PL215276B1 - Koło pasowe zębate - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest koło pasowe zębate przeznaczone do przekładni pasowej z pasem zębatym, umożliwiające zmianę przełożenia tej przekładni, na co najmniej cztery różne wartości. Drugie z kół tworzących przekładnię może być również takim samym lub podobnym kołem nastawnym i wtedy przy odpowiedniej zabudowie całości przekładnia o stałej dużej odległości międzyosiowej wału napędzanego od wału napędzającego może nie zawierać napinacza. Koło współpracujące może być jednak zwykłym kołem pasowym zębatym, ale wtedy przekładnia powinna być wyposażona w urządzenie napinające pas.

Rodzaje i wymiary uzębień pasów zębatych określa norma PN-83/M-85210. Pasy zębate mogą mieć uzębienie z jednej strony lub obu stron i to naprzeciw siebie (typ symetryczny - A) lub przesunięte o pół podziałki (typ naprzemianległy - B). Podstawowym wymiarem uzębienia jest podziałka pasa pb, tj. odstęp między zębami wyrażony w calach. Znanych jest sześć znormalizowanych wielkości 21 podziałek w zakresie od ²/25 do 1¹/4 oznaczonych wielkimi literami, np. H dla podziałki czwartej wielko₁ ści p_b = /₂ cala = 12,70 mm. Pasy zębate mogą mięć kilka znormalizowanych szerokości dla jednej wartości podziałki. Dla pasa o podziałce H jest ich najwięcej - aż pięć. W oznaczeniu pasa szerokość b wyraża wielokrotność jednej setnej części cala. Przy pasie H100 jest więc b = 1'' = 25,4 mm - druga z pięciu wartości w zakresie od 0,75 do 300 (czyli 19,1:76,2 mm) znormalizowanych dla tego pasa. Pas ten ma zęby trapezowe o bokach nachylonych symetrycznie do przekroju poprzecznego pasa pod kątem 20° i o wysokości ht = 2,29 mm. Zarys zęba przy wierzchołku zęba i przy stopie zęba jest zaokrąglony promieniem rr = 1,02 mm. Wysokością nominalną pasa hs = 4,30 mm jest grubość pasa w jego przekroju poprzecznym zawierającym cały ząb, stąd grubość obliczeniowa pasa w jego przekroju poprzecznym jest równa różnicy wysokości hs-ht=4,30 mm-2.29 mm=2,01 mm. Przekrój ten ma ₂ szerokość pasa b = 25,4 mm i pole F_r = b-(h-h_t) = 25,4 mm-2,01 mm = 51,05 mm . Jest on obciążony rozciągająco przez napięcie w cięgnie czynnym przekładni. Pas zębaty nie ma końców, lecz ma określoną długość podziałową, która jest taką wielokrotnością podziałki, ile zębów pas posiada. Długość ta wyrażona w calach pomnożona przez 10 podawana jest w oznaczeniu na pierwszym miejscu ze względu na jej istotne znaczenie dla wymiarów gabarytowych przekładni. Wartości jej są znormalizowane - dla pasa H w zakresie od „240'' (około 610 mm, pas z 48 zębami) do „1700 (około 4318 mm, pas z 340 zębami). Dla samego koła pasowego długość ta ma mniejsze znaczenie i dlatego w zgłaszanym projekcie nie była rozpatrywana.

Istotną cechą przekładni cięgnowych zębatych jest to, że w przeciwieństwie do przekładni z pasami bezzębnymi mają one określone przełożenie równe stosunkowi liczb zębów koła napędzanego do koła napędzającego. Jest to ważna zaleta w napędach wałków ze zerowymi obu odchyłkami dopuszczalnymi przełożenia: dolnej przy spadku momentu oporu, górnej przy wzroście momentu. Przykładem tego jest wał rozrządu czterosuwowego silnika spalinowego, który musi wykonać dokładnie jeden obrót podczas dwóch pełnych obrotów napędzającego go wału korbowego. W przekładni takiej i innych z dużymi odległościami międzyosiowymi pas zębaty z powodzeniem zastępuje różne typy łańcuchów.

Natomiast, gdy przełożenie może ulegać trudnym do przewidzenia zmianom w czasie ruchu, konkurencyjnym do pasa zębatego jest pas klinowy. Dla pasa zębatego H jest to pas klinowy 10 x 6 ₂ o szerokości 10 mm, grubości 6 mm i przekroju poprzecznym Fk = 48 mm², niewiele mniejszym od ₂ przekroju Fk = 51 mm² dla pasa zębatego. Dwa takie pasy klinowe obok siebie w dwóch jednakowych rowkach klinowych jednego koła łączących to koło z innym dwurowkowym kołem utworzą przekładnię podwójną. Średnice obu rowków każdego koła muszą być sobie równe, ale mogą się różnić od średnicy jednakowej dla obu rowków drugiego koła. Natomiast rowki obu kół leżeć muszą w dwóch równoległych do siebie płaszczyznach. Sumaryczne napięcie obu tych pasów klinowych może być co najmniej dwukrotnie większe niż napięcie jednego pasa zębatego H100 o szerokości 25,4 mm, jednakże poosiowo paski te zajmą mniej miejsca, bo tylko około 23 mm.

Jeśli natomiast każde z obu kół klinowych ma rowki tej samej szerokości, ale różniące się średnicami, mogą one współpracując kolejno z jednym łączącym je pasem klinowym utworzyć przekładnię dwubiegową. Koła te muszą być również jak przy przekładni dwupasowej tak osadzone na swych wałkach, żeby ich rowki klinowe leżały w dwóch wspólnych płaszczyznach: rowek mniejszy koła napędzającego i rowek większy koła napędzanego w płaszczyźnie biegu pierwszego, a rowek większy koła napędzającego i rowek mniejszy koła napędzanego w płaszczyźnie biegu drugiego. Zmiany biegów trzeba dokonywać przez przełożenie pasa z jednej płaszczyzny w drugą po zatrzymaniu ruchu i zwolPL 215 276 B1 nieniu napięcia pasa. Kilkubiegowa przekładnia z pasami klinowymi bywa stosowana w wiertarkach stołowych przy napędzie wrzeciona roboczego przez jednobiegowy silnik elektryczny.

