RU2231705C1

RU2231705C1 - Composite toothed wheel

Info

Publication number: RU2231705C1
Application number: RU2002132947/11A
Authority: RU
Inventors: К.В. Николаев (RU); К.В. Николаев; А.М. Медведев (RU); А.М. Медведев
Original assignee: Амурский государственный университет
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-06-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: composite toothed wheel has crown and hub, disk detachable in diametrical plane and composed of two parts fixed with one another by screws, and rollers arranged in two rows and located in sleeve of reinforced material. Sleeves are provided at their ends with layers of vibration absorbing material and rollers are made in the form of cartridges filled with lead.

EFFECT: reduced vibration and acoustic activity of toothed wheel composite parts owing to creating of two-cascade vibration isolating system.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных зубчатых передачах разнообразных машин. Наиболее эффективно предложенное составное зубчатое колесо может быть использовано в передачах, к виброакустичеким характеристикам которых предъявляются повышенные требования.The invention relates to mechanical engineering and can be used in various gears of various machines. The most efficiently proposed composite gear wheel can be used in gears, the vibro-acoustic characteristics of which are subject to increased requirements.

Известны составные зубчатые колеса пониженной виброактивности, содержащие венец и ступицу, соединенные между собой при помощи резьбы, и демпфирующий упругоподатливый материал, расположенный в резьбовом соединении /1/. Известные конструкции обеспечивают нагрузочную способность, близкую к предельной, ограничиваемой изгибной выносливостью зубьев, и пониженную виброакустическую активность. Однако использование таких зубчатых колес малоэффективно из-за высокого шума в среднечастотной области вследствие недостаточной толщины демпфирующего материала, ограниченной величиной радиального зазора между парными резьбовыми профилями венца и ступицы.Known composite gears of reduced vibration activity, containing a crown and a hub, interconnected by a thread, and a damping resilient material located in a threaded connection / 1 /. Known designs provide a load capacity close to the limit, limited by the bending endurance of the teeth, and reduced vibroacoustic activity. However, the use of such gears is ineffective due to high noise in the mid-frequency region due to the insufficient thickness of the damping material, limited by the magnitude of the radial clearance between the pair of threaded profiles of the crown and hub.

Известно также составное зубчатое колесо, выбранное в качестве прототипа, содержащее венец и ступицу, соединенные между собой посредством роликов /2/. Известная конструкция составного зубчатого колеса предназначена для снижения виброактивности, повышения точности и долговечности колес.It is also known a composite gear selected as a prototype, containing a crown and a hub, interconnected by means of rollers / 2 /. The known design of the composite gear is designed to reduce vibration activity, improve the accuracy and durability of the wheels.

Однако в данной конструкции не предусмотрена многозвенная система виброизоляции, что потенциально обеспечивает высокий эффект гашения колебаний и уменьшает звукоизлучение конструкции колеса. Кроме того, предусмотренные в конструкции ролики обладают механическим импедансом, соизмеримым с импедансом венца и ступицы, что полностью обеспечивает прохождение высокочастотных составляющих структурного шума.However, this design does not provide for a multi-link vibration isolation system, which potentially provides a high damping effect and reduces the sound emission of the wheel structure. In addition, the rollers provided for in the construction have a mechanical impedance comparable with the impedance of the crown and hub, which fully ensures the passage of high-frequency components of structural noise.

Демпфирующие элементы ступицы, выполненные в виде прорезей, расположенных в направлении хорд, образующих одинаковые углы с касательными к наружной поверхности ступицы, не обеспечивают виброакустического эффекта при изменении направления вращения, тем самым ограничивают область применения предложенной конструкции составного зубчатого колеса.The damping elements of the hub, made in the form of slots located in the direction of the chords, forming the same angles with the tangents to the outer surface of the hub, do not provide a vibroacoustic effect when changing the direction of rotation, thereby limiting the scope of the proposed design of the composite gear wheel.

Задачей настоящего изобретения является снижение виброакустической активности составных зубчатых колес за счет создания двухкаскадной виброизолирующей системы.The objective of the present invention is to reduce the vibrational activity of the composite gears by creating a two-stage vibration isolation system.

Данный эффект достигается тем, что диск зубчатого колеса сделан разъемным в диаметральной плоскости и в зубчатое колесо внесены два ряда роликов, которые помещены во втулки и по торцам снабжены прокладками, например из резины, а на внутренних поверхностях ступицы и венца под эти прокладки выполнены прорези. Ролики выполнены в виде обойм, залитых свинцом.This effect is achieved by the fact that the gear wheel is made detachable in the diametrical plane and two rows of rollers are introduced into the gear wheel, which are placed in the bushings and provided with gaskets at the ends, for example, from rubber, and slots are made for these gaskets on the inner surfaces of the hub and crown. The rollers are made in the form of clips filled with lead.

Существенность отличий заявляемого устройства в сравнении с прототипом заключается в том, что ролики используются как элементы, вносящие активные потери в систему колебаний с настройкой на противорезонанс конструкции, кроме того, в схему двухкаскадной виброизоляции заложен двойной принцип шумо- и виброглушения, то есть, во-первых, все основные элементы виброизолированы друг от друга, во-вторых, колеблющиеся элементы передают энергию колебаний виброизолирующим прокладкам, которые выполняют функцию вибропоглощения. Кроме того, существенным признаком является введение в систему виброгасящих роликов, выполненных в виде обойм, залитых свинцом - материалом с более высокой массой и коэффициентом потерь, чем элементы венца и ступицы.The significance of the differences of the claimed device in comparison with the prototype lies in the fact that the rollers are used as elements that introduce active losses into the oscillation system with tuning to the anti-resonance design, in addition, the double principle of noise and vibration attenuation is incorporated in the two-stage vibration isolation circuit, that is, firstly, all the main elements are vibration-insulated from each other; secondly, the oscillating elements transmit vibrational energy to vibration-insulating gaskets that perform the function of vibration absorption. In addition, an essential feature is the introduction of vibration damping rollers into the system, made in the form of cages, filled with lead, a material with a higher mass and loss coefficient than the elements of the crown and hub.

