Зубчаста муфта

Винахід відноситься до області машинобудування і може бути використане для з'єднання неспіввісних валів важко навантажених і високошвидкісних механізмів. Відомо зубчасте з'єднання (А.с.1481524 СРСР, МКИ F16Д3/18, опубл.23.05.1989. - Бюлл.№19, с.74) , що складається з обойми з прямолінійною формою утворюючи х з убів і з убчастого вінця, бічна поверхня зубів якого отримана як обгинаюча сімейства бічних поверхонь зуба виробляючої рейки при завданні втулки всіх положень щодо обойми, що мають місце в реальному зачепленні. У зубчастому з'єднанні забезпечується лінійний контакт зубів і рівномірний розподіл навантаження між ними за рахунок забезпечення теоретично без зазорного зачеплення. Аналог не забезпечує технічного результату так, як при незначному відхиленні від номінальних параметрів формоутворення зубів характер контактування змінюється від лінійного до точечного і зменшується величина зони контактування зубів. Найбільш близьким аналогом винаходу, що заявляється є зубчаста муфта на основі просторової модифікації зубів втулки (А.с.1425374 СРСР, МКИ F16Д3/18, опубл.23.09.1988, - Бюлл.№35, с.134). Зубчаста муфта складається з обойми з внутрішніми зубами з прямолінійної утворюючої і втулки з просторово модифікованими зубами на які з метою підвищення навантажувальної здатності за рахунок збільшення коефіцієнта перекриття і площі плями лінійного контакту виконується просторова геометрія. Зубчаста муфта працює в умовах перекосу осей втулки щодо обойми, причому зуби втулки роблять просторовий рух щодо зубів останньої, характер контактування при цьому носить лінійний характер при куті перекосу зубів рівному номінальному значенню. Ознаками найбільш близького аналога, що збігаються з ознаками винаходу, що заявляється, є: 1. Внутрішньо зачеплення зубів втулки й обойми з передаточним числом рівним одиниці. 2. Зуби обойми евольвентні з прямолінійної утворюючої. Найбільш близький аналог не забезпечує необхідного технічного результату так, як при незначному відхиленні від номінального кута перекосу в з'єднанні виникає точечно-кромочний контакт двох пар зубів діаметрально розташованих у просторі. В основу винаходу поставлена задача удосконалення зубчастої муфти за рахунок зміни геометрії зубів втулки бічна поверхня зубів якої виконується з ділянок, геометрія кожної з яких відповідає одному з кутів перекосу зубів втулки щодо з убів обойми, що входять у межі інтервалу компенсації згідно винаходу забезпечується лінійний контакт і рівномірне розподілення навантаження між зубами в межах зони контактування. Поставлена задача вирішується тим, що в зубчастої муфті, що складається з обойми з внутрішніми евольвентними зубами з прямолінійною утворюючою і взаємодіючої з нею в умовах перекосу осей валів зубчастою втулкою з зовнішніми зубами, бічна поверхня яких виконана з ділянок, геометрія кожної з яких відповідає одному з кутів перекосу зубів втулки щодо зубів обойми, що входять у межі інтервалу компенсації. Ознакою, що відрізняє заявлену зубчасту муфту є зміна кута перекосу зубів зі зміною кута повороту з'єднання. Це дозволяє компенсувати кут перекосу зубів, який входе до інтервалу значень кута перекосу зубів. Сутність винаходу пояснюється кресленням де на фіг.1 показаний загальний вид зубчастої муфти, на фіг.2 з уб з убчастої втулки з реалізованої на його бічній поверхні просторовою модифікацією і на фіг. 3 проекції контактних ліній на площину у2 O z2 . Зубчаста муфта (фіг.1) складається з обойми 1 із внутрішніми евольвентними зубами 2 із прямолінійної утворюючої (на кресленні не показана) і втулки 3 із зовнішніми зубами 4, що взаємодіють в умовах перекосу. Бічна поверхня зуба 4 втулки 3 розділена на дві частини, на кожній з яких нарізається просторова модифікація відповідно до системи рівнянь: ü ï ï ï ï ï ï ý A1 = cos( yi + j - jc )[ctg(y i + j - jc ) + j],ï ï ï w rb cos witg i ï 2 , i = 0, n. A2 = ï sin( yi + j - jc ) ï þ wi , 2 w y 2 = y1 + 2A1rb cos yi sin2 i , 2 z 2 = A2 - ( x1 cos yi + y1 sin yi ) sin wi, x 2 = x1 + 2A1rb cos yi sin2 де х2 ,y2 ,z2 - координати крапки на бічній поверхні втулки; x1 ,y1 ,z1 - координати крапки на бічній поверхні обойми; y i - поточне значення кута повороту контактуючої пари зубів; j - кут розгорнення евольвенти; jc - кут зміщення початку евольвенти; wi - поточне значення кута перекосу зубів, що відповідає кутові повороту і що входить до інтервалу w Î [ wн; wк ]; n - кількість кінцевих кутів на які розбивається інтервал. Поточний кут повороту з'єднання визначається по формулі: 50 × p × i yi = . 