Zarówno pas klinowy jak i pas zębaty są pasami bez końca i nie można ich rozpinać, w przeciwieństwie do większości pasów płaskich. Założenie nowego pasa klinowego lub zębatego na koła osadzone na wałkach między łożyskami tych wałów jest zatem niemożliwe bez odjęcia łożysk z jednej strony obu wałów. Dla uniknięcia tego, przekładnie takie łączą zwykle końce wałów poza łożyskami. Takie ułożyskowanie zwisowe przy wałku z kilkurowkowym kołem klinowym nie obciąża nadmiernie zginająco czopa mimo jego większej niż przy kole jednorowkowym długości. Jednakże przy przekładni z kilkoma pasami zębatymi czop ten byłby bardzo długi i ze względu na wynikający z tego duży moment zginający musiałby być znacznie grubszy niż przy przekładni jednorowkowej.

Wielobiegowe przekładnie z pasem płaskim umieszczonym między łożyskami nie wymagają z powodu możliwości rozłączenia ich końców podczas montażu konieczności odjęcia żadnego z łożysk. Są zatem stosowane często między łożyskami, przy czym wykorzystuje się tu okoliczność, że wał jest zwykle w tej części swojej długości ze względów na zabudowy łożysk i ze względów wytrzymałościowych grubszy niż w częściach bliższych jego końcom. Natomiast ze względu na przełączanie biegów konieczny jest napinacz, którym można wtedy zmniejszyć napięcie pasa.

Przy opracowywaniu wynalazku na koło pasowe zębate wielobiegowe założono, żeby nie było to koło wielowieńcowe i żeby odstęp jego od kadłuba łożyskującego wał był możliwie mały. Nie założono żadnych zmian kształtu zęba, który stosownie do normy PN-84/M-85211 może być ewolwentowy lub prostoliniowy. Zęby obu tych rodzajów są bardzo niskie, szczególnie zęby ewolwentowe. Podstawowym wymiarem uzębienia jest podziałka pb, a nie jak przy uzębieniu kół walcowych moduł m czyli jej stosunek do liczby π. Podziałkę stanowi odstęp zębów na kole podziałowym φό, które w przeciwieństwie do zwykłych uzębień ewolwentowych ma średnicę podziałową d większą od średnicy koła głów d₀. Wysokość głów zębów a = | · (d₀ - d) jest więc ujemna i głowa znajduje się wewnątrz koła podziałowego. Pas zębaty opiera się na wierzchołkach i bokach zębów koła, nie styka się natomiast z dnami wrębów koła, które mogą być wskutek tego wykonane z mniejszą dokładnością i gładkością. Dotyczy to zwłaszcza obrabianych kształtowo wrębów prostoliniowych, dla których norma przewiduje większą głębokość hg = 2,59 mm zamiast - jak u zębów ewolwentowych hr = 2,29 mm. Kąt przyporu a = 20° obrabianych obwiedniowo narzędziem trapezowym zębów ewolwentowych jest dla pasa H taki jak we większości kół walcowych ze zewnętrznym uzębieniem prostym. Przy obrabianych kształtowo zębach prostoliniowych znormalizowany jest kąt nachylenia boków wrębu φ, który dla zęba H jest także równy 20°. Kąt nachylenia boków zęba jest natomiast mniejszy, i to tym bardziej im mniejsza jest liczba zębów koła, obniżając się do wartości 8,75° przy 16 zębach koła.

Istotą wynalazku jest koło pasowe zębate, w którym niejednolity wieniec z zębami usytuowany jest pomiędzy dwiema tarczami bocznymi, osadzony na czopie wałka, charakteryzujące się tym, że wieniec stanowią cztery przestawne segmenty zębate w postaci wycinków kołowych rozmieszczonych równomiernie w półpłaszczyznach przechodzących przez oś wałka tworzących ze sobą cztery kąty proste, przy czym każdy z segmentów zębatych ma z jednej strony występy czołowe, usytuowane we wzdłużnym, średnicowym rowku tarczy tylnej, zaś z drugiej strony ma otwory gwintowe na śrubę z nakrętką, przechodzącą przez wzdłużne, promieniowe otwory tarczy przedniej i kształtowe otwory tarczy nastawczej, usytuowanej na wałku przed tarczą przednią, przy czym kształtowe otwory mają wzdłużne, promieniowe wycięcie, połączone z wycięciami, przy czym promieniowe wycięcie otworów odchylone jest względem osi otworów o kąt kilkunastu stopni, zaś końcówki zamykające wycięcia, usytuowane są na linii promienia tarczy przedniej, w odległości kilkunastu stopni od osi promieniowego wycięcia.

Korzystnym jest, gdy pomiędzy tarczami usytuowana jest tulejka dystansowa o długości większej niż szerokość segmentu zębatego.

Korzystnym jest także, gdy cztery wycięcia usytuowane są z jednej strony promieniowego wycięcia.

Korzystnym jest także, gdy końcówki zamykające usytuowane są po dwa z obu stron promieniowego wycięcia.

Korzystnym jest również, gdy na końcówce gwintowej wałka usytuowana jest nakrętka tarczy przedniej.

Ponadto korzystnym jest, gdy oś wycięcia jest linią prostą lub łukiem kołowym.

Zwłaszcza korzystnym jest, gdy segment zębaty ma gniazdo do posadowienia sprężyny.

PL 215 276 B1

W wynalazku zespół koła zawiera wieniec dzielony zamiast jednolitego. Mianowicie zamiast jednolitego koła pasowego zębatego o liczbie zębów będącej całkowitą wielokrotnością liczby 4 występuje w nim dzielony promieniowo wieniec zębaty, składający się z czterech ćwiartek. Ćwiartki te są w zespole koła tak połączone, że mogą w nim zajmować cztery wybrane położenia, różniące się swoją odległością od osi kola. Dzięki temu oprócz koła o znamionowej rzeczywistej liczbie zębów można - po dokonaniu łatwych czynności nastawczych - uzyskać koła o zastępczej liczbie zębów większej od rzeczywistej liczby o 4, 8 lub 12.

