Зубчасте зачеплення з поздовжньо модифікованими зубами

Зубчасте зачеплення, що складається з ведучого та веденого зубчастих коліс з розташованими на них евольвентними зубами, що знаходяться в зачепленні між собою, яке відрізняється тим, що евольвентні бічні профілі головок зубів на відстані Ah = (0,4 0,5)m від вершин зубів замінені дугами кіл, у зв'язку з чим товщини вершин кожного із зубів зменшені на величину As = 0,4 0,6 мм з обох сторін, крім того радіуси дуг кіл головок ріг та Р2г Винахід відноситься до області машинобудування Відомо зубчасте зачеплення, що складається з ведучого та веденого зубчастих коліс з розташованими на них евольвентними зубами, які шляхом взаємодії один з одним здійснюють передачу обертання та навантаження від одних валів іншим валам машин та механізмів [1] Попов А П , Табацков В П , Улинец О М Новый метод расчета зубчатых передач на контактную прочность// Тр Междунар науч -техн конф - Мелитополь, 2001 Том 17 - с 12-16 , [2] Осецкий Н С , Моисеенко Е И , Мясников Г В и др Прикладная механика М Машиностроение, 1977 -488 с Недоліком евольвентного зачеплення є невисока контактна МІЦНІСТЬ зубів при вході та виході їх із зачеплення, яка приблизно в 2 3 рази нижча такої порівняно з полюсом зачеплення [1] Попов А П , Табацков В П , Улинец О М Новый метод расчета зубчатых передач на контактную прочность// Тр Междунар науч -техн конф - Мелитополь, 2001 -Том 17 -с 12-16 ВІДПОВІДНО зубів ведучого та веденого зубчастих коліс визначаються за формулами Р1Г =PiP2P2min /[(p2±Pi)p2min +P1P2I д е Р2г =PiP2Pimin /[(p2±Pi)p1min +Р1Р2І Р1 = mz-i sinayy /2, Р2 = mz2 sinayy /2 - радіуси кривизни евольвентних профілів зубів в полюсі зачеплення, p i m m , P2min' мінімальні радіуси кривизни евольвентних профілів ніжок зубів на вході і виході їх із зачеплення, z-i, Z2, - КІЛЬКІСТЬ зубів ведучого та веденого зубчастих коліс, ауу - кут зачеплення, m - модуль зачеплення, знак «+» першого доданку та знак «-» другого доданку знаменника дробу приймається при зовнішньому зачепленні зубів, знак «-» першого доданку та знак «+» другого доданку знаменника дробу - при внутрішньому зачепленні зубів Найбільш близьким за технічною сутністю до рішення, що пропонується, є прийняте за прототип зубчасте зачеплення, в якому внаслідок зміщення ріжучого інструменту від осі або до осі -зубчастих коліс, що нарізаються, збільшуються радіуси кривизни зубів на вході їх в зачеплення, що призводить до зниження контактних напружень [2] Осецкий Н С , Моисеенко Е И , Мясников Г В и др Прикладная механика - М Машиностроение, 1977 -488 с Недоліком вказаного евольвентного зачеплення є несуттєве підвищення контактної МІЦНОСТІ зубів, яке не відповідає вимогам, що висуваються до зачеплення Задача винаходу - зниження контактних напружень на вході зубів у зачеплення до рівня напружень в полюсі зачеплення і підвищення навантажувальної здатності та ефективності роботи зубчастого зачеплення Для вирішення задачі евольвентні бічні профілі головок зубів на відстані A h=(0,4 0,5)m від вершин зубів замінені дугами кіл, у зв'язку з чим товщини вершин кожного із зубів зменшені на ве О (О з 62401 личину Д s=0,4 0,6мм з обох сторін, крім того радіуси дуг кіл головок р 1 г та р 2 г ВІДПОВІДНО зубів ведучого та веденого зубчастих коліс визначаються за формулами ->2Г = Р1Р2Р2П де р 1 = mz1 s m a w /2, р 2 = mz 2 s m a w /2 - радіуси кривизни евольвентних профілів зубів в полюсі зачеплення, р-іmin > P2min ' мінімальні радіуси кривизни евольвентних профілів ніжок зубів на вході і виході їх із зачеплення, z-i, Z2 - КІЛЬКІСТЬ зубів ведучого та веденого зубчастих коліс, a w - кут зачеплення, m - модуль зачеплення, знак „+" першого доданку та знак „-" другого доданку знаменника дробу приймається при зовнішньому зачепленні зубів, знак „-" першого доданку та знак „+" другого доданку знаменника дробу — при внутрішньому зачепленні зубів Порівняльний аналіз з прототипом показує, що зубчасте зачеплення, яке заявляється, відрізняється тим, що евольвентні бічні профілі головок зубів на відстані Д h=(0,4 0,5)m від вершин зубів замінені дугами кіл, у зв'язку з чим товщини вершин кожного із зубів зменшені на величину Д s=0,4 0,6мм з обох сторін, крім того радіуси дуг кіл головок р 1 г та р 2 г ВІДПОВІДНО зубів ведучого та веденого зубчастих коліс визначаються за знайденими формулами На фіг зображено спряження повздовжньо модифікованих зубів ведучого та веденого зубчастих коліс в полюсі зачеплення Тут d-i, 62 діаметри ділильних кіл зубів ведучого та