Зубчатий пас

Зубчатий пас, що складається з безконечної стрічкової основи з внутрішнім тягнучим елементом та зуб'ями на внутрішній поверхні основи, який відрізняється тим, що з боку зовнішньої поверхні основи по плавних криволінійних та прямолінійних твірних на основі виконано скоси, а в зуб'ях — скіспорожнини, відкриті з боку торців та зовнішньої поверхні основи, що починаються, і ті, і інші, на проміжній ширині паса від вузлів максимальної жорсткості до зон максимальної висоти профілів основи та зуб'їв, відповідно, і закінчуються на торцях паса, виконаних гострими, тягнучий елемент при цьому виконано з жорсткістю, яка до торців зменшується. Ю (13) 41068 (11) UA — підвищеної опірності паса згину на шківах; — зниженої демпфіруючої здатності; — підвищених контактних тисків паса на шків в приторцевих ділянках його основи та зуб'їв [1, 2, 3, 4, 5], що викликають підвищені напруженості — кромочний ефект; крім того, різкий геометричний перехід відносно тонкої основи в досить масивне повне тіло зуба додатково створює концентрацію напружень. Тому у більшості випадків паси починають руйнуватися з торців основи в зоні її переходу в тіло зуба. Таким чином, певна кількість матеріалу приторцевих ділянок основи паса та його зуб'їв, яка підвищує загальну жорсткість паса, негативно впливає на його довговічність і є надлишковою, а, отже, пас має велику матеріалоємкість. При постійному діаметрі (жорсткості) всіх витків тягнучого елемента — стального троса — найбільш навантаженими тяговим зусиллям стають крайні витки, розташовані поблизу торців, а серединні — недовантаженими. Тому з крайніх витків починається руйнування тягнучого елемента. В основу винаходу поставлено задачу створити зубчатий пас, в якому шляхом зміни форми його профілю та виконання тягнучого елемента зі змінною жорсткістю підвищується піддатливість торцевих та приторцевих зон, за рахунок чого усуваються високі кромочні напруження та збільшується демпфіруюча здатність, а, отже, підвищується довговічність паса та зменшується його маса. (19) Винахід відноситься до загального машинобудування і може бути застосованим в пасових передачах. Відома конструкція безконечного зубчатого клинового паса з гофрованою нижньою поверхнею [1]. Недолік вказаної конструкції — високий трапецоїдний, профіль паса як по основі (западині), так і по зубу, — що підвищує його жорсткість, а отже, опір згину на шківах. Жорсткість паса на згин залежить від величин двох складових — момента інерції перерізу, що визначається профілем паса, та модуля поздовжньої пружності матеріалу, що використовується, і може змінюватися в залежності від зміни величини кожної складової одночасно або нарізно. Найближчою за технічною сутністю та результатом, що досягається, до технічного рішення, яке заявляється, є конструкція зубчатого паса, яка складається з безконечної стрічкової основи з внутрішнім тягнучим елементом постійної жорсткості у вигляді металевого троса і зуб'ями, розташованими на внутрішній поверхні основи [2]. Недоліки вказаної конструкції — значна висота (товщина) прямокутних профілів торцових кінців основи та зуб'їв, а також постійний діаметр всіх витків тягнучого стального троса, укладених в один ряд по ширині паса с створюють постійну підвищену жорсткість торцевих ділянок основи та зуб'їв паса. Підвищена жорсткість торцевих ділянок основи та зуб'їв негативно впливає на довговічність паса за рахунок: А ____________________ 41068 Поставлена задача вирішується тим, що в зубчатому пасі, який складається з нескінченної стрічкової основи з внутрішнім тягнучим елементом та зуб'їв на внутрішній поверхні основи, згідно з винаходом, з боку зовнішньої поверхні основи по плавних криволінійних та прямолінійних твірних на основі виконані скоси, а в зуб'ях — скос-порожнини, відкриті з боку торців та зовнішньої поверхні основи, які починаються, і ті, і інші, на проміжній ширині паса від вузлів максимальної жорсткості — зон максимальної висоти профілів основи та зуб'їв, відповідно, і закінчуються на торцях паса, виконаних гострими, тягнучий елемент при цьому виконано з жорсткістю, яка зменшується до торців.Таким чином, створюється хвилеподібна епюра розподілу контактних тисків — основний принцип створення демпфіруючих конструкцій [6], який забезпечує: — підвищення довговічності за рахунок усунення високих кромочних напружень на торцях та приторцевих зонах основи і зуб'їв паса шляхом зниження їх жорсткості (підвищення піддатливості) через виконання скосів основи та скос-порожнин в зуб'ях, а також за рахунок підвищення демпфіруючої здатності, пов'язаної з підвищеною піддатливістю вказаних зон паса, включаючи тягнучий елемент, що знаходиться в цих зонах, наприклад, стальний трос з діаметром витків, який зменшується до торців; — зменшення маси паса за рахунок виконання скосів основи паса та скос-порожнин зуб'їв, а також за рахунок зниженої змінної жорсткості тягнучого елемента, наприклад, стального троса з діаметром, який плавно зменшується у напрямку до торців паса. Сутність винаходу пояснюється кресленнями. На фіг. 1 зображено фрагмент зубчатого паса в аксонометрії. На фіг. 2 зображено боковий вигляд фрагмента цього паса. На фіг. 3 зображено поперечний розріз паса по його основі між зуб'їв, тобто по впадині (розріз по А-А фіг. 2). На фіг 4 зображено поперечний розріз паса по зубу (розріз по Б-Б фіг. 2). На фіг. 5 зображено фрагмент поздовжнього розрізу паса по приторцевій зоні (розріз по В-В фіг.3). Цифрові позиції на всіх фігурах означають: 1 — основа паса зі скосом; 2 — зуб зі скіспорожниною; 3 — твірна скоса основи 1 паса; 4 — твірна скіс-порожнини зуба 2 паса; 5 — вузол максимальної жорсткості паса по основі 1; 6 — вузол максимальної жорсткості паса по зубу 2; 7 — торець основи 1 паса; 8 — торець зуба 2 паса; 9 — тягнучий елемент з жорсткістю, що зменшується до торців 7,8, при цьому скоси основи 1 та скіс-порожнини зуб'їв 2 виконано з боку зовнішньої поверхні основи 1 по планових криволінійних та прямолінійних твірних 3,4 і починаються на проміжній ширині b паса від вузлів максимальної жорсткості 5, 6 — зон максимальної висоти профілів основи 1 та зуб'їв 2 і закінчуються на торцях 7,8 паса, виконаних гострими. Зубчатий пас працює таким чином у всіх зубчатопасових передачах з урахуванням схем їх навантаження та піддатливостей зубчатих шківів та їх валів. На фіг. 1, 3, 4 зображено випадок підводу (відводу) крутячого момента Мк =0,5Мк+0,5Мк до обох шківів зубчатопасової передачі від їх валів з двох боків, тобто по 0,5 Мк з кожного боку (зубчаті шківи та їх вали, що мають у даному випадку поперечну площину симетрії, на фігурах не показані). У цьому випадку пас з основою 1 зі скосами і зуб'ями 2 зі скіс-порожнинами з твірними скоси 3 та скіс-порожнинами 4, відповідно, мають поздовжню площину симетрії, яка проходить через вузли максимальної жорсткості 5 та 6 основи 1 і зуб'їв 2, відповідно що знаходяться посередині ширини b паса (див. фіг. 4). У решті випадків схеми навантаження передачі та асиметричних конструкцій шківів та валів місцезнаходження вузлів 5, 6 максимальної жорсткості на проміжній ширині b паса буде зміщене на розрахункову величину від середини ширини b в бік, протилежний підводу (відводу) крутного момента від піддатливішого вала шківів передачі. При цьому вузли максимальної жорсткості зубчатих шківів (зона несучих дисків) повинні знаходитись під вузлами 5, 6 максимальної жорсткості паса. При передачі колового зусилля пасом від одного шківа до іншого торцеві ділянки 7 та 8 основи 1 і зуб'їв 2 паса на боках підводу (відводу) крутного момента Мк =0,5Мк +0,5Мк від вала до шківа через знижену жорсткість (велику піддатливість) не спроможні передати скільки-небудь істотну частину цього зусилля. Тому вступають в роботу сусідні, жорсткіші, ділянки основи 1 та зуб'їв 2 паса і далі — в глибину ширини b паса аж до вузлів максимальної жорсткості 5,6 основи 1 та зуб'їв 2 паса, відповідно. Таким чином, навантаження від колового зусилля перерозподіляється по ширині b паса хвилеподібно [6], починаючи від гранично малих величин та торцях 7 та 8 основи 1 і зуб'їв 2 паса, відповідно, з плавним зростанням на глибинних ділянках і досягає максимальної величини в зонах вузлів 5,6 максимальної жорсткості основи 1 та зуб'їв 2 паса, відповідно. Кромочні напруження на торцях 7,8 і приторцевих зонах основи 1 та зуб'їв 2 паса при цьому усуваються, а, отже, довговічність паса підвищується. Знижена змінна жорсткість тягнучого елемента 9 паса, що зменшується до торців 7,8 паса від вузлів 5,6 максимальної жорсткості основи 1 та зуб'їв 2 паса, відповідно, підвищує демпфіруючу здатність паса, що також підвищує його довговічність. Джерела інформації: 1. Справочник машиностроителя (в 6-ти томах). Т. 4. — М.; Машгиз., 1955. —С. 478, фиг. 35. 2. Кудрявцев В.Н. Детали машин. — Л: Машиностроение, 1980. — С.211, рис. 13.1 е. 3. Решетов Д.Н. Детали машин. — М: Машиностроение. 1974. 4. Андрев Г.Я., Шутько И. И. Распределение контактных давлений в напряженных посадках // Вестник машиностроения. —1967. — № 5. 5. Берникер Е. И. Посадки с натягом в машиностроении. — М.; Л: Машиностроение, 1966. 2 41068 6. Исследование демпфирующих шпоночных и прессовых соединений применительно к гребным устройствам крупнотоннажных судов: От чет о НИР / Одес. политехн. ин-т; № гос. регистрации 01.83.0066518; инв. № 02860064107. — М.: ВНТИЦентр, 1985. Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 3 41068 Фіг. 4 Фіг. 5 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4