Зубчаста муфта

Зубчаста муфта, яка має втулку із зовнішніми зубами та обойму, що її охоплює, з внутрішніми зубами змінної товщини, яка зменшується від середини зубів до торців по лінійному закону, що знаходяться в зачепленні між собою, яка відрізняється тим, що зовнішні зуби втулки мають змінну товщину, яка спадає по лінійному закону від середини зубів до їх торців, при цьому кути скосу |3і та (Зг відповідно зовнішніх і внутрішніх Корисна модель відноситься до області машинобудування. Відома зубчаста муфта, яка містить втулку та обойму, яка її охоплює з розташованими на них евольвентними відповідно зовнішніми та внутрішніми зубами, які в процесі зачеплення один з одним здійснюють передачу обертання та навантаження від одних валів іншим валам машин та механізмів, компенсуючи при цьому перекоси валів за рахунок наявності гарантованих бічних та радіальних зазорів між зубами [1]: Попов А. П. Зубчатые муфты в судовых агрегатах. -Л.: Судостроение, 1985. -246 с. Недоліком вказаної зубчастої муфти с невисока навантажувальна здатність, яка обумовлена перекосом осей валів. Найбільш близьким за технічною сутністю до рішення, що пропонується є прийнята за прототип зубчаста муфта: у якої зовнішні зуби втулки виконані бочкоподібними з постійним радіусом кривизни їх твірних бічних профілем, а внутрішні зуби обойми - скошені від середини зубів до торців [2]: А.с. 1504394 СССР. Зубчатая муфта А. П. Попов (СССР). -4089604/31-27: Заявлено 09.07.86: зубів від їх середини до торців визначаються через розміри зубчастої муфти, параметри зачеплення зубів та заданий кут перекосу осей, виходячи з виразів: Ь + 2а Г ~2(Ь ) Н2 (2-7taw)mzcosa 4(7і-2) 2(Ь + а) де b - довжина зовнішніх зубів; а = ( Ь 1 - Ь ) / 2 < 5 мм - конструктивний розмір; Ь1 -довжина внутрішніх зубів, яка є фіксованою величиною; m - модуль зачеплення; z - кількість зубів; a w = 20° кут зачеплення; vj/ - задана величина кута перекосу осей. Опубл. 30.08.89. Бюл. № 32. Недоліком даної зубчастої муфти є нерівномірність розподілу зусиль між зубами при перекосах осей та відносна складність виготовлення зовнішніх бочкоподібних зубів втулки. Задача корисної моделі - виключення нерівномірності розподілу зусиль між зубами при перекосах осей та спрощення технології виготовлення зовнішніх зубів втулки. Для вирішення цієї задачі в зубчастій муфті, яка мас втулку із зовнішніми зубами та обойму, що її охоплює з внутрішніми зубами змінної товщини, яка зменшується від середини зубів до торців по лінійному закону, які знаходяться в зачепленні між собою, зовнішні зуби втулки мають змінну товщинну, яка спадає по лінійному закону від середини зубів до їх торців, при цьому кути скосу Рт та р 2 відповідно зовнішніх і внутрішніх зубів від їх середини до торців визначаються через розміри зубчастої муфти, параметри зачеплення зубів та заданий кут перекосу осей, виходячи з виразів: 4949 В = P P2 b + 2 a 4(ic-2) f = . 2(b+a) де b довжина зовнішніх зубів: а = ( Ь 1 - Ь ) / 2 < 5 м м - конструктивний розмір; b-j довжина внутрішніх зубів; m - модуль зачеплення; z - кількість зубів; a w = 2 0 ° - кут зачеплення: \(/ 2 задана величина кута перекосу осей. Зіставлюваний аналіз з прототипом показує, що зубчаста муфта, що заявляється, яка містить втулку із зовнішніми зубами та обойму, що її охоплює з внутрішніми зубами змінної товщини, яка спадає від середини зубів до торців по лінійному закону, які знаходяться в зачепленні між собою, відрізняється тим, що зовнішні зуби втулки характеризуються змінною товщиною, яка спадає по лінійному закону від середини зубів до їх торців, при цьому кути скосу ( - та р 2 відповідно зовнішЗ) ніх та внутрішніх зубів від їх середини до торців визначаються через розміри зубчастої муфти, параметри зачеплення зубів та заданий кут перекосу осей по знайденим виразам. Порівняння технічного рішення, що заявляється, не лише з прототипом, але й з іншими технічними рішеннями в даній області техніки, не виявило в них ознак, що відрізняють технічне рішення, що заявляється; від прототипу, а це дозволяє зробити висновок про відповідність критерію "істотні відмінності". На фіг. 1 зображений загальний вигляд зубчастої муфти, а на фіг. 2 - переріз А-А на фіг. 1. Зубчаста муфта містить обойму 1 з внутрішніми зубами 2 змінної товщини, яка спадає від їх середини до торців, та втулку 3 із зовнішніми зубами 4 змінної товщини, яка спадає по лінійному закону від середини зубів до їх торців. Вісь 5 втулки 3, яка співпадає при відсутності перекосу осей валів з віссю обойми 1, повернута відносно вихідного положення на кут v(/ і займає положення 6. При цьому зовнішній зуб 4 розташований між сусідніми з ним внутрішніми зубами 2 та 7 обойми 1. Наведені перерізи внутрішніх зубів 2 та 7 обойми 1 і зовнішнього зуба 4 втулки 3 