веденого зубчастих коліс, d 3 i, da2 - діаметри кіл вершин зубів, d B i, dB2 - діаметри основних кіл, dn, df2 діаметри кіл западин зубів, п а - висота головки зуба, hf - висота ніжки зуба Зубчасте зачеплення складається з зуба 1 ведучого зубчастого колеса з евольвентними бічними профілями 2 та 3, ділянки яких 4 та 5 замінені дугами кіл 6 та 7 з радіусами кривизни р 1 г , та зуба 8 веденого зубчастого колеса з евольвентними бічними профілями 9 та 10, які на ділянках 11 та 12 також замінені дугами кіл 13 та 14 з радіусами кривизни р 2 Г Заміна ділянок евольвент дугами кіл призводить до зменшення товщин вершин зубів з кожного його боку на величину Д s /2=0,2 0,3мм Висота ділянок головок зубів, в межах яких їх бічні профілі окреслені дугами кіл, дорівнює (0,4 0,5)т Параметри модифікації зубів Д s та Д h вибрані з урахуванням отримання необхідних величин радіусів р 1 г та р 2 Г , а також відсутності контакту вершинами зубів В свою чергу, визначення радіусів р 1 г та р 2 Г здійснюється виходячи з рівності величин контактних напружень в полюсі зачеплення (точка р), а також на вході та виході зубів із зачеплення (точка к) Вказана рівність контактних напружень відповідає наступним співвідношенням радіусів кривизни 1 Рпр 1 Рпр 1 Рпр 1 Рпр 1 1 P2min Р1Г 1 , 1 Р1 (1) Р2 1 1 Pimm Р2Г 1 і 1 і Р1 (2) Р2 ' де р п р - приведений радіус кривизни спряженої пари зубів на вході, виході і в полюсі їх зачеплення, р-] = N-|p та Р2 = N2P радіуси кривизни евольвентних профілів зубів в полюсі зачеплення Виходячи з рівності між собою правих частин виразів (1) та (2) внаслідок рівності їх лівих частин, тобто 1/ р п р , одержимо вираз для р-ц- та Р2г , PiP2P2rnin Р1Г - 77 1 \ = 1 > КР2 ±Pi>2mm +P1P2J „ PiP2Pimm Р2Г - Т7 1 \ = 1 > КР2 ±PijPimm +P1P2J де знак „+" першого доданку та знак „-" другого доданку знаменника дробу приймається при зовнішньому зачепленні зубів, знак „-" першого доданку та знак „+" другого доданку знаменника дробу - при внутрішньому зачепленні зубів Зубчасте зачеплення працює наступним чином В результаті обертання ведучого зубчастого колеса з кутовою швидкістю с - зуб 1, що налео| жить цьому колісу та має контакт в полюсі зачеплення (точка р) з зубом 8 веденого зубчастого колеса, почне діяти на зуб таким чином, що ведене зубчасте колісо буде обертатися з кутовою ШВИДКІСТЮ С02 При цьому евольвентний профіль 2 головки зуба 1 буде обкочуватися із ковзанням по евольвентному профілю 9 ніжки зуба 8 до тих пір, доки вказана пара зубів не вийде із зачеплення Останньою точкою контакту, що характеризує вихід зубів із зачеплення, буде точка ко, що належить евольвенті 2 В точці ко замість моделі контакту двох циліндрів з радіусами р-ц- та Р2г , яка має місце в точці р, спостерігається модель контакту напівциліндра з циліндром Але з урахуванням допуску в „-" на діаметри d a i та da2 вершин зубів напівпиліндр переходить в сегментоїд, у зв'язку з чим в якості розрахункової виступає модель контакту сегментоіду з циліндром 3 цієї причини на виході (або на вході) зубів із зачеплення, де має місце вказане спряження зубів, виникають, як вже згадувалось, дуже великі контактні напруження, що перевищують за своїм значенням в 2 3 рази напруження в полюсі зачеплення При заміні ділянок 4, 5, 11 та 12 евольвент 2, З, 9 таї 0 дугами кіл 6 та 7 з радіусами кривизни Ріг та дугами кіл 13 та 14 з радіусами кривизни Р2г положення точок контакту ко змінюється При виході зубів із зачеплення останньою точкою їх спряження буде точка к, що належить бічному профілю дуги 6 зуба 1 62401 В точці к в ЯКОСТІ розрахункової виступає модель контакту двох циліндрів з радіусами р-ц- та P2min Якщо розглядати вход зубів у зачеплення, то початковою точкою контакту буде також точка к, але належатиме бічному профілю 13 зуба 8 Таким чином, з урахуванням повздовжньої модифікації зубів маємо як на вході так і на виході їх із зачеплення більш сприятливу контактну взаємодію в точках к, яка призводить до зниження Комп'ютерна верстка С Волобуев напружень у вказаних точках до величин напружень в полюсі зачеплення Економічний ефект від впровадження технічного рішення, що пропонується, слід очікувати за рахунок підвищення навантажувальної здатності та ефективності роботи зубчастого зачеплення Суспільна користь винаходу, що заявляється, враховуючи вирази контактних напружень по висоті зубів, полягає в покращенні віброакустичних характеристик зачеплення внаслідок зниження гаму та вібрації (промсанітарія) Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна