Передача новікова

Реферат: UA 77941 U UA 77941 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування. Відома зубчата передача, яка складається із шестірні і колеса з розташованими на них евольвентними зубами, які в результаті взаємодії один з одним по лінії контакту здійснюють передачу обертання та корисного навантаження від одних валів іншим валам машин і механізмів [1]: Кудрявцев В.Н, Державец Ю.А., Глухарев Є.П. Конструкции и расчѐт передач редукторов. - Л.: Машиностроение, 1971.-328 с. Недоліком відомої зубчастої передачі є обмежена навантажувальна здатність по контактним напруженням. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого рішення є передача Новікова, що складається із шестірні і колеса з розташованими на них під кутом нахилу  відносно твірних ділильних циліндрів опукло-увігнутими зубами з точковою системою зачеплення [2]: Федякин Р.В., Чесноков В.А. Расчет цилиндрических передач Новикова и фрикционных передач. - М.: Изд-во ВВИА имени профессора Н.Е. Жуковского, 1982.-114 с. Недоліком вказаної передачі Новікова є переродження точкового контакту зубів в лінійний контакт в процесі приробки робочих поверхонь зубів при навантаженні. Наведена задача корисної моделі - заміна точкового контакту зубів лінійним контактом, для якого необов'язкова приробка робочих поверхонь зубів. Для рішення задачі в передачі Новікова, що складається із шестірні і колеса з розташованими на них під кутом нахилу  відносно твірних початкових циліндрів опуклоувігнутими зубами з точковою системою зачеплення, згідно з корисною моделлю бічні профілі опуклих і увігнутих зубів виконані з однаковими радіусами кривизни , в зв'язку з чим зуби контактують по лінії, довжина якої дорівнює робочій висоті зубів hp=2ha-r2, при цьому радіуси , r2 і висота головки зуба ha знаходяться із виразів: =(1,4…1,6)mn; hа=(0,55…0,65)mn; r2=(0,2…0,3)mn, де mn - модуль зачеплення в нормальному перерізі. Порівняльний аналіз з прототипом показує, що в передачі Новікова, що складається із шестірні і колеса з розташованими на них під кутом нахилу  відносно твірних початкових циліндрів опукло-увігнутими зубами з точковою системою зачеплення, згідно з корисною моделлю бічні профілі опуклих і увігнутих зубів виконані з однаковими радіусами кривизни , в зв'язку з чим зуби контактують по лінії, довжина котрої дорівнює робочій висоті зубів hp=2ha-r2, при цьому радіуси , r2 і висота головки зуба ha знаходиться із вищеприведених співвідношень. На фіг. 1 зображено зачеплення зубів передачі Новікова, на фіг. 2 - вихідні контури для нарізання опукло-увігнутих зубів системи Новікова, а на фіг. 3 показані профілі опукло-увігнутих зубів з радіусами  в площині креслення, а також твірні їх бічних поверхонь з радіусами R1 і R2 в площині, перпендикулярній площині креслення. Відповідно до фіг. 1-3 маємо наступні позначення: 1, 2 - кутові швидкості шестірні та колеса; pw - крок зачеплення; m n - модуль зачеплення в нормальному перерізі; ha, hf - висота відповідно головки та ніжки зуба;  - радіус кривизни бічних профілів опуклих та увігнутих зубів; с=0,25mn - радіальний зазор між зубами; hp - робоча висота зубів; r1=(0,4…0,5)mn, r2=(0,2…0,3)mn, r3=(0,5…0,6)m n - радіуси закруглень зубів; к=20°…30° - кут тиску на профілі зуба в точці К; dw1, dw2 - діаметри початкових циліндрів опуклих та увігнутих зубів; R1, R2 радіуси кривизни твірних поверхонь опуклих та увігнутих зубів. Передача Новікова складається з шестірні 1 та колеса 2 з розташованими на них опуклими зубами 3 та увігнутими зубами 4. При цьому зуби 3 та 4, за аналогією з циліндричними косозубими колесами, характеризуються кутом нахилу  відносно твірних початкових