UA10358U - Передача новікова дволінійного зачеплення з еліптичними зубами - Google Patents

Abstract

Передача Новікова дволінійного зачеплення складається з ведучого та веденого зубчастих коліс із розташованими на них випукло-увігнутими круговими зубами, які знаходяться між собою у внутрішньому зачепленні. Бічні профілі випукло-увігнутих зубів виконані за еліптичними кривими, які належать двом еліпсам, при цьому еліпси мають одну і ту ж малу піввісь, але різні за розміром великі півосі.

Description

Опис винаходу

Корисна модель відноситься до галузі машинобудування.

Відома зубчаста передача Новікова ОЛЗ (одна лінія зачеплення), яка складається з ведучого та веденого зубчастих колес із розташованими на них випуклими та увігнутими круговими зубами, які знаходяться між собою у внутрішньому зачепленні, і які шляхом взаємодії одне з одним здійснюють передачу навантаження та частоти обертання від одних валів іншим валам машин і механізмів (11: А.с. 109113 СССР. Зубчатье передачи, а также кулачкове механизмь! с точечной системой зацепления / М.Л. Новиков (СССР); Заявлено 19.04.56; Опубл. 70 13.05.57. Бюл. Мо10.

Недоліком передачі Новикова ОЛЗ є відносно невисока навантажувальна здатність по контактним напруженням; яка приблизно на 4095 вище навантажувальної здатності евольвентних зубчастих передач (21:

Павленко А.В., Федякин Р.В., Чесноков В.А. Зубчатье передачи с зацеплением Новикова. - Киев: Техника, 1978. - 144с. 19 Найбільш близьким за технічною сутністю до запропонованого рішення є прийнята за прототип передача

Новікова ДЛЗ (дві лінії зачеплення), яка складається з ведучого та веденого зубчастих колес із розташованими на них випукло-увігнутими круговими зубами, які знаходяться між собою у внутрішньому зачепленні, навантажувальна здатність яких по контактним напруженням вище навантажувальної здатності передачі

Новікова ОЛЗ в 1,7/1,4-1,214 рази І2Ї: Павленко А.В., Федякин Р.В., Чесноков В.А. Зубчатье передачи с зацеплением Новикова. - Киев: Техника, 1978. - 144с.; |З А. с. 735855 СССР. Зубчатая передача / Р.В.

Федякин, В.А. Чесноков (СССР); Заявлено 25.06.67; Опубл. 25.05.80. Бюл. Моб.

Недоліком відомої передачі Новікова ДЛЗ є незначне підвищення навантажувальної здатності по контактним напруженням у порівнянні з передачею Новікова ОЛЗ.

Задача корисної моделі - підвищення навантажувальної здатності передачі Новікова ДЛЗ по контактним напруженням. шщ

Для вирішення задачі у передачі Новікова ДЛЗ, яка складається з ведучого та веденого зубчастих колес із розташованими на них випукло-увігнутими круговими зубами, які знаходяться між собою у внутрішньому зачепленні, бічні профілі випукло-увігнутих зубів виконані еліптичними кривими, які належать двом еліпсам, при цьому еліпси мають одну і ту ж малу піввісь а але різні за розміром великі піввісі с. і с», причому сі«со, Крім со того, мала піввісь а дорівнює півтовщийі зуба 5у/2, взятої по дузі початкової початкового кола, у зв'язку із ю чим ах5у/2-л ту/4 а більші піввісі еліпсів визначаються із виразів сіре дБ кт, с - 05 кт, о де ЗУ - товщина зуба, яка взята по дузі початкового кола; т , - модуль зачеплення у нормальному о 3о перерізі; рої» ро» - максимальні радіуси кривизни еліпсів, тобто випуклих і увігнутих бокових профілів зубів, (7 які знаходимо виходячи з параметрів вихідних контурів зубів, по загальновідомим залежностям.

