Беззазорна черв’ячна передача

Реферат: Беззазорна черв'ячна передача, що містить робочий евольвентний черв'як і сполучене з ним черв'ячне колесо, зуби якого огинають витки черв'яка, причому черв'як під дією власної ваги зміщений вертикально вниз до зіткнення вершин його витків із западинами зубів черв'ячного колеса на величину 2 2 u  ra1  rO2  2  ra1  rO2  cos  , де ra1  0,5  m  q  2 - радіус вершин витків черв'яка, мм; ( m і q - модуль і коефіцієнт діаметру черв'яка); rO2  ra1  0,2  m - радіус дуги кола, що обкреслює вершини зубів черв'ячного колеса;  2  2   1  2   2 ; 1  arccos rO2  0,5  b2  / ra1 ;   2  arcsin0,5  b2 / rO2  ; b2  15  ra1 - ширина зубчастого вінця черв'ячного колеса. , UA 95715 U (54) БЕЗЗАЗОРНА ЧЕРВ'ЯЧНА ПЕРЕДАЧА UA 95715 U UA 95715 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до області машинобудування і може бути використана в приводах до пристроїв, де потрібно строгу синхронізацію обертань черв'яка і черв'ячного колеса як в умовах реверсивного режиму, так і при природному зносі робочих поверхонь черв'яка і черв'ячного колеса. Відомо черв'ячну передачу, що містить двокроковий черв'як і сполучене з ним однокрокове черв'ячне колесо (див. патент RU 2044194, F16H/16, заявлений 13.01.1992, опублікований 20.09.1995). Осьові кроки цього черв'яка на правій і лівій сторонах витків різні за рахунок виконання початкової утворюючої поверхні черв'яка під кутом до осі черв'ячної фрези. Відомій передачі властиві наступні недоліки. По-перше, підвищений рівень втрат на тертя, що пов'язано з наявністю нешліфованих витків робочого черв'яка. По-друге, для усунення зазорів, що виникають у результаті неминучого зносу витків та зубців потрібна періодична зупинка робочого механізму для переміщення черв'яка у осьовому напрямі. Найбільш близькою з відомих черв'ячних передач до корисної моделі, що заявляється, є беззазорна черв'ячна передача, що містить два черв'яки, що зачіпляються з одним черв'ячним колесом (див. а. св. СРСР № 1128019, F16H 1/16, опублікований 07.12.1984, бюл. № 45, 1984) прототип. Недоліками відомої беззазорної черв'ячної передачі є конструктивна складність механізму, пов'язана з наявністю великої кількості додаткових деталей і вузлів: допоміжного черв'яка, двох зубчастих коліс, розташованих на валах черв'яків і сполучених кінематично між собою, фрикційної муфти для забезпечення відносного повороту черв'яків. Зазори у зачепленнях зубчастих коліс і у муфті призводить до неузгодження обертань робочого черв'яка і черв'ячного колеса при реверсуванні. У міру збільшення цих зазорів несинхронність обертання робочого черв'яка і черв'ячного колеса при реверсуванні зростатиме. Крім того, тертя в зачепленні зубчастих коліс і прослизання у муфті призводять до додаткових втрат на тертя і, як результат, до зниження ККД усього механізму. За основу корисної моделі поставлено завдання забезпечення беззазорного зачеплення в черв'ячній передачі з використанням стандартних черв'яків і фрез, а також існуючих технологій виготовлення, що приведе до синхронізації обертань робочого черв'яка і черв'ячного колеса при реверсуванні і підвищення ККД механізму. Поставлене завдання досягається шляхом того, що у беззазорній черв'ячній передачі, що містить один робочий евольвентний черв'як і сполучене з ним черв'ячне колесо, зуби якого огинають витки черв'яка, згідно корисної моделі, черв'як під дією власної ваги G зміщений вертикально вниз, зберігаючи вісь обертання горизонтальною, до зіткнення вершин його витків із западинами зубів черв'ячного колеса і торкаючись двома сторонами витка двох зубів черв'ячного колеса, розташованого в горизонтальній площині, а величина зміщення u вісь черв'як визначена із співвідношення 2 2 u  ra1  rO2  2  ra1  rO2  cos  (1) , де ra1  0,5  m  q  2 - радіус вершин витків черв'яка, мм; ( m і q - модуль і коефіцієнт діаметру черв'яка); rO2  ra1  0,2  m - радіус дуги кола, що обкреслює вершини зубів черв'ячного колеса; 40 2   1   2   2 ; 1  arccos rO2  0,5  b2 2 / ra1 ;     2  arcsin0,5  b2 / rO2  ; b2  15  ra1 - ширина зубчастого вінця колеса. , 45 50 55 На фіг. 1 зображена схема беззазорної черв'ячної передачі, що містить робочий евольвентний черв'як і черв'ячне колесо 2, розташоване у горизонтальній площині, зуби якого огинають витки черв'яка. На фіг. 2 зображена беззазорна черв'ячна передача у зборі, де черв'як 1 знаходиться у зачепленні з колесом 2 і встановлений у опорах 3. Пружини 4, встановлені в опорах 3, перешкоджають підйому вверх черв'яка 1, у разі, коли окружна сила на черв'яку 1 перевищить його власну вагу G. Беззазорна черв'ячна передача функціонує наступним чином Для здійснення вертикального зміщення валу черв'яка 1 його підшипники знаходяться в ковзаючих опорах 3, які дозволяють валу черв'яка 1 самоустановлюватися у вертикальному напрямі, зберігаючи горизонтальною вісь обертання (фіг. 2). Спрямована униз окружна сила Ft1 черв'яка 1 сприяє збереженню беззазорного зачеплення черв'яка 1 з черв'ячним колесом 2. При цьому точка О1, що є проекцією осі симетрії черв'яка 1 на його торцеву площину, зміщена униз під дією власної ваги G черв'яка 1 і сили Ft1 відносно середньої торцевої площини черв'ячного колеса 2 (вісь О2-О2 на фіг. 1) на величину u. 1 UA 95715 U 5 При реверсі, коли спрямована уверх сила Ft1 (фіг. 2) сприяє підйому черв'яка 1 угору і утворенню зазорів у зачепленні, їх появі перешкоджає сила стискування FП пружин 4, встановлених у ковзаючих опорах 3, де закріплені підшипники валу черв'яка 1. Потрібна сила стискування FП пружин 4, що запобігає утворенню зазорів в черв'ячній передачі, визначена співвідношенням: FП  Т 2  tg   G  d2 2 , (Н), (2) де Т 2 - обертальний момент на валу черв'ячного колеса, Нм; d2  m  z 2 - ділильний діаметр черв'ячного колеса, м;   arctgz1 q - ділильний кут підйому витків черв'яка ( z1 - число витків черв'яка); 10  - приведений кут тертя у черв'ячній передачі; G - власна вага валу черв'яка у зборі з опорами, Н. Для компенсації зносу робочих поверхонь передачі пружини 4 повинні мати невелике попереднє стискування. Таким чином, значення сили FП з урахуванням зносу витків черв'яка 1 і зубів черв'ячного колеса 2 визначено залежністю FП  k  T2  15 20 25 tg   G  , d2 2 (Н), , де k  11 - коефіцієнт попереднього стискування пружини. Підшипники, напресовані на вал черв'яка 1, встановлюються у ковзаючих опорах 3. Витки черв'яка 1 вводяться у зачеплення із зубами черв'ячного колеса 2. Причому, первинна установка черв'яка 1 відносно черв'ячного колеса 2 робиться за діючим правилом: вісь черв'яка 1, - точка О2 (фіг. 1), знаходиться в середній торцевій площині черв'ячного колеса 2 - вісь О2-О2 (фіг. 1). Оскільки опори валу черв'яка 1 розміщені в ковзаючих опорах 3, то під дією власної ваги G вал черв'яка 1 разом з ковзаючими опорами 3 опускається униз, вибираючи при цьому осьові і радіальні зазори у зачепленні. Вісь черв'яка 1 при цьому залишається у горизонтальній площині і переміщається в точку О 1 (фіг. 1). В результаті утворюється беззазорне зачеплення між витками черв'яка 1 і зубами черв'ячного колеса 2, оскільки обидві сторони витка одночасно контактують з двома зубами черв'ячного колеса 2. При дії сили Ft1 вертикально униз пружини 4 не чинять тиску на черв'як 1 (нехтуючи силами їх попереднього стискування). При дії сили Ft1 вертикально уверх пружини 4 починають впливати на вал черв'яка 1 силою FП, яка перешкоджає його переміщенню угору і зберігає, тим самим, нульові зазори у зачепленні. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 (3) 1. Беззазорна черв'ячна передача, що містить робочий евольвентний черв'як і сполучене з ним черв'ячне колесо, зуби якого огинають витки черв'яка, яка відрізняється тим, що черв'як під дією власної ваги зміщений вертикально вниз до зіткнення вершин його витків із западинами зубів черв'ячного колеса на величину 2 2 u  ra1  rO2  2  ra1  rO2  cos  , де ra1  0,5  m  q  2 - радіус вершин витків черв'яка, мм; ( m і q - модуль і коефіцієнт діаметру черв'яка); rO2  ra1  0,2  m - радіус дуги кола, що обкреслює вершини зубів черв'ячного колеса; 40  2  2   1  2   2 ; 1  arccos rO2  0,5  b2  / ra1 ;   2  arcsin0,5  b2 / rO2  ; b2  15  ra1 - ширина зубчастого вінця черв'ячного колеса. , 2. Беззазорна черв'ячна передача за п. 1, яка відрізняється тим, що дві сторони витка черв'яка одночасно торкаються двох зубів черв'ячного колеса, розташованого у горизонтальній площині. 2 UA 95715 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3