Зірочка ланцюгової передачі

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в скоростных цепных передачах, например, в трансмиссии буровых установок. Известна звездочка цепной передачи, содержащая ступицу и зубчатый венец, профиль зубьев которого выполнен прямолинейным (Воробьев Н.В. Цепные передачи. М., Машиностроение, 1968, с. 129-130). При работе цепной передачи для этого профиля зубьев скорость и сила ударов шарниров цепи о зубья звездочки остаются постоянными и имеют большое численное значение о течение всего срока службы, что способствует быстрому износу шарниров цепи, отрицательно влияет на нагрузочную способность передачи. Известна также звездочка цепной передачи, содержащая ступицу и зубчатый венец, профиль зубьев которого составлен из впадины, вогнутой части рабочего участка и головки, причем диаметр окружности расположения центров кривизны дуг впадин профилей зубьев (называемый диаметром.' делительной окружности звездочек) выражается через номинальный шаг цепи, в частности где tzn - хордальный шаг звездочки; t- угловой шаг, t= 360°/z (z - число зубьев звездочки). При этом обеспечивается равенство tzn = tCH = tzn, где tCH - номинальный шаг цепи; tzn - первоначальный шаг звездочки (Воробьев Н.В. Цепные передачи. М., Машиностроение, 1968, с. 130132). Данная звездочка цепной передачи является наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, в связи с чем и принята в качестве прототипа. Вместе с тем в начале работы передачи, включающей указанную звездочку, шарниры цепи при зацеплении с зубьями звездочек могут соприкасаться с впадиной зубьев пли, в лучшем случае, с зубьями звездочек в начале вогнутой части рабочего участка профиля зуба, т.е. при повышенных значениях угла профиля. При этом скорость и сила ударов шарниров цепи о зубья звездочки максимально возможные, так как нормальная составляющая скорости удара шарниров о зубья может изменяться в диапазоне где vyn, Vyminn, Vymaxn - текущее, минимальное и максимальное значения нормальной составляющей скорости удара шарниров цепи о зубья звездочки; w- угловая скорость звездочки; tCH - номинальный шаг цепи; a 0- первоначальный угол профиля зубьев. Кроме того, известно (Воробьев Н.В. Цепные передачи. М., Машиностроение, 1968, с. 130-132), что в пределах рабочего участка профиля зубьев первоначальный угол «о является максимально возможным. Следовательно, скорость и сила ударов шарниров цепи о зубья звездочки, зависящая прежде всего от vyn, также максимально возможные. Поскольку нагрузочная способность и уровень шума скоростных цепных передач в значительной мере зависит от силы ударов шарниров цепи о зубья звездочек, все это обусловливает снижение нагрузочной способности и виброакустического качества передачи. Заявленное изобретение направлено на усовершенствование ведущих (малых) звездочек скоростных цепных передач, а именно привносимыми изменениями в геометрические параметры звездочки, что позволит осуществлять контакт шарниров цепи передачи с зубьями звездочки при пониженных значениях угла профиля зуба. В результате осуществления изобретения получен следующий технический эффект; определена новая закономерность геометрических параметров профиля зуба в зависимости от первоначального шага звездочки, который, в свою очередь, зависит от допустимого увеличения среднего шага цепи, что дало возможность шарнирам цепи при работе цепной передачи первоначально зацепляться с зубьями звездочек строго в определенном месте вогнутой части рабочего участка профиля зуба, т.е. при пониженных значениях угла профиля зуба, где скорость и сила ударов шарниров цепи о зубья звездочки значительно снижены, благодаря чему повышается нагрузочная способность и улучшается виброакустическое качество передачи. Поставленная задача решается следующим образом. В известной звездочке цепной передачи, содержащей ступицу и зубчатый венец, профиль зубьев которого составлен из впадины, вогнутой части рабочего участка и головки, диаметр окружностей расположения центров кривизны дуг впадин профилей зубьев определен следующим выражением· а величина tzn, входящая в это выражение, определена из соотношений: где tzn - первоначальный шаг звездочки; tCH - номинальный шаг цепи; jH - угол, определяющий первоначальное положение радиус-вектора центра шарнира цепи; b H- угол, определяющий первоначальное положение центра шарнира цепи на эк-иидистанте вогнутой части рабочего участка профиля зуба; d- половина угла впадины зуба; z - число зубьев звездочки; l 1- коэффициент, с помощью которого радиус эквидистанты вогнутой части рабочего участка профиля зуба выражается через диаметр ролика цепи; l 2 - коэффициент, с помощью которого шаг цепи выражается через диаметр ролика цепи; rэ - радиус кривизны эквидистанты вогнутой части рабочего участка профиля зуба; r - радиус кривизны вогнутой части