Зіставлювальний аналіз з прототипом показує, що заявлена передача Новікова ДЛЗ з еліптичними зубами відрізняється тим, що бічні профілі випукло-увігнутих зубів виконані еліптичними кривими, які належать двом « еліпсам, при цьому еліпси мають одну й ту ж малу піввісь а і різні за величиною більші піввісі с- і с», причому сіхсо, крім того, мала піввісь а яка дорівнює пів товщині зуба 5/2, яка взята по дузі початкового кола, у в с зв'язку із чим ахЗуд/2-я ту/4 а більші піввісі еліпсів знайдемо із виразів ;» сі - 05 лита, Со - 0,5 літр, де ЗУ - товщина зуба, яка взята по дузі початкового кола; т , - модуль зачеплення у нормальному перерізі; р 4, р » - максимальні радіуси кривизни еліпсів тобто випуклих і увігнутих бокових профілів зубів, які - знаходяться, виходячи з параметрів вихідних контурів зубів, по загальноприйнятим залежностям. о Порівняння заявленого технічного рішення не лише із прототипом, але і з іншими технічними рішеннями у даній галузі техніки, не виявило у них ознаки, які відрізняють заявлене технічне рішення від прототипу, а це о дозволяє зробити висновок про відповідність критерію "винахідницький рівень". «сл 20 На Фіг.1 зображений загальний вигляд одноступінчастої передачі Новікова; на Фіг.2 - вихідний контур для нарізання зубів передачі Новікова ДЛЗ (дві лінії зачеплення); на Фіг.3 - графічне визначення півширини со ділянки контакту.

У відповідності з Фіг.1-3 маємо: од 4, ю 2 - Кутові швидкості ведучого і веденого зубчастих колес; руся Та - крок зачеплення; 5,-М-ру/2 - відповідно товщина зуба і ширина впадини, взяті по початкові прямій; йо; -0,9ту, 59 пеЕ1,05ти - висота голівки і висота ніжки зуба; ту - модуль зачеплення у нормальному перерізі; й 3-1,8тв- с глибина заходу; п-0,52209т, - відстань від початкової прямої до точки контакту на бічному профілі;

Іс. -0,4011в т, І-0,48333т,, х0,13334 т, - координати центрів кривизни р ч, р 2; р 41» р 2 - максимальні радіуси кривизни еліпсів, тобто випуклих і увігнутих зубів; С-0,15т - радіальній зазор; |«Кту) - бічний зазор; о. К-259-309 бо 7 Кут тиску; р 150,52155т, - радіус закруглення бокових профілів зубів.

Зубчаста передача Новікова складається з ведучого зубчастого колеса 1 із розташованими на ньому випукло-увігнутими зовнішніми еліптичними зубами 2 і веденого зубчастого колеса 3, із розташованими на ньому випукло-увігнутими внутрішніми зубами 4. При цьому вказані еліптичні зуби знаходяться між собою у внутрішньому зачепленні. 65 Зуб 2 ведучого зубчастого колеса 1 складається з голівки зуба 5 із випуклими еліптичними боковими профілями 6 і ніжки 7 з увігнутими еліптичними боковими профілями 8 (фіг.2). Аналогічно зуб 4 веденого зубчастого колеса З складається із голівки 9У з випуклими еліптичними боковими профілями 10 і голівки 11 з увігнутими еліптичними боковими профілями 12.

Випукло - увігнуті твірні бокових профілів зовнішніх 2 і внутрішніх 4 зубів представляють з себе ділянки кривих, які належать еліпсам, у яких мала піввісь а спільна, а більші піввісь відповідно дорівнюють сі со, де сіксо.

Передача Новікова працює наступним чином. При передачі двигуном корисного навантаження у вигляді обертального моменту і частоти обертання на ведуче зубчасте колесо 1 останнє буде обертатися з кутовою швидкістю с 4. При цьому зовнішній зуб 2, який належить ведучому зубчастому колесу і знаходиться в 7/0 зачепленні з внутрішнім зубом 4 веденого зубчастого колеса З, буде діяти на цей зуб таким чином, що ведене зубчасте колесо З почне обертатися з кутовою швидкістю, сприймаючи при цьому корисне навантаження.

В передачі Новікова ДЛЗ голівка 5 зуба 2 контактує з ніжкою 11 зуба 4, а ніжка 7 зуба 2 з голівкою зуба 4. У зв'язку з цим мають місце дві лінії зачеплення (ДЛЗ), які за час знаходження спряженої пари зубів в зачепленні будуть переміщуватися у напряму довжини бу.