180n Поточний кут перекосу, що відповідає кутові повороту з'єднання, визначається по формулі: (w - wн ) × i wi = wк - к . n Поділ бокової поверхні зубів втулки на дві частини зв'язано з особливостями їхнього відносного руху при роботі зубчастої муфти . Бічна поверхня зубів із просторовою модифікацією складається з ділянок, границі кожної з яких обкреслені контактною лінією з відповідними параметрами: поточними кутами перекосу і повороту. Контактні лінії являють собою плавні криві, що видно з проекцій їх па площину y2 О z2 (фіг.3), координати кожної з них отримані в результаті зміни кута розгорнення евольвента при постійному значенні параметрів просторового зачеплення. Наприклад контактні лінії на бічній поверхні зуба втулки для наступних вихідних даних: m=2,5мм, z=30шт, wÎ [2,0; 2,2]; приймають значення представлені в таблиці. Зубчаста муфта працює таким способом. При повороті в умовах перекосу осей (фіг.1) обойма 1 і втулка 3 повертаються навколо своїх подовжніх осей. При цьому зуб 4 втулки 3 робить просторовий рух щодо зуба 2 обойми 1. Зуб 4 втулки 3 розділений на двох частин, на кожній з них нарізається просторова геометрія. Пропонована просторова геометрія забезпечує при роботі з'єднання лінійний або близький до лінійного контакт зубів обойми 1 і втулки 3. При додатку навантаження контактні лінії перетворюються в поверхню зіткнення, причому контакт зубів 4 втулки 3 із пропонованою просторовою модифікацією і зубів 2 обойми 1 відбувається в двох діаметрально розташованих зонах контактування, кожна з яких складає 50°. Унаслідок розширення контактних зон до 50° підвищується число зубів обойми 1 і втулки 3, які знаходиться в контакті, що приводить до рівномірного розподілу навантаження в зачепленні і зниженню питомого навантаження діючої на одну пару зубів. Крім того, завдяки лінійному характерові контактування і значній довжині контактних ліній знижується питоме контактне навантаження діюче на зуби. Усе вище перераховане приводить до підвищення навантажувальної здатності зубчасти х муфт. Реалізація даної зубчастої муфти дозволяє за рахунок застосування групової просторової геометрії компенсувати кут перекосу, який входить до інтервалу значень. Що приводить до одержання лінійного контакту зубів у з'єднанні і вирівнюванню зазорів і навантаження між зубами. Усе це дозволяє збільшити можливість застосування просторової модифікації зубів і знизити кількість типорозмірів зубів зубчасти х муфт. Запропоноване зубчаста муфта може бути використана при передачі моменту, що крутить, між неспіввісними валами важко навантажених і високошвидкісних механізмів. Таблиця 1 Координати крапок контактних ліній для просторової геометрії з параметрами m=2,5 мм, z=30 шт, w Î[ 2,0; 2,2] 1 y, рад 2 w, рад 3 1 0,00000 0,03840 2 0,08465 0,03801 3 0,16930 0,03762 4 0,25395 0,03723 5 0,33859 0,03685 № пп, j, рад 4 0,175 0,262 0,349 0,436 0,524 0,087 0,175 0,262 0,349 0,436 0,524 0 0,087 0,175 0,262 0,349 0,436 0,524 0 0,087 0,175 0,262 0,349 0,436 0,524 0 0,087 0,175 0,262 0,349 0,436 0,524 х2 , мм 5 -2,098 -2,103 -1,921 -1,555 -0,975 -2,127 -2,210 -2,148 -1,946 -1,571 -0,987 -2,130 -2,242 -2,255 -2,173 -1,963 -1,584 -0,996 -2,245 -2,287 -2,280 -2,189 -1,975 -1,593 -1,004 -2,290 -2,311 -2,296 -2,201 -1,984 -1,601 -1,011 y2 , мм 6 35,695 36,358 37,270 38,413 39,764 35,314 35,707 36,366 37,276 38,418 39,768 35,200 35,316 35,710 36,369 37,279 38,421 39,771 35,192 35,315 35,711 36,371 37,281 38,422 39,772 35,187 35,314 35,712 36,371 37,281 38,423 39,773 z2 , мм 7 6,405 3,584 2,509 1,937 1,574 6,383 3,483 2,397 1,825 1,465 1,211 6,369 3,385 2,287 1,714 1,358 1,109 0,918 3,289 2,179 1,606 1,253 1,008 0,823 0,671 2,073 1,499 1,149 0,910 0,730 0,585 0,458 6 0,42324 0,03646 7 0,50789 0,03607 8 0,59254 0,03568 9 0,67719 0,03529 10 0,76184 0,03491 0 0,087 0,175 0,262 0,349 0,436 0,524 0 0,087 0,175 0,262 0,349 0,436 0,524 0 0,087 0,175 0,262 0,349 0,436 0 0,087 0,175 0,262 0 0,087 0,175 -2,315 -2,327 -2,307 -2,210 -1,991 -1,607 -1,016 -2,330 -2,338 -2,316 -2,217 -1,997 -1,612 -1,021 -2,341 -2,347 -2,323 -2,223 -2,002 -1,616 -2,348 -2,353 -2,328 -2,227 -2,354 -2,358 -2,332 35,184 35,313 35,711 36,371 37,281 38,423 39,772 35,181 35,311 35,710 36,370 37,281 38,422 39,772 35,178 35,309 35,708 36,369 37,280 38,421 35,176 35,307 35,707 36,368 35,173 35,305 35,705 1,395 1,047 0,812 0,639 0,500 0,381 0,272 0,947 0,717 0,548 0,416 0,304 0,204 0,108 0,623 0,460 0,334 0,229 0,136 0,049 0,373 0,253 0,155 0,070 0,173 0,082 0,004