Енкаітна зубчаста передача попова о.п.

Енкаїтна зубчаста передача, яка містить ведуче та ведене зубчасті колеса з розташованими на них зубами, які знаходяться між собою в зачепленні, яка відрізняється тим, що бічні профілі енкаїтних зубів в кожній точці мають однакові раді уси кривизни з неспівпадаючими один з одним центрами кривизни, які розташовані поза ЛІНІЄЮ зачеплення, за виключенням полюсу зачеплення, до того ж як ВИХІДНІ бічні профілі зубів виступають увігнуті дуги кіл, крім того, радіуси кривизни головок ріг, Р2Г т а ніжок рін, Р2н спряженої пари зубів взаємопов'язані співвідношеннями Ріг / mz-i = Р2г / mz2 = 0,5 0,75 та Винахід відноситься до області машинобудування Відома зубчаста передача із зубчастими колесами, що містять евольвентні зуби, які шляхом взаємодії один з одним здійснюють передачу обертання та навантаження від одних валів до інших валів машин і механізмів [1] Кудрявцев В М , Державец Ю А , Глухарев Е Г Конструкция и расчет зубчатых передач редукторов — Л Машиностроение, 1971, 328 с, [2] Павленко А В , Федякин Р В , Чесноков В А Зубчатые передачи с зацеплением Новикова —Киев Наука, 1978, 144 с Недоліком вказаних зубчастих передач з евольвентним зачепленням є обмежена навантажувальна здатність по контактним напруженням Найбільш близьким за технічним змістом до запропонованого рішення є прийнята за прототип передача Новікова з ведучими та веденими зубчастими колесами, на яких розміщені зуби з круговими боковими профілями, які знаходяться між собою в зачепленні [2] Павленко А В , Федякин Р В Чесноков В А Зубчатые передачи с зацеплением Новикова —Киев, Наука, 1978, 144 с Недоліками передач Новікова є низька згинаюча МІЦНІСТЬ зубів порівняно з евольвентним зачепленням, підвищена чутливість зачеплення до зміни міжосьової відстані і порівняно складний вихідний контур інструмента для нарізання зубів Завдання винаходу - підвищення навантажувальної здатності та ефективності роботи зубчас тих передач Для вирішення задачі в зубчастій передачі бічні профілі енкаїтних зубів в кожній точці мають однакові радіуси кривизни з неспівпадаючими один з одним центрами кривизни, що розташовані поза ЛІНІЄЮ зачеплення, за виключенням полюсу зачеплення, до того ж в якості вихідних бічних профілів виступають вогнул дуги кіл, крім того, радіуси кривизни голівок р-ц-, Р2г і ніжок рін, Р2н спряженої пари зубів пов'язані співвідношеннями Ріг / mz-i = Р2г / mz2 = 0,5 0,75 і Рін/mz-i = P2i-|/mz2 = 1.0 1.5, де m - модуль зачеплення, z-|, Z2 - КІЛЬКІСТЬ зубів ведучого та веденого зубчастих коліс Рін /mz-| = P2i-|/mz2 =1.0 1,5, де m - модуль зачеплення, z-i, Z2, - КІЛЬКІСТЬ зубів ведучого і веденого зубчастих коліс ВІДПОВІДНО Порівняльний аналіз з прототипом показує, що зубчаста передача, яка заявляється, відрізняється тим, що бічні профілі енкаїтних зубів в кожній точці мають однакові радіуси кривизни із неспівпадаючими один з одним центрами кривизни, розташованими поза ЛІНІЄЮ зачеплення, за виключенням полюсу зачеплення, до того ж в якості вихідних бічних профілів зубів виступають вогнул дуги кіл, крім того, радіуси кривизни голівок і ніжок спряженої пари зубів пов'язані певними співвідношеннями Порівняння технічного рішення, що заявляється, не лише з прототипом, але й з іншими технічними рішеннями в даній області техніки, не вияви СО го (О 62233 ло в них ознак, що відрізняють представлене технічне рішення від прототипу, що дозволяє зробити висновок про ВІДПОВІДНІСТЬ критерію "винахідницький рівень" На фіг зображений загальний вигляд спряжених один з одним енкаїтних зубів в полюсі зачеплення ведучого та веденого зубчастих коліс, що мають кутові швидкості со-| та а>2 БІЧНІ профілі зубів, що пропонуються, одержані наступним чином В якості вихідних бічних профілів голівки і ніжки зуба 1 ведучого зубчастого колеса прийняті вогнул дуги кіл 2 та 3 голівки зуба з радіусом кривизни ріг та вогнул дуги кіл 4 і 5 ніжки зуба з радіусом кривизни Р2н ЛІНІЯ 6 ділить зуб 1 по ширині на дві рівні частини При цьому центри кривизни радіусів ріг і Р2г -лежать на лінії зачеплення NN Для побудови бічного профілю зуба поділимо голівку зуба 1 висотою п а і ніжку зуба висотою hf на декілька частин дугами кіл з центром кривизни в точці О-і, де точка d - центр обертання ведучого зубчастого колеса Точка d розташована поза полем креслення і на фігурі не показана Спочатку розглянемо отримання бічного профілю голівки зуба 1 КІЛЬКІСТЬ частин, на які ділиться висота h a голівки зуба, повинна бути достатньою для побудови шуканого бічного профілю У випадку, що розглядається, висота п а голівки зуба 1 для уникнення громіздкості креслення ділиться дугами кіл 7, 8 та 9 на чотири частини, що являються достатнім для описання процесу побудови бічного профілю голівки зуба Точки перетину дуг кіл 7, 8, 9 та 10 з ЛІНІЄЮ зачеплення NN позначимо через в-і, В2, вз та в, де точка в характеризує вихід із зачеплення голівки зуба 1 ведучого зубчастого колеса з ніжкою зуба веденого зубчастого колеса Далі точки перетину дуг кіл 7, 8, 9 та 10 з дугою вихідного бічного профілю 2 з'єднуємо радіусами 1 1 , 1 2 , 13 та 14 з центром обертання ведучого зубчастого колеса, тобто з точкою d Потім повертаємо радіус 11 за напрямком кутової швидкості со-| ведучого зубчастого колеса відносно точки Оі до положення 15, в якому радіус 15 з'єднує точку ві з точкою Оі Разом з радіусом 15 повертаємо частину дуги 2, яка розташована між дугою ділильного кола, проведеного радіусом d-i/2, і дугою 7, внаслідок чого вказана частина дуги займе положення 16 При цьому центр кривизни дуги 16 в точці в-і, розташованій на лінії зачеплення NN, буде знаходиться поза ЛІНІЄЮ NN, у зв'язку з чим дуга 16 в точці ві не може бути спряжена з боковим профілем зуба веденого зубчастого колеса Для спряження дуги 16 в точці ві с бічними профілем зуба веденого зубчастого колеса необхідно радіус кривизни ріг сумістити з ЛІНІЄЮ NN, що можливо при повороті дуги 16 разом з радіусом р-ц-, при якому дуга 16 займе положення дуги 17 В цьому випадку радіус кривизни р-ц- дуги 17 в точці ві буде знаходитись на лінії зачеплення NN, що гарантує спряження дуги 17 в точці ві з боковим профілем зуба 4 веденого зубчастого колеса В результаті аналогічного повороту радіус 12 займе положення 18 та пройде через точку В2, а дуга вихідного вогнутого профілю 2, відповідна цьому радіусу, займе положення дуги 19, причому и радіус кривизни р-ц- в точці В2 буде знаходиться поза ЛІНІЄЮ зачеплення Для спряження точки В2 дуги 19 з боковим профілем зуба веденого зубчастого колеса повер таємо радіус р і г , положення якого для точок в-і, В2, вз та в на фіг відсутні, до суміщення з ЛІНІЄЮ NN Суміщення радіуса р-ц- з ЛІНІЄЮ NN призведе до повороту дуги 19 відносно точки В2 до положення дуги 20 В цьому випадку, як і в точці в-і, в точці В2 буде спостерігатись спряження бічних профілеи взаємодіючої пари зубів Аналогічним чином повертаємо радіус 13 до положення радіуса 21 і отримуємо дуги 22 і 23, радіус 14 - до положення радіуса 24 і знаходимо дуги 25 та 26 Таким чином, в результаті вказаних побудов дуги кола, яка належить вихідному вогнутому бічному профілю 2, займуть положення дуг 22 і 25, а їх радіуси кривизни р-ц- не будуть співпадати з ЛІНІЄЮ NN Повернемо вказані радіуси кривизни відносно точок вз і в до їх співпадання з ЛІНІЄЮ зачеплення, внаслідок чого дуги 22 і 25 також повернуться відносно точок вз і в і займуть положення дуг 23 і 26 При цьому в точках вз і в, як і в раніше розташованих точках р, ві і В2 буде здійснено спряження бічних профілів зубів і неперервність їх зачеплення у межах робочої висоти зуба п а , замкненій між колами, приведеними радіусом d a i/2 кола вершин зубів і радіусом d-i/2 ділильного кола Довжина відрізка рв, яка характеризує момент входу голівки зуба 1 в зачеплення (точка р) і до моменту и виходу із зачеплення (точка в), зветься робочою довжиною лінії зачеплення голівки зуба ведучого зубчастого колеса з ніжкою зуба веденого зубчастого колеса Момент входу ніжки ведучого зубчастого колеса з голівкою зуба веденого зубчастого колеса характеризується точкою а Точка а отримана шляхом перетину кола вершин зубів веденого зубчастого колеса, описаної радіусом da2/2, з ЛІНІЄЮ зачеплення NN, а відрізок ав при цьому зветься робочою довжиною лінії зачеплення стосовно до спряженої пари зубів з моменту входу і до моменту виходу їх із зачеплення Далі проведемо через точку d і точки перетину дуг 16 і 17, 19 і 20, 22 і 23, 25 і 26 с ділильним колом 27 прямі лінії до перетину з дугами кіл 7, 8, 9 та 10, які на цих колах відсікають дуги S i , S2, S3 та S4 Потім повернемо дуги 17, 20, 23 та 26 в напрямку, протилежному напрямку кутової швидкості со-|, таким чином, щоб точки перетину дуг 17, 20, 23 та 26 з ділильним колом ЗО співпали з полюсом зачеплення, тобто з точкою р В результаті вказаного повороту дуг 26, 23, 20 та 17 точки в, вз, В2 та в-і, що належать цим дугам, займуть положення точок 28, 29, ЗО та 31 на дугах кіл 10, 9, 8 та 7 При цьому радіуси кривизни дуг 26, 23, 20 та 17 в точках 28, 29, ЗО та 31 будуть сталими і рівними р-ц- З'єднаємо точки 28, 29, ЗО 62233 та 31 з точкою р плавною кривою В результаті одержимо новин бічний профіль 32 голівки 1, який в подальшому домовимось називати енкаїтним профілем, а криву 32 - енкаїтою Лівий бічний профіль енкаїти 33 голівки зуба 1 побудований аналогічно з правим бічним профілем 32, виходячи з симетрії зуба 1 відносно лінії 6 Профілювання бічного профілю ніжки зуба 1 аналогічно побудові бічного профілю 32 голівки даного зуба Але профілювання ніжки зуба 1 слід здійснювати не по всій висоті ніжки hf, а по висоті, що визначається положенням точки а, яка характеризує початок зачеплення ніжки зуба 1 Але положення точки а змінне, так як воно визначається величиною діаметра 6а2І2 вершини зуба веденого зубчастого колеса У зв'язку з цим профілювання ніжки зуба 1 будемо вести виходячи не з положення точки а, а з положення точки с Для знаходження точки с приймаємо d a 2 / 2 = Р2Н Крім ТОГО, НЭ підставі розрахункових даних та виконаного аналізу вказані радіуси кривизни зв'язані між собою співвідношеннями pi|-/mzi = P2|-/rnz2 = 0,5 0,75 і Р1Н / mz-| = Р2н / mz2 = 1,0 1,5 При енкаїтному зачепленні зубів розглядання введені нові кола з радіусами r c i=d c i/2 та rC2=dC2/2, які домовимось називати основними енкаїтними колами, так як енкаїти бере свій початок в точках s, що належать дугам кіл з вище вказаними радіусами г с і та гС2 Визначення діаметрів основних енкаїтних кіл спряженій парі зубів здійснюється за 8 62233 формулами m 1 m sin a,, ( z 1 - 4 h a ) sm 2 a 4 h a + z 2 ( z 2 - 4 h a ) sm 2 a (z2 де h a = 1 - коефіцієнт висоти голівки зуба, в окремих випадках коефіцієнт п а може бути рівний 0,8 або 0,9 Енкаїтна зубчаста передача працює наступним чином Зуб 1 ведучого зубчастого колеса з енкаїтними бічними профілями 32, 47 та 33, 48 спряжений в точці р з зубом 49, бічні профілі 54 та 55 якого є також енкаїтними, при навантаженні, маючи кутову швидкість со-|, діє на зуб 49 веденого зубчастого колеса, у зв'язку з чим воно навантажується та ОбертаЄТЬСЯ З КУТОВОЮ ШВИДКІСТЮ О 2 > Вказана дія зуба 1 на зуб 49 здійснюється шляхом обкатування з ковзанням один по одному їх енкаїтних бічних профілів до тих пір, доки зуби не вийдуть із зачеплення в точці в В результаті повороту спряженої пари зубів кожна з точок їх контакту один з одним буде знаходитись на лінії зачеплення NN в межах відрізку рв радіуси кривизни профілів, що спрягаються, які співпадають з ЛІНІЄЮ зачеплення, будуть переміщуватися по лінії зачеплення на відстані, що дорівнює відрізку рв Якщо виходити із спряження зубів не в точці р, а в точці а, яка характеризує вхід зубів в зачеплення, та в цьому випадку геометричним місцем точок контакту спряжених енкаїтних бічних профілів буде відрізок ав При цьому радіуси кривизни енкаїтних профілів зубів 1 та 49, що співпадають з ЛІНІЄЮ зачеплення NN будуть переміщуватись по лінії зачеплення у межах відрізку ав Економічний ефект від впровадження технічного рішення, що пропонується, слід очікувати за рахунок підвищення навантажувальної здатності та ефективності роботи Суспільна користь винаходу, що заявляється полягає в покращенні віброакустичних характеристик пропонованих зубчастих передач внаслідок зниження шуму та вібрації (промсанітарія) Для оцінки навантажувальної здатності по контактним напруженням зубчастого зачеплення, що пропонується скористаємося коефіцієнтом фн, який характеризує збільшення вказаної навантажувальної здатності у порівнянні з евольвентним зачепленням - див Попов А П Повышение несущей способности высоконагруженных и скоростных судовых зубчатых передач // Тез докл Междунар науч -техн конф — 36 наук праць УДМТУ — Миколаїв, 2002 —Том II — С 137-139 ,2 Фн = Д е РпР1 =РІГР2Н'(РІГ±Р2Н)] Рпр2 = Р1НР2Г/(р1Н±Р2г)] Рпр =РіР2/(рі±Рг) і Р1 = mz-i sma w /2 P2 = mz2Sina w /2 Знак "+" при зовнішньому, а знак "-" при внутрішньому зачепленні, a w - кут зачеплення У якості прикладу розглянемо одноступінчасту енкаїтну зубчасту передачу із ЗОВНІШНІМ зачепленням, у якої z-i=50, Z2=100, т=5мм, aw=20°, Ріг / mz-i = Р2г / mz2 = 0,5, р-щ / mz-i = Р2н / mz2 = 1 В результаті виконаних розрахунків знайдемо рПр 1=100мм, рПр 2-125мм та рпр=28,5мм Потім по вищевказаній формулі визначаємо срц =3,975 Таким чином, навантажувальна здатність по контактним напруженням пропонуємої енкаїтної зубчастої передачі приблизно в 4 рази більше навантажувальної здатності евольвентної зубчастої передачі, у 3,975/1,4=2,83 рази передачі Новікова з одною ЛІНІЄЮ зачеплення (ОЛЗ) та у 3,975/1,7=2,33 рази передачі Новікова з двома ЛІНІЯМИ зачеплення (ДЛЗ) Таким чином, нове технічне рішення, що пропонується, є основою для розробки зубчастих передач нового покоління, не маючих аналогів у СВІТОВІЙ практиці 62233 Комп'ютерна верстка А Крулевський 10 Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119