Для оцінки ефективності пропонованої передачі Новікова ДЛЗ з еліптичними зубами виконаємо розв'язок просторової контактної задачі, виходячи з основ методології теоретичних іспитів контактної міцності різноманітних зубчастих механізмів з якою завгодно формою зубів, розробленої д.т.н. проф. Поповим О.П., основні положення яких достатньо широко висвітлені у відкритому друці.

На основі виконаних рішень, висновки яких не наводяться, запишемо вираз для знаходження півширини Б 0 1 півдовжини Б, ділянки контакту спряженої і напруженої пари зубів пропонованої зубчастої передачі Новікова: : зв ВАВ М Ж гр пЕ ко чааАН, (2 ре де а-лх ту/4 - менша піввісь еліпсів; А- безрозмірний параметр, який знаходиться за формулою: ве ве. -

А - 1 1-- - А 1-- - 5 (3 рга та --- коефіцієнт Пуасона; Е - модуль пружності матеріалів; Ка Ш/| 2(ц- 1)8віпо; ксозр зіп"р) - приведений радіус со зр кривизни зубів в площині, співпадаючий з направленням довжини зубів Б, 4 - діаметр початкового кола ведучого зубчатого колеса; и - передаточне відношення; знак "-" при зовнішньому, а знак "-" при внутрішньому ЩО розташуванні зубчастих колес; Е04-5, Ру/2 - нормальна сила, діюча на найбільш навантажену голівку зуба с ведучого зубчастого колеса; Р, - нормальна сила, діюча на спряжену пару зубів; 75, -1,05-1,15 - коефіцієнт, який враховує перевантаження голівки зуба ведучого зубчастого колеса у порівнянні голівки зуба веденого о з5 зубчастого колеса. «-

Рівняння (1) отримано у незамкнутому вигляді, у відповідності з чим воно розв'язується графічним способом. З цією метою позначимо ліву частину рівняння (1) через ф (Бо). Потім при заданих значеннях Бо; 0,5; 1,0; 1,5; 2,Омм і т.ї. будується функція ф (Бо) у системі координат ф (Бо)-Бо. Далі на вісі ординат сф (Бо) « відкладаємо значення розмірного параметру С-8(1-м ЗЕ/х "Е в мм? і через вказану точку перетинання прямої лінії С з віссю ординат проводиться горизонтальна лінія до перетину з кривою лінією функції «р (Бо). Точка ші с перетинання лінії С з кривою лінією функції ф (Бо) представляє з себе у кожному конкретному випадку шукане "» значення півширини ділянки контакту Бо (Фіг.3). " Знайшовши вказаним способом півширину ділянки контакту Б о), знаходимо при даному значенні Бо безрозмірний параметр А за формулою (3), виходячи з величини якого за формулою (2) розрахуємо півдовжину ділянки контакту Б. - Знаючі розміри ділянки контакту Б о і Бу знаходимо вираз максимальних контактних напружень у о запропонованій передачі Новікова ДЛЗ 2 9) Сне - т) ста - Ям Ма (а х ловко лобок п де с тз-Рпі/4Бб0Б5К - величини середніх контактних напружень. і42) Приблизно до традиційної передачі Новікова ДЛЗ з круговими зубами вираження максимальних контактних напружень с пз, півширини Бо і півдовжини Б, ділянки контакту будуть виглядати так (4)! Попов А.П., Попова

Л.А. Уточненное решение контактной задачи применительно к зацеплению Новикова// Сб. наук. праць УДМТУ. -

Миколаїв, 2002, Мо7(385). - С.61-71. 2861 с си - ОВ ума Ер, - дові лою, «вд - ВО, де ей Е (05-А МЕ ей о - вит - коефіцієнт; р Уріро(ро-рі) - приведений радіус кривизни зубів в площині, перпендикулярної площині, 60 в'якій знаходиться приведений радіус кривизни зубів В.