рабочего участка профиля зуба; d1 - диаметр ролика цепи; β - угол, определяющий размер вогнутой части рабочего участка профиля зуба; Y 1 - коэффициент, с помощью которого определяется первоначальное положение центра шарнира на эквидисганте. При известных значениях jH и b H текущее значение шага цепи где βp - угол, определяющий оптимальную часть рабочего участка профиля зуба (в пределах которого шарниры цепи контактируют с зубом) причем Y 1 - коэффициент, с помощью которого определяется конечное положение центра шарнира цепи на эквидистанте, зависящий от точности изготовления цепи и звездочки и выбираемый из диапазона Величина tci должна удовлетворять условию Где [Dtc] - предельно допустимое увеличение (вследствие износа) шага цепи; [tc] - предельно допустимый шаг цепи; e - наперед заданная малая величина. Расчет величины tzn необходимо выполнять методом последовательных приближений по следующему алгоритму: 1) в соответствии с (5) задаемся значением Y 2 2) согласно рекомендациям (2) выбираем первое значение Y 1; 3) по формулам (2), (3), (4) вычисляем первое приближение jH’, bн’, b p‘ и t'ci; 4) выполняем проверку (6); 5) если условие (6) не выполняется, выбираем второе значение угла Y’’1 и т.д. Совокупность всех существенных признаков предлагаемой звездочки цепной передачи, включая отличительные, а именно определение диаметра окружности расположения центров кривизны дуг впадин профилей зубьев в зависимости от первоначального шага звездочки, который, в свою очередь, зависит от допустимого увеличения среднего шага цепи, позволяет за счет того, что tzn < tcн и, следовательно, dc < dcиз обеспечить первоначальное зацепление шарниров цепи с зубьями звездочек в определенном (в зависимости от допустимого увеличения среднего шага цепи) месте вогнутой части рабочего участка профиля зуба, для которого обеспечивается следующее условие: где a H - угол профиля, соответствующий точке контакта шарнира с рабочим участком профиля зуба. Благодаря уменьшению величины a H снижается скорость удара, определяемая формулой а следовательно, сила ударов и шум, обусловленный этими ударами. Все это способствует повышению нагрузочной способности передачи и улучшению виброакустического качества цепной передачи. Сущность предложенного изобретения поясняется чертежом, где изображена часть зубчатого венца звездочки заявляемой конструкции. На чертеже использованы следующие обозначения: Ο, Ο1 - центры кривизны впадины и вогнутой части рабочего участка профиля зуба; d- половина угла впадины зуба; b-угол, определяющий размер вогнутой части рабочего участка профиля зуба; t- угловой шаг звездочки; Е, F - точки, соответствующие началу и концу вогнутой части рабочего участка профиля зуба; Он, Ок, OL- начальное, конечное и предельное положение центра шарнира на эквидистанте OOL рабочего участка EF профиля зуба; Ен. ΕK, F - точки на профиле зуба, соответствующее точкам О н, Ок и ΟL; a 0, a H, a K- углы профиля зуба в точках Е, Ен, Ек; dс, dн, dK -диаметры окружностей, определяющих положение точек О, Он, Ок на эквидистанте; tzn - первоначальный шаг звездочки; tCH, [tc] - номинальный и предельно допустимый шаг цепи; βΗ- угол, определяющий первоначальное положение центра шарнира цепи на эквидистанте рабочей части профиля зуба; βp- угол, определяющий оптимальный участок рабочей части профиля зуба; βκ- угол, определяющий конечное положение центра шарнира цепи на эквидистанте; jH- угол, определяющий первоначальное положение радиус-вектора шарнира цепи; Οz - центр звездочки. Звездочка цепной передачи содержит ступицу 1 и зубчатый венец 2, профиль зубьев которого составлен из впадины 3, погнутой части 4 рабочего участка и головки 5. Диаметр dc окружности расположения центров кривизны дуг впадин 3 профилей зубьев определен соотношением (1). Звездочка цепной передачи работает следующим образом. При входе шарниров цепи (на чертеже не показано) в зацепление с зубьями зубчатого венца 2, профиль зубьев которого составлен из впадины 3, вогнутой части 4 рабочего участка и головки 5, в связи с тем, что tZn < tcn, первоначальный контакт шарнира с зубчатым венцом 2 происходит в Определенном месте вогнутой части 4 рабочего участка профиля зуба; Причем точка Ен начального контакта тем дальше будет отстоять от точки Е, соответствующей началу вогнутой части рабочего участка профиля зуба, чем больше разница между tcn и tZn (чем больше коэффициент Y 1), которая, в свою очередь, зависит от геометрических параметров профиля зуба и допустимого увеличения шага цепи. По мере увеличения шага цепи вследствие износа ее деталей точки контакта шарниров с вогнутой частью 4 рабочего участка профиля зуба перемещаются в направлении точки F. Однако они не могут совпасть с этой точкой, поскольку коэффициент Y 2, определяющий положение точки Ек конечного контакта, меньше единицы (Y 2