відрізняються від перерізів традиційних зубів у вигляді прямокутника шириною S w і довжиною b , де S w - товщина зуба, яка береться по дузі ділильного кола. Вказана відмінність обумовлена модифікацією зубів 2, 4 та 7, які показані на фіг. 2, та послідуючих зовнішніх і внутрішніх зубів муфти, які не показані на фіг. 1 та 2, яка враховує зняття металу з бічних поверхонь зубів як по довжині так і по висоті, у зв'язку з чим вказані зуби є продольновисотномодифікованими зубами. Для розробки зубчастої муфти, яка виключає нерівномірність розподілу зусиль між зубами при перекосі осей, необхідно бічні профілі зовнішніх і внутрішніх зубів спроектувати таким чином, щоб при визначених співвідношеннях між параметрами модифікації зубів, розмірами, параметрами зачеплення та заданою величиною кута перекосу осей 4 зубчаста муфта працювала б як ідеальний шарнір, тобто була б нечутливою до розцентровок осей. Вказане технічне рішення, по-перше, можливе, як показали виконані дослідження, у випадку заміни зовнішніх зубів, по аналогії із внутрішніми зубами, зубами змінної товщини, яка спадає від їх середини до торців по лінійному закону. По-друге, між кутами скосу (3-і та р 2 зовнішніх і внутрішніх зубів повинен існувати визначений взаємозв'язок на основі рівності величин заглиблення торцевих ділянок зубів Аа = Рф = р 2 ь і (фіг. 2). При цьому довжина внутрішніх зубів Ь| з врахуванням можливих осевих зміщень обойми 1 відносно втулки 3 в процесі експлуатації повинна бути більша довжини зовнішніх зубів b на величину 2 а , тобто Ь 1 =Ь + 2а, де а < 5 м м - розмір, який приймається із конструктивних міркувань. У зв'язку з цим наведене вище співвідношення між кутами скосу Р-і та р 2 зубів представимо у вигляді рівняння: р-,Ь = р2(Ь + 2а) або р 2 =p 1 b/(b + 2a). По-третє, між параметрами модифікації зовнішніх зубів втулки р-|, розмірами зубчастої муфти b та Ь-\, параметрами зачеплення m , z та a w , а також заданій величині кута перекосу осей ц/ повинен існувати чітко визначений взаємозв'язок. Для отримання вказаного взаємозв'язку знайдена функція розподілу зусиль Fn(cp) між продольно-внсогномодифікованими зубами з урахуванням перекос) осей, яка має наступний вигляд: 2ycosa w mzv|/ - - COS ф + 25 2 cosa v sin 2 у 4У Sin2 у .2 Ф1+ fsi ) { У і-sin ф де F(t) = 2T 1 /zd - окружне зусилля; T) - обертальний момент, який передає зубчаста муфта; d = mz - діаметр ділильного кола; у - параметричний кут, у межах якого зуби в процесі роботи муфти знаходяться в зачепленні, причому 0 < у < л/2 ; 8 2 - сумарна податливість спряженої пари зубів; е - довільно взятий кут повороту зубр частої муфти. При ф = 0 з рівняння (1) визначимо максимальне зусилля, яке діє на найбільш навантажену спряжену пару зубів: TtF(t) b( 2ycosa w mz\\i' 88, 25 s cosa 2 1+ 2 sin у 2y sin у j у ,(2) у Припустимо, що в рівнянні (2) параметри р 1 , р 2 , b , b-!, d = mz та \ / підібрані так, що зусилля | між зубами в умовах перекосу осей розподіляються рівномірно. У відповідності з вищесказаним необхідно в рівнянні (2) прийняти у = п/2 та F n m a x = Fn = Ft / c o s a w = const , у відповідності з 4949 цим це рівняння перетвориться до вигляду (2-7caw)mzi|/< Fn = Fn ,(3) 27185; cos a w Розв'язав рівняння (3) відносно р 1 , запишемо вираз Ь + 2а Г (1-7ca w )mzcosa w [1 ^ інструменту на вказаний кут Для виготовлення бочкоподібних зубів потрібен спеціальні пристрої та пристосування які ускладнюють технологічний процес і вартість муфти з бочкоподібними зубами Зубчаста муфта працює наступним чином При навантаженні втулки 3 обертальним моментом вісь 6 якої повернута на кут у відносно ВІСІ 5 обойми 1, ЗОВНІШНІ зуби втулки 3 розпочнуть Таким чином, при вказаному співвідношенні параметрів одного з іншим, які входять в рівняння (4), зубчаста муфта працює як ідеальний шарнір, у зв'язку з чим, зусилля які передаються розподіляються рівномірно між спряженими парами всіх зубів при заданій величині кута перекосу осей Крім того, перехід від бочкоподібних ЗОВНІШНІХ зубів втулки до прямих скошених зубів дозволяє спростити технологію їх виготовлення, так як отримання скошених зубів можливо за рахунок повороту ріжучого інструменту відносно заготовки втулки на кут Р| або повороту заготовки відносно діяти на зуби обойми, здійснюючи таким чином передачу навантаження та частоти обертання від одних валів іншим валам машин та механізмів Економічний ефект від впровадження зубчастої муфти, що пропонується забезпечується за рахунок значного підвищення її навантажувальної здатності або зниження матеріалоємності, а також зменшення вібрації та гаму у зв'язку з рівномірним розподілом навантаження між спряженими парами зубів А-А Фіг. 2 Комп'ютерна верстка М Клюкін Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м К и ї в - 4 2 , 01601 im