Wynalazek został uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunkach w widokach i półprzekrojach osiowych oraz poprzecznych, gdzie fig. 1 przedstawia koło pasowe nastawione na pierwszą - znamionową - liczbę zębów 16, fig. 2 - koło pasowe nastawione na drugą liczbę zębów 20, fig. 3 - koło pasowe nastawione na trzecią liczbę zębów 24, fig. 4 - koło pasowe nastawione na czwartą liczbą zębów 28, fig. 5 - tarczę tylną, fig. 6 - tarczę przednią, fig. 7 - tarczę nastawczą, fig. 8 - segment zębaty, fig. 9 - pokazuje opasanie segmentów zębatych przy kołach nastawionych:

a) na znamionową liczbę zębów z1 = 16,

b) zbyt luźno na czwartą liczbę zębów z4 = 28,

c) prawidłowo na czwartą liczbę zębów z4 = 28.

fig. 10 - schematy przekładni o stałej odległości międzyosiowej a z dwiema parami kół zastępczych

a) nastawienie: z1 = 16 i z4 = 28;

b) nastawienie: z2 = 20 i z3 = 24.

Rysunki przedstawiające koła pasowe zębate 16H100 dostosowane są do pasa H o podziałce p_b = %” czwartej wielkości z sześciu przewidywanych normą i szerokości „100”- b = 25,4 mm, drugiej z pięciu znormalizowanych. Przedstawione zostały prostoliniowe zęby i dna wrębów. Liczba 16 przed symbolem H100 pasa oznacza znamionową liczbę zębów koła tzn. przy jego uzębieniu najmniejszym. Koło nazwane „nastawnym” może mieć bowiem cztery uzębienia, których zastępcze liczby zębów 16, 20, 24, 28 tworzą rosnący postęp arytmetyczny o różnicy 4. Nominalna liczba 16 jest najmniejszą liczbą zębów koła dla pasa o tej podziałce i wskutek tego najmniejsza może być średnica podziałowa tego uzębienia ^{1 612,7} = 64,68 mm oraz średnica gabarytowa całego koła nastawnego. Uzębienie znaπ mionowe może przybierać większe liczby zębów, np. 20, 24,..., jednakże muszą to być liczby stanowiące wielokrotność liczby cztery. Wpływa to oczywiście na zwiększenie średnicy wszystkich czterech uzębień oraz średnicy gabarytowej całego koła. Możliwe też są inne niż 25,4 mm szerokości uzębień, np. węższe 19,1 - dla pasa o szerokości „0,75” lub szersze 28.1 mm - dla pasa ,,150'', jednakże przy nich szerokość całego koła jest odpowiednio mniejsza lub większa i czop osadczy wału może być krótszy lub musi być dłuższy. Budowa koła jest taka, że wszystkie czynności konieczne do nastawiania czynnej liczby zębów dokonuje się z jednej tylko strony koła - przedniej. Dostęp do tyłu koła nie jest potrzebny, dzięki czemu odstęp koła od pokrywy łożyska wałka przekładni może być mały.

Budowa koła nastawnego pokazana jest na czterech rysunkach przedstawiających położenie jego elementów - przy czterech różnych nastawieniach jego roboczej średnicy: na najmniejszą nominalną (fig. 1) i na trzy większe (fig. 2, fig. 3, fig. 4). Koło nastawne jest mniejszym z dwóch kół tworzących przekładnię, zatem jeżeli przekładnia ta jest zwolnicą, to wałek 1, na którym koło jest osadzone jest wałkiem napędzającym. Koło to przekazuje wtedy napęd poprzez pas zębaty na drugie koło n astawne o znamionowej średnicy minimalnej. W przekładni przyspieszającej natomiast koło opisywane byłoby napędzane pasem zębatym i przekazywałoby napęd na wałek 1. Wałek 1 jest ułożyskowany w nie pokazanym na rysunku kadłubie lub w dwóch ujętych w oprawy łożyskach toczn ych - również nie pokazanych. Czop osadczy 2 dla koła cieńszy jest od przyległego czopa pod łożysko toczne, dzięki czemu oba czopy mogą być od siebie oddzielone powierzchnią oporową dla zespołu koła. Oba czopy mogą mieć jednakową średnicę, ale wtedy na takim długim wspólnym czopie musiałaby być osadzona tulejka oporowa między kołem, a łożyskiem. Czop osadczy 2 jest długim czopem wielowypustowym. Zastąpienie go czopem walcowym z jednym lub dwoma przeciwległymi wpustami jest możl iwe, ale niekorzystne, bo komplikuje budowę złącza. Na czopie osadczym 2 osadzone są dwie tarcze z centralnym otworem wielowypustowym 3: tylna 4 (fig. 5) i przednia 5 (fig. 6), a między nimi tulejka odległościowa 6, utrzymująca prawidłowy odstęp między obu tarczami 4 i 5. Ma ona długość około 28 mm, dzięki czemu zapewnia konieczny luz dla prawidłowej współpracy pasa o szerokości 1'' = 25,4 mm z tarczami 4 i 5 koła obejmującymi pas. Przed tarczę przednią 5 wystaje końcówka gwintowa 7, na której osadzona jest podkładka tarczy przedniej 8 i nakrętka tarczy przedniej 9. Nakrętka 9 mocuje obie tarcze 4 i 5 i tulejkę 6 na czopie osadczym 2, wykorzystując powierzchnię oporową podpierającą