Предлагаемое изобретение представлено на чертеже. Составное зубчатое колесо состоит из зубчатого венца 1 и ступицы 2, а также разъемного в диаметральной плоскости диска, состоящего из двух частей 3 и 4, скрепленных винтами 5. В качестве фиксирующих упругих элементов использованы два ряда роликов 6, оси которых параллельны оси колеса и лежат на окружности разъема венца и диска для первого ряда и на окружности разъема ступицы и диска для второго ряда, что позволяет построить двухкаскадную виброизолирующую систему. Ролики помещены во втулки из армированного материала 7 и по торцам снабжены прокладками из вибропоглощающего материала 8 и 9, а на внутренних поверхностях венца и ступицы выполнены прорези под эти прокладки.The invention is presented in the drawing. A composite gear wheel consists of a ring gear 1 and a hub 2, as well as a disk detachable in the diametrical plane, consisting of two parts 3 and 4, fastened by screws 5. Two rows of rollers 6 are used as fixing elastic elements, the axes of which are parallel to the wheel axis and lie on the circumference of the crown and disk connector for the first row and on the circumference of the hub and disk connector for the second row, which makes it possible to build a two-stage vibration isolating system. The rollers are placed in bushings of reinforced material 7 and provided with gaskets of vibration-absorbing material 8 and 9 at the ends, and cuts for these gaskets are made on the inner surfaces of the crown and hub.

Устройство работает следующим образом. Сигнал, генерируемый зубчатой передачей, представляет собой периодическую последовательность коротких импульсов. Зубья колес в связи с погрешностями шагов и упругими деформациями входят в контакт не на линии зацепления, а на некоторой нерасчетной точке, в результате чего между вступившими в контакт профилями зубьев не будет общей нормали. Таким образом, усилия, возникающие на рабочих поверхностях зубьев, передаются венцу 1, при этом возникают как вынужденные колебания, зависящие от амплитуды возмущающей нагрузки и частоты вращения, так и собственные, определяемые размерами и формой деталей составного зубчатого колеса. Колебания от зубчатого венца 1 проходят в армированную асбестовыми нитями либо углеродистыми волокнами резиновую втулку 7 и частично поглощаются в ней. Прошедшая часть колебательной энергии из армированной втулки 7 воспринимается упругими вибродемпфирующими роликами 6, выполненными в виде обойм, залитых свинцом, где и происходит активное гашение колебаний. Потери колебательной энергии в роликах обусловлены деформациями замкнутого объема свинца, возникающими при распространении упругой волны в диаметральном направлении. В случае, если колебательная энергия не полностью поглощена в первом ряде роликов или происходит пробой колебательной энергии на некоторых частотах, то оставшаяся ее часть воспринимается вторым рядом упругих демпфирующих элементов, где происходит полное гашение колебательной энергии.The device operates as follows. The signal generated by the gear train is a periodic sequence of short pulses. The teeth of the wheels, due to pitch errors and elastic deformations, do not come into contact on the engagement line, but on some off-design point, as a result of which there will be no common normal between the tooth profiles that come into contact. Thus, the forces arising on the working surfaces of the teeth are transmitted to crown 1, while both forced vibrations occur, depending on the amplitude of the disturbing load and speed, as well as their own, determined by the size and shape of the parts of the composite gear. The vibrations from the ring gear 1 pass into the rubber sleeve 7 reinforced with asbestos fibers or carbon fibers and are partially absorbed in it. The past part of the vibrational energy from the reinforced sleeve 7 is perceived by elastic vibration damping rollers 6, made in the form of cages, filled with lead, where vibration damping is active. Losses of vibrational energy in the rollers are caused by strains of a closed volume of lead that occur during the propagation of an elastic wave in the diametrical direction. If the vibrational energy is not completely absorbed in the first row of rollers or the breakdown of vibrational energy occurs at some frequencies, then the remaining part is perceived by the second row of elastic damping elements, where the vibrational energy is completely damped.

Конструкция такого составного зубчатого колеса позволяет варьировать диаметром и количеством роликов с целью настройки на противорезонанс системы, тем самым резко снижая ее виброакустическую активность.The design of such a composite gear wheel allows you to vary the diameter and number of rollers in order to tune the system to counter-resonance, thereby sharply reducing its vibro-acoustic activity.

Данное зубчатое колесо можно изготовить на стандартном промышленном оборудовании.This gear wheel can be manufactured on standard industrial equipment.

Источники информацииSources of information

1. А.с. №502166, F 16 H 55/14, 1976 г.1. A.S. No. 502166, F 16 H 55/14, 1976

2. А.с. №894288, F 16 H 55/14, 1981 г. (прототип).2. A.S. No. 894288, F 16 H 55/14, 1981 (prototype).

Claims

Composite gear wheel, consisting of a crown, hub and rollers, characterized in that it contains a disk that is detachable in the diametrical plane, consisting of two parts fastened together by screws, the rollers are made in the form of cages, filled with lead, placed in bushings of reinforced material, placed in two rows, the axes of which are parallel to the axis of the wheel and lie on the circumference of the rim and disk connector for the first row and on the circumference of the hub and disk connector - for the second row, and are provided with gaskets of vibration-absorbing material at the ends.