RU2011904C1 - Зубчатая муфта - Google Patents
Зубчатая муфта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2011904C1 RU2011904C1 SU5032653A RU2011904C1 RU 2011904 C1 RU2011904 C1 RU 2011904C1 SU 5032653 A SU5032653 A SU 5032653A RU 2011904 C1 RU2011904 C1 RU 2011904C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- teeth
- tooth
- convex
- length
- sleeve
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Operated Clutches (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
Abstract
Использование: в области машиностроения, в частности в приводах прокатного оборудования. Сущность изобретения: зубчатая муфта состоит из обоймы 1 с внутренними зубьями 2 и находящихся с ней в зубчатом зацеплении втулок 3 с наружными зубьями 4, боковая поверхность которых выполнена выпуклой в продольном направлении. Боковые поверхности выпуклых зубьев втулок или обойм в сечении, касательном к основному цилиндру на делительной окружности, выполнены с радиусами, определяемыми из приведенных в формуле соотношений. Такое решение позволяет учесть изменение жесткости по длине зуба в процессе вращения муфты и плавно включать в работу жесткость зубьев необходимой величины. 3 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к зубчатым соединениям, и может быть использовано в приводах прокатного оборудования.
Известна зубчатая муфта, в которой участки боковых поверхностей зубьев втулок очерчены радиусом, равным радиусу эвольвент в сечениях, касательных к основному цилиндру .
Недостатком известной муфты является отсутствие связи формы боковой образующей зубьев втулок с переменностью жесткости зубьев по их длине.
Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является муфта, содержащая обойму с внутренними зубьями и находящиеся с ней в зубчатом зацеплении втулки с наружными зубьями, причем боковая поверхность зубьев втулок выполнена выпуклой в продольном направлении .
Боковая поверхность зуба втулки выполнена в виде участка синусоиды, описываемой выражением
S(x) = sin , где ∫x - координата точки по длине зуба, отсчитываемая от торца;
b - длина зуба;
ω- угол перекоса.
S(x) = sin , где ∫x - координата точки по длине зуба, отсчитываемая от торца;
b - длина зуба;
ω- угол перекоса.
При заданных b и ωконтакт в максимально нагруженных зубьях выходит на торец, однако форма боковой поверхности, выполненная по синусоидальной зависимости, не обеспечивает равномерности распределения нагрузки по его длине за счет уменьшения жесткости при смещении силы к торцу. Это объясняется тем, что при такой форме боковой поверхности зубьев велика разнозазорность по зубьям, а следовательно неравномерность распределения нагрузки и их абсолютная величина.
Недостатком таких зубчатых муфт является неравномерность распределения нагрузок по зубьям из-за синусоидальной формы их боковой поверхности, которая не соответствует изменению жесткости по длине зуба при перемещении точки контакта вдоль его боковой образующей. Это приводит к снижению ресурса зубчатых муфт из-за повышения изгибных напряжений.
Целью изобретения является увеличение ресурса, снижение изгибных и контактных напряжений путем выравнивания нагрузок по зубьям при изменении их жесткости в продольном направлении.
Это достигается тем, что в зубчатой муфте, содержащей обойму с внутренними зубьями и находящиеся с ней в зубчатом зацеплении втулки с наружными зубьями, боковая поверхность которых выполнена выпуклой в продольном направлении, согласно изобретению боковые поверхности выпуклых зубьев втулок или обойм в сечении касательном к основному цилиндру на делительной окружности выполнены с радиусами, определяемыми из соотношений:
Rcp= 120 ;
Rmax = , где σHp - величина допустимых контактных напряжений;
l - высота зуба втулки;
b - длина зуба;
m - модуль зуба;
Ψ- длина зуба в долях модуля;
ω- угол перекоса;
Е - модуль упругости материала втулки (обоймы).
Rcp= 120 ;
Rmax = , где σHp - величина допустимых контактных напряжений;
l - высота зуба втулки;
b - длина зуба;
m - модуль зуба;
Ψ- длина зуба в долях модуля;
ω- угол перекоса;
Е - модуль упругости материала втулки (обоймы).
Такое конструктивное выполнение зубчатой муфты обеспечит повышение ресурса, снижение изгибных и контактных напряжений. Это достигается за счет того, что геометрия боковой поверхности зубьев втулки выполнена выпуклой в продольном направлении с радиусом в сечении, касательном к основному цилиндру на делительной окружности согласно соотношениям, указанным в формуле.
Такие соотношения позволяют учесть изменение жесткости по длине зуба в процессе вращения муфты и плавно в зависимости от изменения зазоров (и соответственно перемещения точки контакта вдоль по длине зуба), включать в работу жесткость зубьев необходимой величины, при которой уменьшаются усилия на зубьях, напряжения изгиба и контактные напряжения. При этом изменения их взаимосвязаны и плавно изменяются, уменьшая их неравномерность при повороте муфты в пределах каждого оборота, что также сказывается на величине динамических нагрузок.