На основі приведених виразів виконаємо порівняльні розрахунки передачі Новікова ДЛЗ з еліптичними і круговими зубами, виходячи з ДЛЗ - 1,147-0,16; тах ом; 24-31; 0-2,03; о ді1-164,99мм; Б, -бОмм; Еп-5,21570Н; ок-279;5рфВ 209; м-0,3; Х 1; Е-2,1710»МПа. дБ По загальновідомим і приведеним формулам знаходимо р 4-І,147ти-5,735ММм; ро-(І,1470,16)т -6,535ММ; р -46,848мм; К-1004мм; о; кК-0,216; а-3,925мм; С-0,09165мм2; с не 975МПа.

Задавшись значеннями: бо-0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0мм, розрахуємо значення функції Ф (б0о)-0; 0,00072; 0,00262; 0,0641; 0,229мм2. По даним Ф (Бо) і Бо побудуємо криву (Фіг.3), яка при С-0,09165мм 2 дає шукане значення

Бо-1,64мм. При Бо-1,64мм за формулою (3) знайдемо значення А-0,00746, виходячи з якого за формулою (2) знайдемо Б,-7,821мм. У відповідності зі значеннями бр і Б, із виразу (4) одержимо с ця--824МпПа.

Із порівняння між собою б кі с на очевидно, що заміна кругових зубів еліптичними привила до зниження максимальних контактних напружень в 974/824-1,182 рази, що еквівалентно підвищенню навантажувальної здатності пропонованої передачі Новікова ДЛЗ в 1,1823-1,651 рази.

До того ж, максимальні контактні напруження в евольвентній зубчастій передачі при вказаних розмірах і куту зачеплення «є У-2092 дорівнюють с (-1148МПа, і вони в 1148/824-1,393 рази перевищують аналогічні напруження в запропонованій передачі Новікова ДЛЗ з еліптичними зубами, що рівносильне підвищенню її навантажувальної здатності по контактним напруженням в 1,393 3-2,703 рази. При 7 -1,15 визначимо с-о1054мм, Бо-1,72мм (Фіг.3), А-0,00859, Б-8,21МмМм, с на-862МпПа і с нЕ-1020МПа.

Таким чином, при А-1,15 напруження с зі с ню - не на багато підвищились у порівнянні з аналогічними напруженнями при 7, -1, але відношення б дк/с не-1020/862-1,183 залишилось майже не змінним.

Якщо виходити з однакової навантажувальної здатності передач Новікова ДЛЗ з еліптичними і круговими зубами, то в цьому випадку строк служби пропонованої передачі підвищується, виходячи з приближеної залежності, отриманої на основі рівняння Веллера, в (с цк/с но)л -4,82 рази.

Економічний ефект від впровадження пропонованого технологічного рішення слід очікувати за рахунок підвищення навантажувальної здатності передач Новікова, чи за рахунок підвищення строку служби.

Суспільна користь корисної моделі, що заявляється, полягає у покращенні віброакустичних характеристик передач за рахунок зниження вібрації та шуму внаслідок більш плавної роботи зачеплення (промсанітарія).

Claims (1)

1. Формула винаходу т Передача Новікова дволінійного зачеплення, яка складається з ведучого та веденого зубчастих коліс із розташованими на них випукло-увігнутими круговими зубами, які знаходяться між собою у внутрішньому (ее) зачепленні, яка відрізняється тим, що бічні профілі випукло-увігнутих зубів виконані за еліптичними кривими, ю які належать двом еліпсам, при цьому еліпси мають одну і ту ж малу піввісь 4, але різні за розміром великі півосі с; і с, причому сухс-, крім того, мала піввісь а дорівнює півтовщині зуба 5,/2, взятій по дузі початкового (9 кола, у зв'язку із ЧИМ а - 5у/2 - ям 4 , а більші півосі еліпсів визначаються із виразів о Сі ж 05 лита, бат По лива, | «- де ЗУ - товщина зуба, яка взята по дузі початкового кола; т , - модуль зачеплення у нормальному перерізі; 21, д» - максимальні радіуси кривизни еліпсів, тобто випуклих і увігнутих бокових профілів зубів, які знаходять, виходячи з параметрів вихідних контурів зубів, за загальновідомими залежностями. « -

   с . и? - («в) (95) 1 ІЧ е) с 60 б5