PL 215 276 B1 czop 2 z tyłu. W tylnej stronie tarczy przedniej 5 (fig. 6) nacięte są dwa prostopadłe do siebie rowki średnicowe 10 o długości całej średnicy. Rowki 10 wykonane są też w przedniej stronie tarczy tylnej 4 przy czym płaszczyzny symetrii rowków 10 w obu tarczach 4 i 5 tworzących zespół koła muszą być wspólne. Żeby to uzyskać jeden z rowków średnicowych 10 w każdej z tarcz 4, 5 powinien być nacięty w płaszczyźnie osiowej zawierającej jedną parę rowków 10 na wpusty. Końce rowka 10 powinny być oznaczone z przodu każdej tarczy 4, 5 przez napunktowanie za pomocą punktaka. Na rysunkach (fig. 5, i fig. 6) są to krzyżyki + w pobliżu obrzeża tarcz 4 i 5. W tarczy tylnej 4 są one w dnie samego rowka 10 (fig. 5), a w tarczy przedniej 5 z jej przedniej strony, naprzeciw tego dna (fig. 6). Krawędzie rowków średnicowych 10 muszą być przy tym załamane, żeby pas nie ulegał uszkodzeniom podczas ruchu przekładni. W dnie każdego z obu rowków średnicowych 10 tarczy przedniej 5 wykonane są dwa węższe od rowków bliźniacze otwory podłużne 11 skierowane promieniowo. Obie tarcze 4, 5 mają postać krążka, przy czym tarcza tylna 4 jest takim krążkiem płaskim z odpowiednio grubej blachy (fig. 5), natomiast tarcza przednia 5 zaopatrzona jest z przodu w niewielką okrągłą piastę 12 (fig. 6). Piasta 12 służy do środkowania na niej (fig. 1, fig. 2, fig. 3. fig. 4) tarczy nastawczej 13 (fig. 7). umożliwiając przy tym obracanie jej o niewielki kąt wokół osi koła podczas przestawiania zespołu na inną zastępczą liczbę zębów. Między tarczami 4 i 5 rozmieszczone są równomiernie cztery segmenty zębate 14 (fig. 8), których grubość jest nieznacznie mniejsza od długości tulejki odległościowej 6 wyznaczającej odstęp między tarczami 4 i 5. Dzięki temu tarcze 4 i 5 nie zaciskają segmentów 14, lecz umożliwiają ich przesuw promieniowy przy przestawianiu zespołu koła na inną średnicę roboczą. Segment 14 ma na każdym swym czole występ czołowy 15 o bokach płaskich równoległych. Występami 15 segment 14 wystaje do rowków średnicowych 10 w tarczy tylnej 4 i w tarczy przedniej 5 znajdujących się w tej samej płaszczyźnie osiowej. Szerokość i wysokość występów 15 są odpowiednio mniejsze od szerokości i głębokości rowków 10, tak, że występy 15 mają luz zarówno obwodowy jak i poosiowy. Oba te luzy zapewniają łatwe oddalanie segmentów zębatych 14 od osi zespołu koła przy przestawianiu na większą liczbę zębów czynnych oraz zbliżanie przy przestawianiu na mniejszą liczbę zębów czynnych. W jednym z obu występów 15 segmentu 14 znajduje się nieprzelotowy otwór gwintowy 16 (fig. 8), natomiast na czole przeciwległym segmentu 14 znajdują się dwa oddzielone występem bliźniacze nieprzelotowe otwory gładkie 17. Wszystkie trzy otwory 17 mają osie równoległe do osi uzębienia segmentu 14. Uzębienie to składa się z czterech zębów prostych i trzech wrębów, przy czym wrąb środkowy leży w płaszczyźnie symetrii segmentu 14 w przedłużeniu zewnętrznym występów czołowych 15. Półfabrykatem do wykonania kompletu czterech segmentów 14 jest znamionowe szesnastozębowe koło zębate, przy którym występy 15 są na każdym czole czterema kłami o bokach płaskich równoległych do siebie. Po rozcięciu półfabrykatu wzdłuż dwóch płaszczyzn osiowych wzajemnie prostopadłych uzyskuje się cztery segmenty 14, nieznacznie mniejsze od ćwiartki koła znamionowego. W całym zespole koła nastawnego nie przylegają one do siebie w położeniu najbardziej do siebie zbliżonym, lecz tworzą odstęp równy grubości narzędzia piłkowego użytego do rozcięcia półfabrykatu (fig. 1).

W otwory gwintowe 16 segmentów zębatych 14 wkręcone są do oporu swymi tylnymi końcami śruby dwustronne 18, które poprzez otwory podłużne 11 w tarczy przedniej 5 i cztery znajdujące się w tarczy nastawczej 13 specjalne otwory kształtowe 19 wystają z przodu zespołu koła. Na przednie końce śrub dwustronnych 18 nałożone są podkładki 20 i nakręcone nakrętki 21. Tarcza nastawcza 13 jest płaskim krążkiem (fig. 7) z okrągłym otworem centralnym, w którym osadzona jest obrotowo na piaście 12 tarczy przedniej 5. Cztery otwory 19 mają jednakowy kształt i są rozmieszczone symetrycznie względem środka tarczy 13 w dwóch wzajemnie prostopadłych średnicach. Podstawową ich część stanowi promieniowe wycięcie 25 o szerokości jednakowej z szerokością otworów podłużnych 11 w tarczy przedniej 5. Oprócz wycięcia promieniowego 25 każdy otwór kształtowy 19 składa się z czterech wycięć 26 o różnych długościach rozmieszczonych w różnych odległościach od środka tarczy nastawczej 13. Kształt tych wycięć 26 ustalających segment zębaty 14, po nastawieniu średnicy czynnego koła pasowego może być różny (fig. 7) według dwóch wariantów: A - kształt prostoliniowy, B - kształt łukowy kołowy. Każde z wycięć 26 ma końcówkę zamykającą 27, a wycięcia 26 rozmieszczone są w czterech różnych odległościach od środka tarczy 13, stanowiących postęp arytmetyczny o różnicy zależnej wprost proporcjonalnie od podziałki pasa zębatego, do którego koło to jest przeznaczone. Dla rozpatrywanego przykładowo koła o podziałce | = 12,7'' różnica ta jest równa około 90 milimetrów. W takiej odległości powinny znajdować się sąsiednie wycięcia 26, gdyby wszystkie cztery znajdowały się po jednej stronie promieniowego wycięcia 25. Odstęp między ich skrajami byłby wtedy niekorzystnie mały. Odstęp ten został więc powiększony, a mianowicie przez naprzemianległe usyt u6