На фиг. 1 изображена зубчатая муфта, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.
Зубчатая муфта состоит из обоймы 1 с внутренними зубьями 2 и находящимися с ней в зубчатом зацеплении втулки 3 с наружными зубьями 4, боковая поверхность 5 которых выполнена выпуклой в продольном направлении.
Боковые поверхности 5 выпуклых зубьев 2, 4 втулок 3 или обойм 1 в сечении Б-Б, касательном к основному цилиндру Д на делительной окружности выполнены с радиусами, определяемых из приведенных соотношений.
Одновременно при перемещении точки контакта по длине зубьев изменяется их жесткость Сн
Cн= (1) где b - длина зуба;
Е - модуль упругости материала втулки,
Ψ- длина зуба в долях модуля m.
Cн= (1) где b - длина зуба;
Е - модуль упругости материала втулки,
Ψ- длина зуба в долях модуля m.
Известно также, что величина наибольших контактных напряжений определяется по формуле
= 0,418 , (2) где Pmax - максимальная нагрузка на зубья
l - высота зуба втулки (равная 1,8 m),
Rср - радиус боковой поверхности в среднем торцевом сечении зуба втулки.
= 0,418 , (2) где Pmax - максимальная нагрузка на зубья
l - высота зуба втулки (равная 1,8 m),
Rср - радиус боковой поверхности в среднем торцевом сечении зуба втулки.
Максимальные изгибные напряжения определяются в зависимости от величины Pmax из соотношения
σFmax= ·Pmax·f(λ) (3) где Кг, Кв, К1 - эмпирические коэффициенты, учитывающие концентрацию напряжения в галтели зуба, место приложения нагрузки, качество изготовления согласно экспериментально обоснованной методике расчета нагрузочной способности зубчатых муфт;
f (λ) - функция затухания напряжений по длине зуба;
h - толщина зуба в опасном сечении, мм.
σFmax= ·Pmax·f(λ) (3) где Кг, Кв, К1 - эмпирические коэффициенты, учитывающие концентрацию напряжения в галтели зуба, место приложения нагрузки, качество изготовления согласно экспериментально обоснованной методике расчета нагрузочной способности зубчатых муфт;
f (λ) - функция затухания напряжений по длине зуба;
h - толщина зуба в опасном сечении, мм.
Величина максимальной нагрузки Pmax определяется из соотношений
Pmax= Cн(1-2q)q (1-cos2β) (4) при β<90о, где ω- угол перекоса;
q = - коэффициент, характеризующий положение точки контакта по длине зуба;
Кs - эмпирический коэффициент зазора;
R - радиус боковой поверхности зуба;
r - радиус делительной окружности;
β- четвертая часть угла охвата всех наружных зубьев в процессе их нагружения, или
Pmax= Cн(1-2q)q (2+δ) (4.1)
при β>90о
δ = (4.2) безразмерная величина дополнительной деформации зубьев при увеличении угла охвата β>90о
= (4.3) Мкр - передаваемый муфтой крутящий момент в безразмерной форме;
Z - число зубьев зубчатой муфты.
Pmax= Cн(1-2q)q (1-cos2β) (4) при β<90о, где ω- угол перекоса;
q = - коэффициент, характеризующий положение точки контакта по длине зуба;
Кs - эмпирический коэффициент зазора;
R - радиус боковой поверхности зуба;
r - радиус делительной окружности;
β- четвертая часть угла охвата всех наружных зубьев в процессе их нагружения, или
Pmax= Cн(1-2q)q (2+δ) (4.1)
при β>90о
δ = (4.2) безразмерная величина дополнительной деформации зубьев при увеличении угла охвата β>90о
= (4.3) Мкр - передаваемый муфтой крутящий момент в безразмерной форме;
Z - число зубьев зубчатой муфты.
Проводя поиск с использованием различных модификаций формы зубьев, задавая при этом необходимые запасы прочности по изгибным и контактным напряжениям, а также при равенстве этих величин в среднем и крайнем торцовых сечениях зубьев с применением соотношений 1-4.3 получаем
Rcp= (5)
Rmax= (6) где Rср - радиус боковой поверхности в среднем торцовом сечении зуба втулки;
Rmax - радиус боковой поверхности в торцовом сечении, удаленном от торца на величину 0,5m;
fmax - максимальная нагрузка на зубья, определяемая по формулам (2) и (4) с учетом допускаемых контактных σHp напряжений и изгибных σFpнапряжений, согласованных между собой по величине;
α- угол профиля исходного контура;
Сн - номинальная (в среднем торцовом сечении) жесткость зуба, определяемая по формуле (1).