циліндрів. Вказані твірні паралельні осям обертання зубчастих коліс. На основі сказаного, кут нахилу  можна розглянути як кут між віссю обертання шестірні чи колеса і напрямом опуклого зуба шестірні або увігнутого зуба колеса. Необхідно відмітити, що для передач Новікова характерно лише внутрішнє торкання, не тільки при внутрішньому, але й при зовнішньому зачепленні. В передачі Новікова, на відміну від евольвентної зубчастої передачі, лінія контакту розташовується практично перпендикулярно до напряму зуба, що є однією з найбільш суттєвих відмінностей передачі, що розглядається, від традиційної зубчастої передачі. Для нарізання опуклих зубів 3 та шестірні 1 використовується вихідний контур 5, а для виготовлення увігнутих зубів 4 колеса - вихідний контур 6. В торцевому перерізі шестірні та колеса передачі Новікова бічні профілі 7 і 8 відповідно опуклих 3 та увігнутих 4 зубів шестірні і колеса мають однакову кривизну, котра характеризується радіусом . 1 UA 77941 U 5 10 15 20 25 30 35 В площині, перпендикулярній торцевій площині, твірні бічних поверхонь 9 і 10 опуклих 3 та увігнутих 4 шестірні і колеса є криволінійними з радіусами кривизни R1 та R2. Форма профілів опукло-увігнутих зубів може бути різноманітною: круговою, еліптичною, параболічною, евольвентою, циклоїдальною. В теперішній час стандартизована кругова форма профілів, створених дугами окружностей, як найбільш проста та технологічна. Передача Новікова працює наступним чином. При обертанні двигуна, приєднаного через вал до шестірні 7, вказана шестірня почне обертатися з кутовою швидкістю 1. При цьому опуклі зуби 3 даної шестірні впливають на увігнуті зуби 4 колеса 2, які крім сприйняття навантаження, що передається, набувають кутової швидкості 2, причому 21,0. Відповідно, при роботі передачі Новікова в зачепленні одночасно знаходяться не менше двох спряжених пар опукло-увігнутих зубів. З цієї причини після виходу із зачеплення однієї спряженої пари зубів в процесі обертання зубчастих коліс передача корисного навантаження здійснюється другою спряженою парою зубів, до якої через визначений проміжок часу добавляється ще одна спряжена пара зубів. Одночасне знаходження в зачепленні не менше двох пар опукло-увігнутих зубів призводить, як вже вказувалось, не лише до безперервного зачеплення зубів, але й дозволяє в процесі експлуатації передачі Новікова значно зменшити ударне навантаження зубів у моменти їх входу та виходу із зачеплення, що приводить до зниження рівня вібрації та шуму і, як наслідок, до покращення віброакустичних характеристик зубчастої передачі. А тепер перейдемо до оцінювання величин максимальних контактних напружень традиційної і пропонованої передачі Новікова. Як приклад візьмемо передачу Новікова ОЛЗ 4 5 1,25-0,15, в якій: z1=30; z2=63; mn=5 мм; к=27°; =20°; bw=100 мм; Fn=2,9510 Н; Е= 2,1510 МПа - модуль пружності. По загальновідомим формулам знаходимо радіуси кривизни опуклих =1,25mn=6,25 мм і увігнутих f=(1,25+0,15)mn=7 мм зубів, а також радіуси R1 і R2: d w1 159,57 R1    1598 мм; 2  2 sin  к cos  sin  2  sin 27 cos 20  sin 2 20  z2 R1  3356 мм. z1 Потім визначаємо максимальні контактні напруження для точкового торкання опуклоувігнутих зубів при 1=2= і Е1 = Е2 = Е (однакові матеріали коліс) за формулою Герца [3]: Энциклопедический справочник. Инженерные расчѐты в машиностроении. - М: Гос. науч.-техн. изд-во машиностроительной литературы, 1949.