PL 215 276 B1 owanie szczelin ustalających: po dwie z każdej strony promieniowego wycięcia 25, pierwsza i trzecia z jednej strony, druga i czwarta z drugiej strony. Długości tych wycięć 26 zależą rosnąco od ich odległości od środka tarczy 13 i to tak żeby końcówki zamykające 27 leżały parami (fig. 7) na tych samych półprostych promieniowych odchylonych od promieniowego wycięcia 25 o orientacyjny kąt 15° w prawo oraz w lewo. Dla dokładnego umiejscowienia segmentu zębatego 14 korzystnym jest, żeby do tych półprostych wycięcia 26 i końcówki zamykające 27 były prostopadłe. W wariancie B prostopadłe są one także do promieniowego wycięcia 25, w wariancie A tworzą z nią kąty 75° i 105°. W nieprzelotowych otworach gładkich 17 znajdują się sprężyny ściskane 22, które odpychają segment zębaty 14 od tarczy tylnej 4. Są to walcowe sprężyny śrubowe ściskane 22, mające dociskać segment zębaty 14 do tarczy przedniej 5 po poluźnieniu nakrętki tarczy nastawnej 21. W celu zmniejszenia masy i momentu bezwładności całego zespołu koła oraz do ewentualnego wykorzystania przy montażu i nastawianiu koła wykonane są w tarczach 4, 5 i 13 równomiernie rozmieszczone jednakowe otwory o dowolnym kształcie. W tarczach 4 i 5 jest osiem takich okrągłych otworów 23, w tarczy 24 tylko 4, ale o większej średnicy.

Wymiary i rozmieszczenie poszczególnych elementów koła nastawczego względem jego osi obrotu są takie, że cały zespół jest wyważony w każdym w jego czterech położeń nastawczych i wirując nie obciąża giętnie wałka 1 na którym jest osadzony.

Odstęp 9 mm sąsiednich wycięć 26 (fig. 7, wariant B) w tarczy nastawczej 13 jest o około 1,0 mm większy od różnicy promieni kół przy skoku zastępczych liczb zębów 20 - 16 = 24 - 20 = 28 - 24 = 4. Wynika to z tego, że dla zastępczych liczb zębów 20, 24, 28 w pozbawionych zębów czterech łukach między segmentami zębatymi 14 (fig. 2, 3 i 4) części pasa nie powinny być łukami kołowymi, ale powinny być odcinkami prostymi. Długości tych odcinków powinny być takimi wielokrotnościami podziałki pasa pb, ile zębów powinno zmieścić się w luce międzysegmentowej, a więc odpowiednio jedna, dwie lub trzy podziałki dla kół z2 = 20, z3 = 24 i z4 = 28. Współpracę koła nominalnego z1 = 16 i największego koła zastępczego z4 = 24 z pasem o podziałce pb pokazują trzy schematy a), b) i c) na fig. 9. Są na nich połowy kół i pas przekładni o orientacyjnym przełożeniu równym 1. Pas przedstawia średniej grubości linia dwupunktowa. Segment 14 ma cztery zęby i łuk podziałowy o długości czterech podziałek. łuk ten jest przedstawiony zwykłą linią grubą ciągłą - gdy jest swobodny, zaś linią dwupunktową gdy jest opasany pasem. Na schemacie a) pokazane jest ustawienie pasa względem trzech segmentów w położeniu nominalnym - gdy wszystkie cztery segmenty przylegają do siebie tak, jakby tworzyły razem jednolite koło z₁ o obwodzie podziałowym 16-p_b i promieniu podziałowym - · p_b. Jest to zatem π

jednocześnie promień podziałowy segmentu: r_s = ^- · p_b = 2,546^p_b. Natomiast łuk opasania koła nomiπ nalnego jest półokręgiem, co uwidacznia linia dwupunktowa. Na schemacie b) pokazane jest położe14 nie pasa na kole jednolitym z₄ mającym 28 zębów, obwód 28^p_b i promień —p_b. Opasana byłaby cała π

połówka koła, a ćwiartka koła na długości 7^p_b. W kole nastawnym stan taki nie występuje bo segmenty 14 byłyby co najwyżej styczne wewnętrznie przy ich odśrodkowym przesuwie o — •pt, - r_s = ~p_b = π π

2,546^p_b. Łuki opasania segmentów tak przesuniętych byłyby praktycznie zerowe, pas w przestrzeniach między sąsiednimi segmentami 14 luźny i podczas ruchu przekładni mógłby wykonywać niepożądane drgania poprzeczne. Dla uniknięcia tego, odśrodkowy przesuw segmentów 14 musi być powiększony tak jak pokazuje schemat c). Segmenty są na nim opasane na całym swoim łuku o długości 4^p_b, a między nimi jest przestrzeń pozbawiona trzech brakujących zębów - i swobodna część pasa. Ta część powinna być odcinkiem prostym o długości trzech podziałek i odpowiednio do tego przesuw odśrodkowy każdego segmentu powinien być równy 3^p_b— = 2,12^p_b. Odległości międzyosiowe dla kół yfT.

zastępczych z₁ = 16, z₂ = 20, z₃ = 24 i z₄ = 28 tworzą postęp arytmetyczny o różnicy -•3^p_b.·— = 0,707^p_b. Taki też krok k = 0,707^p_b powinien być przy odśrodkowej odległości szczelin ustalających otworu kształtowego 19 w tarczy nastawczej 13; dla pasa H z podziałką równą p_b = - jest to k = 9 mm.

