прямолінійними ділянками, які характеризуються кутом b , розташованим між дотичною, яка проведена через точку переходу евольвенти в пряму лінію і цією прямою лінією, яка являє собою бічний профіль модифікованих зубів, причому кут b визначається з виразу b = 5D S / 8 D h , де Dh величина зменшення товщини вершин кожного із зубів. Порівняння технічного рішення, що заявляється, не лише з прототипом, але і з іншими технічними рішеннями в даній області техніки, не виявило в них ознак, які б відрізняли технічне рішення, що заявляється, від прототипу, а це дозволяє зробити висновок про відповідність критерію „винахідницький рівень". На Фіг. зображено спряження продольно модифікованих зубів ведучого і веденого зубчастих колес (на Фіг. не зображені) в полюсі зачеплення. Тут d1, d2 - діаметри ділильних кіл ведучого і веденого зубчастих колес; da1 da2 -діаметри кіл вершин зубів; db1 , db2 - діаметри основних кіл; df1, df2 діаметри кіл западин зубів; ha - висота голівки зуба; hf - висота ніжки зуба. Зубчасте зачеплення складається із зуба 1 ведучого зубчасто го колеса з евольвентними бічними профілями 2 та З, які на ділянках 4 та 5 замінені на прямі лінії 6 та 7, і зуба 8 веденого зубчастого колеса з евольвентними бічними профілями 9 то. 10, ділянки яких 11 та 12 також замінені прямими лініями 13 та 14. Заміна ділянок евольвент прямими лініями призводить к зменшенню товщин вершин зубів з кожної із сторін на величину D= 0,0025... 0,0050 мм. Висота ділянок голівок S/2 зубів, в межах яких бічні профілі являють собою прямі лінії, дорівнює Dh = 0,5m . Параметри модифікації зубів DS і Dh обрано з урахуванням отримання кута b такої величини, при якій в кожному конкретному випадку забезпечується приблизно рівні значення контактних напружень на вході, ви ході із зачеплення та в полюсі зачеплення. Вказана рівність контактних напружень визначається виходячи із наступного виразу: b = 5 DS / 8 Dh . Вираз для кута b отриманий в результаті виконаних досліджень і розрахункових даних по визначенню максимальних контактних напружень на вході і виході зубів із зачеплення та в полюсі зачеплення. Для зображення дотичної t - t необхідно через точку k1, в рівній мірі сказане відноситься і до точки k2, яка характеризує перехід евольвенти, наприклад, 2, в пряму лінію 6, провести нормаль n - n, у зв'язку з чим вказана дотична t - t буде перпендикулярна до нормалі n - n. 3839 4 Зубчасте зачеплення працює наступним чином. В результаті обертання ведучого зубчастого колеса з кутовою швидкістю w1 , зуб 1, який належить цьому колесу і який має контакт в полюсі зачеплення (точка p) з зубом 8 веденого зубчастого колеса, почне впливати на цей зуб так, що ведене зубчасте колесо почне рухатись з кутовою швидкістю w 2 . При цьому евольвент ний профіль 2 голівки зуба 1 буде обкочуватись із ковзанням по евольвентному профілю 9 ніжки зуба 8 до тих пір, доки вказана пара зубів не вийде із зачеплення. Останньою точкою контакту, яка характеризує вихід вказаних зубів із зачеплення, буде точка k0 у випадку відсутності модифікації зубів, яка належить евольвенті 2. В точці k0 замість моделі контакту двох циліндрів з радіусами r 1 = r N1 та r 2 = r N2 , яка має місце в точці р (в полюсі зачеплення), спостерігається модель контакту полуциліндра з циліндром. Однак з урахуванням допуску у „-" на діаметри da1 та da2 вершин зубів полуциліндр переходить в сегментоід, у зв'язку з чим в якості розрахункової виступає модель контакту з сегментоидом. З цієї причини на вході або на виході зубів із зачеплення виникають, як вже вказувалось раніше, великі контактні напруження, які перевищують напруження в полюсі зачеплення в 2...2,5 рази. При заміні ділянок 4, 5, 11 та 12 евольвентних кривих 2, 3, 9 та 10 прямими лініями відповідно 6, 7, 13 та 14 положення точок контакту k0 змінюється. При виході зубів із зачеплення останньою точкою їх спряження буде точка k1. Якщо розглядати вхід зубів у зачеплення, то початковою точкою контакту буде точка k2. В точці k1 у якості розрахункової виступає модель контакту двох напівпросторів, які обмежені поверхнями, одна з яких є криволінійно прямолінійною(спряжені друг с другом профілі 2 та б), а інша - криволінійною (евольвентний профіль 9). Сказане відноситься і до точки k2 при вході зубів у зачеплення. Таким чином, з урахуванням продольно!' модифікації зубів маємо як на вході так і на виході їх із зачеплення більш сприятливу контактну взаємодію поверхонь зубів друг с другом, яка призводить до зниження напружень у вказаних точках до величин напружень в полюсі зачеплення. Для оцінки ефективності продольно!' модифікації, що розглядається, звернемось до роботи [3]: Романовский Г. Ф., Попов А. П., Алексеенко В. В. Контактная прочность продольно модифицированных эвольвентных зубьев // 36. тр удов Междунар. науч.-те хн. конф. „Современное состояние производства и метрология зубчатых передач". Харьков, 2003. - С. 69 - 76. В роботі [3] при силі Fn = 2.104 Ц яка діє на зуби, модулі пружності матеріалів E1, = Е2 = Е = 2,1.106 МПа, коефіцієнті Пуасона n 1 = n 2 = n = 0,3 , куті нахилу b = 10 - 3 рад, приведеному радіусі кривизни зубів в полюсі зачеплення r пр = 28,5 мм, радіусі кривизни r 2 = 85,5 мм профілю 9 в точці k2, довжині зубів b = 150 мм та допуску D = 0,10 5 3839 6 мм на діаметр кола вершин зубів визначені мактобто вони перевищують напруження в полюсі симальні контактні напруження s K та s H в точках зачеплення s H = 414 МПа в 958 / 414 = 2,617 рази. k2 та p, які відповідно дорівнюють: s K = 366 МПа Економічний ефект від впровадження технічта s H = 414 МПа. ного рішення слід очікувати за рахунок підвищення З даного прикладу очевидно, що напруження навантажувальної здатності по контактним напруженням та ефективності роботи зубчастого зачеппри вході зубів в зачеплення s K = 366 МПа менлення. ше, внаслідок наявності продольно!' модифікації Суспільна користь технічного рішення, що зазубів, напружень s H = 414 МПа в полюсі зачепявляється, враховуючи вирівнювання контактних лення в 414 / 366 = 1131 раза При відсутності про, напружень по висоті зубів та більш плавного входу дольно!' модифікації зубів напруження на вході їх у зачеплення, полягає в покращенні віброакустичних характеристик зачеплення внаслідок знизубів у зачеплення s K = 958 МПа [3], ження гаму та вібрації (промсанітарія). Комп’ютерна в ерстка М. Клюкін Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститупромислов ої в ласності”, вул. Глазунов а, 1, м. Київ – 42, 01601