-891 с.: 0,245 3 2 (1) max  E Fn (  ) 2 , 1 2 де 1, 2=4,369 - добуток коефіцієнтів 1 і 2 знайдено з урахуванням кута =10° 1 cos   (11  12 ) 2  (2(11  12 )  ( 21   22 ) 2 ;  -1 -1 -1 де 11=1/а=0,16 мм ; 12=1/R1=0,000626 мм ; 21=1/f=0,14286 мм ; -1 -1 2=1/R2=0,000298 мм ; =11+12+21+22=0,38 мм . -1 З урахуванням знайдених значень 12=4,369 і =0,303 мм напруження mах, обчислені за формулою (1), рівні 5898 МПа. Знайдена величина mах=5898 МПа є достатньо великою і вона не відповідає реальним значенням напружень mах, які мають місце в зубчастих передачах. Дана обставина послугувала підставою для заміни точкового контакту зубів в передачах Новікова лінійним контактом на основі приробки робочих поверхонь зубів в процесі експлуатації під навантаженням. R2  40 45 50 2 UA 77941 U Для визначення максимальних величин контактних напружень H в даному випадку використовується формула Герца [2]: Федякин Р.В., Чесноков В.А. Расчет цилиндрических передач Новикова и фрикционных передач. - М.: Изд-во ВВИА имени профессора Н.Е. Жуковского, 1982.-114 с. EFn (2) , LHR w де Rw=R1R2/(R1R2)=1082 мм - приведений радіус кривизни твірних бічних поверхонь опуклих 2 і увігнутих зубів; LH=mntgк/Z к=3,216 мм - довжина активної частини припрацьованих бічних профілів зубів, в межах якої здійснюється їх лінійний контакт; Z к=0,89 - коефіцієнт, враховуючий розміри ділянки контакту по висоті зубів. З урахуванням LH=3,216 мм і Rw=1082 мм, максимальні контактні напруження, знайдені по формулі (2), будуть рівні H=557,7 МПа. Відповідно до пропонованої передачі Новікова необхідно в формулі (2) довжину LH замінити робочою висотою зубів hp, в межах якої зуби контактують по лінії. В зубчастій передачі, що розглядається, необхідно прийняти =а=f=6,25 мм. Тоді робоча висота зубів у даному випадку при ha=0,55mn і r2=0,3mn, буде рівна: hp=2ha-r2=(20,55-0,3) mn=4 мм. В результаті підстановки в рівняння (2) замість LH=3,216 мм параметра hp=4 мм, отримаємо H=500 МПа, у зв'язку із чим максимальні контактні напруження відрізняються в 557,7/500=1,115 разу, що еквівалентно підвищенню навантажувальної здатності пропонованої зубчастої 2 передачі в 1,115 =1,244 разу, в порівнянні з традиційною передачею Новікова 0,13-1,25-0,15. Більш висока навантажувальна здатність передачі, що розглядається, в порівнянні з існуючою передачею Новікова 0,13-1,25-0,15 пояснюється тим, що початковий точковий контакт опукло-увігнутих зубів передачі Новікова 0,13-1,25-0,15 в процесі приробки не в змозі забезпечити прилягання зубів на відстані, що перевищує 3,216 мм, тобто по всій їх робочій висоті. Економічний ефект від впровадження пропонованого технічного рішення слід очікувати за рахунок суттєвого підвищення навантажувальної здатності зачеплення опукло-увігнутих зубів шляхом збільшення робочої висоти зубів. Заявлена суспільна користь технічного рішення полягає у покращенні віброакустичних характеристик зачеплення внаслідок зменшення рівня вібрації і шуму (промислова санітарія) за рахунок більш плавного входу і виходу спряжених пар зубів із зачеплення, обумовленого розподіленням навантаження по більшим ділянкам контакту опукло-увігнутих зубів. H  0,418 5 10 15 20 25 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Передача Новікова, що містить шестерні і колеса, з розташованими на них під кутом нахилу β відносно твірних початкових циліндрів опукло-увігнутими зубами з точковою системою зачеплення, яка відрізняється тим, що бічні профілі опуклих і увігнутих зубів виконані з однаковими радіусами кривизни , в зв'язку з чим зуби контактують по лінії, довжина котрої дорівнює робочій висоті зубів hp=2ha-r2, причому радіуси , r2 і висота головки зуба ha знаходяться із виразів: =(1,4…1,6)mn; ha=(0,55…0,65)m n, r2=(0,2…0,3) mn, де mn - модуль зачеплення в нормальному перерізі. 3 UA 77941 U 4 UA 77941 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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 5