Schemat przekładni wielobiegowej z dwoma kołami nastawnymi połączonymi pasem zębatym o podziałce p_b = - = 12,7 mm pokazany jest na fig. 10 w skali 1:1. Oba wałki tej przekładni ułożyskowane są w płaszczyźnie poziomej w stałej odległości międzyosiowej a. Dla uzyskania jak najmniejszej tej odległości zastosowany został w przekładni pas 240 H najkrótszy dla tej podziałki, mający 240 zębów i długość 24'' = 609,60 mm. Przekładnia pokazana jest w dwóch półwidokach; a) górnym - z kołami nastawianymi na zastępcze liczby zębów z1 = 16 i z4 = 28,

PL 215 276 B1

b) dolnym - z kołami nastawionymi na zastępcze liczby zębów z2 = 20 i z3 = 24.

Promienie obliczeniowe tych kół zastępczych są równe ^r1 ^ζ - Ρ b 2·π ^r2 ^r3

Pb 2·π 24 Pb ·π = Pb = 2,546· Pb

2π ²2 · Pb = 3,183 · Pb;

2π

3,820 Pb;

r₄ = 4,456 · p_b.

Półkąty rozwarcia cięgien w przekładniach a) i b) są równe:

a) γ₁₄ = arc sin = arc sin 1,910 · — a a

b) γ₂₃ = arc sin = arc sin 0,6366 · — a a

Odległość międzyosiowa a musi być większa od średnicy tarcz tylnich 4 i przednich 5 czyli od 130 mm. Zakładając stosunek tych odległości do podziałki p_b równy 12,8 otrzymuje się dla obu przekładni a = 12,8 Pb = 6,4 = 162,56 mm. Przy tej odległości obrzeża tarcz tworzą wystarczający odstęp przeszło 3 cm. Natomiast półkąty rozwarcia cięgien wynoszą:

γ₁₄ = arc sin 1,910 · — = 8,582°, γ₂₃ = arc sin 0,6366 · — = 2,851 Prostoliniowe części cięgien

12,8 12,8 jako odcinki stycznych do kół o promieniach rj i r₄ oraz kół o promieniach r₂ i r₃ mają długości:

a) s₁₄ = a · cosγ₁₄ = 12,8 · p_b · cos8,582°=12,657· p_b,

b) s₂₃ = a · cosγ₂₃ = 12,8 · p_b · cos2,851 °=12,784· p_b.

Natomiast kąty ψ i łuki ł opasania kół mniejszych z₁, z₂ oraz kół większych z₃, z₄ są odpowiednio równe:

a) ψ1 = 180° - 2 . 162,836° ł₁ =--16 γ14 = 180°-2 8,582° = 162,836°; Pb = 7,237 Pb;

b) ψ2 = 180° - 2 γ23 = 180° - 2 2,851° = 174,297°;

174,29° λλ r\ sino ł₂--- 20 · Pb = 9,683 · Pb;

b b

a) ψ4 = 180° + 2 γ14 = 180° + 2 8,582° = 197,164°;

^ł4 = ψ · z4 · Pb = · ²⁸ · Pb = ¹⁵,³³⁵ · Pb;

b) ψ3 = 180° + 2 γ23 = 180° + 2 2,851° = 185,702°;

ψ ^ł3 = ψ ^Z3 · ^Pb = · ²⁴ · ^Pb = ¹²,³⁸⁰ · ^Pb.

Pas powinien mieć więc długość: w przypadku a)

L14 = 2 s14 + ł1 + ł4 = 2 12,657 Pb + 7,237 Pb + 15,335 Pb = 47,886 Pb; w PrzyPadku b) L23 = 2 s23 + ł2 + ł3 = 2 12,784 Pb + 9,683 Pb + 12,380 Pb = 47,631 Pb.

Przy obu nastawieniach kół w przekładni długości obliczone L14, L23 pasa są mniejsze od długości rzeczywistej L=48 Pb, co oznacza, że pas ten ma nadmiar długości:

a) L - L₁₄ = 48 · P_b - 47,886 · P_b = 0,114 · P_b = 1,45 mm przy parze kół z₁, z₄;

b) L - L₂₃ = 48 · P_b - 47,631 · P_b = 0,369 · P_b = 4,69 mm przy parze kół z₂, z₃.

Taki mały nadmiar przy parze kół z1, z4 jest nawet korzystny dla pracy przekładni. Przy parze z1, z3 może być on jednak zbyt duży, zmniejszając powierzchnię współpracy zębów pasa i koła mających wysokość zaledwie około 3 mm. Współpracę tę poprawiłoby wyposażenie przekładni w napinacz pasa, który to napinacz mógłby być samonastawny, dociskany sprężyną. Napinacz taki na schemacie b) nie został pokazany, uwidoczniono jedynie jego skutek w postaci ugięcia pasa narysowanego linią dwukropkową.

Przy dużej odległości międzyosiowej napinacz może być zbędny. Jest tak np. przy odległości a = 316mm = 24,88^_b, przy której pary kół: z₁, z₄ i z₂, z₃ łączy pas 360H o 72 zębach i długości L = 914,40 mm (piąta z normalizowanych długości w zakresie od 609,60 do 4318 mm). Obliczone dla tych par kół długości pasa L14= 71,91 Pb = 913,26 mm i L23 = 71,779 Pb= 911,59 mm i ich nadmiary L - L14 = 0,09 Pb = 1,14 mm, L - L23 = 0,221 Pb = 2,81 mm niewiele się od siebie różnią. Korekta naciągu pasa

PL 215 276 B1 może być więc przeprowadzana przez samą niewielką zmianę odległości międzyosiowej, gdy oprawy łożyskowań obu wałów są zamontowane przesuwnie na ostoi.