Rcp= (5)
Rmax= (6) где Rср - радиус боковой поверхности в среднем торцовом сечении зуба втулки;
Rmax - радиус боковой поверхности в торцовом сечении, удаленном от торца на величину 0,5m;
fmax - максимальная нагрузка на зубья, определяемая по формулам (2) и (4) с учетом допускаемых контактных σHp напряжений и изгибных σFpнапряжений, согласованных между собой по величине;
α- угол профиля исходного контура;
Сн - номинальная (в среднем торцовом сечении) жесткость зуба, определяемая по формуле (1).
Решая уравнение 1-5, получим окончательные зависимости:
Rcp= = 120 ;
Rmax = ; где σHp - допустимое контактное напряжение, согласованное (по величине) с допустимым изгибным напряжением σFp .
Rcp= = 120 ;
Rmax = ; где σHp - допустимое контактное напряжение, согласованное (по величине) с допустимым изгибным напряжением σFp .
Муфта работает следующим образом. При передаче крутящего момента и наличии перекоса между осями втулки 3 и обоймы 1 зазоры между их зубьями и нагрузка на них определяются текущим значением угла перекоса для данного зуба, а также жесткость данного зуба в зависимости от расположения точки контакта.
Выполнение зубьев втулки в продольном сечении по приведенным соотношениям обеспечивает взаимосвязанное выравнивание нагрузки по зубьям, уменьшение изгибных и контактных напряжений, увеличение ресурса зубчатых муфт и привода в целом. При этом также улучшается равномерность вращения и снижаются динамические нагрузки. Увеличение ресурса позволяет также более рационально использовать металл и уменьшить расход металла как на изготовление муфт, так и приводом в целом.
Предложенная зубчатая муфта позволяет увеличить ресурс, снизить изгибные и контактные напряжения, выравнять нагрузки по зубьям при изменении их жесткости в продольном направлении.
Claims (1)
- ЗУБЧАТАЯ МУФТА, содержащая обойму с внутренними зубьями и находящиеся с ней в зубчатом зацеплении втулки с наружными зубьями, боковая поверхность которых выполнена выпуклой в продольном направлении, отличающаяся тем, что боковые поверхности выпуклых зубьев втулок или обойм в сечении, касательном к основному цилиндру на делительной окружности, выполнены с радиусами Rср и Rmax, определяемыми из соотношений
Rcp= 120 ; ;
Rmax = - , ,
где σHp - величина допустимых контактных напряжений;
l - высота зуба втулки;
b - длина зуба;
m - модуль зуба;
Ψ - длина зуба, доли модуля;
ω - угол перекоса;
E - модуль упругости материала втулки (обоймы).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5032653 RU2011904C1 (ru) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | Зубчатая муфта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5032653 RU2011904C1 (ru) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | Зубчатая муфта |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011904C1 true RU2011904C1 (ru) | 1994-04-30 |
Family
ID=21599522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5032653 RU2011904C1 (ru) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | Зубчатая муфта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2011904C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2713691C1 (ru) * | 2019-04-10 | 2020-02-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ухтинский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО УГТУ) | Зубчатое соединение с внутренним зацеплением зубьев |
-
1992
- 1992-03-17 RU SU5032653 patent/RU2011904C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2713691C1 (ru) * | 2019-04-10 | 2020-02-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ухтинский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО УГТУ) | Зубчатое соединение с внутренним зацеплением зубьев |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2682760A (en) | Gear coupling | |
EP0227152B1 (en) | Face gear transmission | |
US4051745A (en) | Multiple-contact type w-n gear | |
US5407295A (en) | Shaft-hub linkage | |
AU598983B2 (en) | Slidable-type homokinetic (universal) tripod joint | |
JPS62278368A (ja) | 低騒振歯車 | |
CN101203699A (zh) | 齿轮传动结构 | |
US20120108349A1 (en) | Multi-Lobed and Constant Contact Gear Mechanism | |
KR100360925B1 (ko) | 패스형 치형의 굽힘 기어결합식 기어장치 | |
JPH02217618A (ja) | ジャーナル軸受 | |
JP2854870B2 (ja) | 歯車端面用潤滑装置 | |
RU2011904C1 (ru) | Зубчатая муфта | |
JP4340494B2 (ja) | シャフト及びハブの動力伝達機構 | |
US5092826A (en) | Arc gear having a rotary transmission of 1:1 | |
US5713811A (en) | Differential drive with differential gears having spherical bearing journals | |
US3522714A (en) | Universal joint | |
US3605439A (en) | Torsion drive coupling | |
US3339379A (en) | Universal coupling system and the like | |
SU1291747A1 (ru) | Зубчата муфта | |
GB2105440A (en) | Elastic claw coupling | |
SU1060839A1 (ru) | Зубчата передача | |
SU1216470A1 (ru) | Зубчата муфта | |
Can et al. | Optimisation of gear geometrical parameters using KISSsoft | |
RU2145014C1 (ru) | Цилиндрическая прямозубая передача | |
RU4793U1 (ru) | Соединение цилиндрических деталей с натягом |