Zastosowanie napinacza nastawnego umożliwiającego dużą strzałkę ugięcia pasa lub przesuwnych opraw łożyskowych przy jednym z wałków przekładni pozwoli zwiększyć liczbę przełożeń z czterech do ogółem trzynastu różnych wartości. Można mianowicie kojarzyć każde z czterech kół zastępczych osadzonych na jednym wałku z czterema kołami zastępczymi drugiego wałka. Przedstawia to zamieszczona dalej tablica przełożeń przy zastępczych liczbach zębów: zA na kole napędzającym i ZB na kole napędzanym. Tablicę tę tworzą cztery poziome wiersze i cztery pionowe kolumny. W wierszach umieszczone są liczby zA rosnące ze strony lewej na prawą od 16 do 28, w kolumnach liczby zB rosnące z góry na dół też od 16 do 28. W polach na przecięciu wierszy z kolumnami podane są stosunki zB/zA czyli wartości przełożenia przekładni. W obramowanych grubymi liniami polach leżących na przekątnej opadającej z lewa na prawo wartość przełożenia jest dokładnie równa 1, bo skojarzone koła mają tę samą liczbę zębów. Powyżej tych pól i z ich prawej strony są wartości przełożeń przekładni zwalniających, poniżej i z ich lewej strony wartości przełożeń przekładni przyśpieszających. Szereg niemalejących przełożeń składa się z 16 wartości - po 6 przełożeń przyśpieszających i przełożeń zwalniających oraz cztery równe jedności: 0,571; 0,667; 0,714; 0,8; 0,833; 0,857; 1; 1; 1; 1; 1,167; 1,2; 1.25; 1,40; 1,5; 1,75. Liczba czterech jednakowych przełożeń jest korzystna z różnych powodów: ułatwia dostosowanie odległości międzyosiowej do długości pasa, pozwala zmniejszyć siłę rozciągaj ącą pas przez wybór kół zastępczych o większej średnicy.

W montażu przekładni pasowej wyróżnić można trzy etapy, z których dwa to zakładanie każdego z obu kół na odpowiedni dla niego wałek, a jeden to połączenie kół pasem. Kolejność zakładania kół i zakres czynności może być jednak różna, co zależy w pierwszym rzędzie od położenia wałków w przekładni. Mniejsze znaczenie mają nierówne wielkości kół na biegu najczęściej używanym. Natomiast okolicznością zupełnie bez znaczenia jest to, które z kół jest kołem napędzającym, a które kołem napędzanym.

Gdy oba wałki są pionowe, a koła i pas je łączący są w płaszczyźnie poziomej powyżej lub poniżej ułożyskowań obu wałków, kolejność zakładania obu kół na wałki jest w zasadzie dowolna. Gdy natomiast jeden z wałków jest łożyskowany poniżej pasa, a drugi wałek nad pasem, celowe jest rozpoczęcie montażu od założenia koła na dolnym końcu wałka powyżej łożyskowanego; ułatwi to następnie po założeniu pasa osadzenie drugiego koła na górnym końcu wałka dolnego.

Montaż zespołu tego koła, które będzie zakładane na wałku 1 jako pierwsze w przekładni rozpoczyna się od nałożenia tarczy tylniej 4 oraz tulejki odległościowej 6 na wielowypustowy czop osadczy 2 (fig. 1). Następnie wkręca się śruby dwustronne 18 ich końcami mającymi gwinty dłuższe do otworów gwintowych 16 w segmentach zębatych 14, a na piastę 12 tarczy przedniej 5 nakłada się tarczę nastawcza 13. Tarcza 13 ta może być nałożona dwojako, co jest dla działania zespołu obojętne. Zmieni się mianowicie jedynie kierunek obrotu tarczy nastawczej 13 podczas czynności przestawiania koła na inną średnicę czynną, bo wycięcia 26 i końcówki zamykające 27 otworu kształtowego 19 w tarczy nastawczej 13 są położone przeciwnie niż na fig. 7 przedstawiającym dwa równorzędne warianty A, B otworów kształtowych 19. Wszystkie segmenty 14 dołącza się teraz do tarczy przedniej 5 i tarczy nastawczej 13 przekładając śruby dwustronne 18 przez otwory podłużne 11 i wycięcia promieniowe 25 otworów kształtowych 19 w tarczy nastawczej 13. Na wystające końce śrub dwustronnych 18 nakłada się podkładki 20 i częściowo dokręca (2 do 3 obroty, około 2 zwoje gwintu) nakrętki 21. Dzięki dużej długości śrub dwustronnych 18 jest to możliwe przy dowolnych położeniach segmentów zębatych 14 względem tarczy przedniej 5. Obracając segmenty 14 wokół osi śrub 18 - ujednolica się te położenia tak, aby uzębienia wszystkich segmentów 14 znalazły się na zewnątrz, występy czołowe 15 w rowkach średnicowych 10, a same segmenty 14 w położeniach możliwie jak najbliższych środkowi tarcz 5 i 13. Następnie tarczę 13 obraca się w lewo (fig. 8; przy położeniu niezgodnym z fig. 1 w prawo) do oporu i tymczasowo dokręca umiarkowanie luźne dotychczas nakrętki 21. Do otworów gładkich 17 wszystkich czterech segmentów 14 wkłada się osiem sprężyn dociskowych 22. Dla ułatwienia dalszych czynności montażowych wskazane jest, żeby otwory te zostały uprzednio napełnione smarem stałym, zapobiegającym wypadaniu sprężyn przy dowolnym przechylaniu podzespołu. Podzespół ten nakłada się na czop osadczy 2 tak, żeby swobodne występy czołowe 15 segmentów 14 zostały wsunięte do rowków średnicowych 10 w tarczy tylnej 4. Czynność tę ułatwiają sfazowane krawędzie występów czołowych 15 oraz rowków średnicowych 10, a także okrągłe otwory w tarczach 5 i 12 oraz odpowiednio dobrane narzędzie. Założony na czopie osadczym 2 podzespół montuje się nakładając na końcówkę gwintową 7 podkładkę 8 i nakręcając silnie nakrętkę 9. W celu zablokowania

PL 215 276 B1 segmentów zębatych 14 w kierunkach odśrodkowych obraca się tarczę nastawczą 13 w lewo do oporu, po czym dokręca silnie cztery nakrętki 21. Koło jest gotowe do pracy z najmniejszą - znamionową liczbą zębów 16.

Po zamontowaniu na wałku 1 pierwszego z obu kół przekładni osadza się na czopie osadczym 2 drugiego z wałków tarczę tylną 4 i tulejkę odległościową 6 koła do tego przeznaczonego. Po zamontowaniu kompletnego koła pierwszego nakłada się pas zębaty, nadając mu w przybliżeniu takie położenie jakie ma zajmować w gotowej przekładni. W przestrzenie między pasem, a tulejką odległościową 6 zakładanego koła wsuwa się cztery segmenty zębate 14 z wkręconymi do nich śrubami dwustronnymi 18 i włożonymi sprężynami 22. Montaż przeprowadza się tak. aby występy czołowe 15 znalazły się wewnątrz lub naprzeciw rowków średnicowych 10 w tarczy tylnej 4. Następnie nakłada się tarczę przednią 5 otworami podłużnymi 11 na przednie końce śrub dwustronnych 18, po czym na końce te nakłada się podkładki 8 i nakręca na co najmniej jeden zwój gwintu nakrętki 9. Podczas montażu tarczy przedniej 5 ustala się położenie piasty 12 i otworu wielowypustowego 3 tak, aby piasta 12 znalazła się z przodu, a rowki w otworze wielowypustowym 3 naprzeciw wypustów czopa osadczego 2. Przy takim położeniu możliwe jest wsunięcie tarczy przedniej 5 na czop 2 i następnie zamocowanie za pomocą podkładki 8 i nakrętki 9 założonych na końcówce 7. Po zamocowaniu usuwa się nakrętki 21 i podkładki 20 z przednich końców śrub dwustronnych 18, a następnie nakłada się tarczę nastawczą 13 i to w dwojaki sposób; korzystnym jest taki sposób jaki został wybrany dla zespołu pierwszego koła. P onownie nakłada się uprzednio odjęte podkładki 20 i nakrętki 21, nie dokręcając ich jeszcze do oporu. Przesuwając w wycięciach promieniowych 25 otworów kształtowych 19 kolejno wszystkie śruby dwustronne 18, aż do ich pożądanej odległości od osi wałka 1, uzyskuje się możliwość obrócenia tarczy nastawczej 13 o kąt 15° w lewo lub w prawo dla uzyskania jednego z położeń wycięć 26 (fig. 7), aż do oparcia końcówek zamykających 27 o trzonek śrub dwustronnych 18. Obrócenie takie zapewni prawidłowe ustawienie segmentów 14 i je blokuje. Podczas tych czynności przesunięte segmenty 14 nie zmieniają samoistnie nadanego położenia dzięki dociskowi ich do tarczy przedniej 5 przez sprężyny 22. Dokręciwszy nakrętki 21 do oporu należy skorygować podobny sposób ustawienie segmentów 14 przy kole pierwszym, zmieniając je z wstępnego ustawienia najbliższego osi zespołu na ustawienie wymagane. Na tym montaż przekładni pasowej kończy się i przekładnia może spełniać swoje funkcje.

W przypadku konieczności zmiany przełożenia przekładni wyłącza się napęd, a następnie zmienia się odległości segmentów zębatych 14 od osi obu kół. Wykonuje się to w pierwszej kolejności przez zbliżenie dośrodkowe segmentów 14 przy kole, które ma mieć zmniejszoną zastępczą liczbę zębów', a następnie oddala segmenty 14 od osi przy drugim kole.

W przypadku wymiany pasa w przekładni, przed założeniem nowego pasa, zdejmuje się przednią tarczę 5 oraz tarczę nastawczą 13 z co najmniej jednego wałka I przekładni, po czym wykonuje się niektóre czynności demontażowo-montażowe opisane powyżej.

Claims (8)

1. Koło pasowe zębate, w którym jest niejednolity wieniec z zębami usytuowany pomiędzy dwiema tarczami bocznymi, osadzony na czopie wałka, znamienne tym, że wieniec stanowią cztery przestawne segmenty zębate (14) w postaci wycinków kołowych rozmieszczonych równomiernie w półpłaszczyznach przechodzących przez oś wałka (1) tworzących ze sobą cztery kąty proste, przy czym każdy z segmentów zębatych (14) ma z jednej strony występy czołowe (15), usytuowane we wzdłużnym, średnicowym rowku (10) tarczy tylnej (4), zaś z drugiej strony ma otwory gwintowe na śrubę (18) z nakrętką (21) przechodzącą przez wzdłużne, promieniowe otwory (11) tarczy przedniej (5) i kształtowe otwory (19) tarczy nastawczej (13), usytuowanej na wałku (1) przed tarczą przednią (5), przy czym kształtowe otwory (19) mają wzdłużne, promieniowe wycięcie (25), połączone z wycięciami (26), przy czym promieniowe wycięcie (25) otworów (19) odchylone jest względem osi otworów (11) o kąt kilkunastu stopni, zaś końcówki zamykające (27) i wycięcia (26), usytuowane są na linii promienia tarczy przedniej (5), w odległości kilkunastu stopni od osi promieniowego wycięcia (25).

2. Koło według zastrz. 1, znamienne tym, że pomiędzy tarczami (4) i (5) usytuowana jest tulejka dystansowa (6) o długości większej niż szerokość segmentu zębatego (14).

3. Koło według zastrz. 1, znamienne tym, że cztery wycięcia (26) usytuowane są po dwa z obu stron promieniowego wycięcia (25).

PL 215 276 B1

4. Koło według zastrz. 1, znamienne tym, że końcówki zamykające (27) usytuowane są z jednej strony promieniowych wycięć (25).

5. Koło według zastrz. 1, znamienne tym, że na końcówce gwintowej (7) wałka I usytuowana jest nakrętka tarczy przedniej (9).

6. Koło według zastrz. 2, znamienne tym, że oś wycięcia (26) jest linią prostą.

7. Koło według zastrz. 2, znamienne tym, że oś wycięcia (26) jest linią będącą łukiem kołowym.

8. Koło według zastrz. 1, znamienne tym, że segment zębaty (14) ma gniazdo do posadowienia sprężyny (22).

Rysunki

Tablica.

Przełożenie przekładni ζ_Β/ζ_Λ przy nastawionych liczbach zębów: ζ._Λ- koła napędzającego, z_B - koła napędzanego.