UA11680U - Popovæs involute gearing - Google Patents

Description

Опис винаходу

Корисна модель відноситься до галузі машинобудування. 2 Відомо зубчасте зачеплення, що складається із ведучого та веденого зубчастих колес з розташованими на них евольвентними зубами, які шляхом взаємодії між собою здійснюють передачу обертання та навантаження від одних валів іншим валам машин і механізмів (1|: Кудрявцев В.Н., Державец Ю.А., Глухарев Е.Г. Конструкция и расчет зубчатьїх передач редукторов. - Л.: Машиостроение, 1971. - 328б.

Недоліком вказаного зачеплення є дуже високі контактні напруження на вході і на виході зубів із зачеплення, які суттєво перевищують напруження в полюсі зачеплення.

Найбільш близьким за технічною сутністю до запропонованого рішення є прийняте за прототип зубчасте зачеплення, що складається із ведучого та веденого зубчастих колес з розташованими на них корегованими евольвентними зубами, які знаходяться між собою в зачепленні |2І: Громан М.Б. Подбор коррекций зубчатьх передач. - М.: Вестник машиностроения, 1955, Мо2.

Недоліком вказаного зачеплення є незначне підвищення (до 2095) навантажувальної здатності евольвентних зубчастих передач редукторів.

Задача корисної моделі - зниження максимальних величин контактних напружень на вході, виході зубів із зачеплення і в полюсі зачеплення, підвищення навантажувальної здатності та ефективності роботи зубчастого зачеплення.

Для вирішення задачі в зубчастому зачепленні, яке складається із ведучого та веденого зубчастих колес з розташованими на них евольвентними зубами, бічні профілі ніжок зубів колес окреслені енкаітними кривими, отриманими шляхом подвійного повороту початкових бічних профілів ніжок зубів, що являють собою опуклі дуги кіл, відносно центрів обертання зубчастих колес і відносно лінії зачеплення, причому радіуси кривизни рун і рон будь-яких точок енкаіїтних кривих є постійними величинами з центрами кривизни, що не збігаються, розташованими поза лінією зачеплення, за винятком точок, співпадаючих з полюсом зачеплення, і вони 8 визначаються з виражень: рінУкта218іподу; рон Кт228іподу;» де к-1,5...2,25 - коефіцієнт ; т - модуль зачеплення; 23, 22 - числа зубів ведучого та веденого зубчастих колес; оду - кут зачеплення, що приймається рівним 205. о

Порівняльний аналіз з прототипом показує, що зубчасте зачеплення, яке заявляється, відрізняється тим, що с бічні профілі ніжок зубів колес окреслені енкаїтними кривими, отриманими шляхом подвійного повороту с початкових бічних профілів ніжок зубів, що являють собою опуклі дуги кіл, відносно центрів обертання зубчастих колес і відносно лінії зачеплення, причому радіуси кривизни руд и рон будь-яких точок енкаітних - з5 кривих є постійними величинами з центрами кривизни, що не збігаються, розташованими поза лінією «- зачеплення, за винятком точок, співпадаючих з полюсом зачеплення, і вони визначаються із вище приведених рівнянь.

Порівняння технічного рішення, що заявляється, не лише з прототипом, але й з іншими технічними рішеннями в даній галузі техніки, не виявило в них ознак, які б відрізняли технічне рішення, що заявляється, « 20 від прототипу, а це дозволяє зробити висновок про відповідність критерію "винахідницький рівень". з с На фіг. зображена спряжена пара зубів в полюсі зачеплення запропонованого зубчастого зачеплення. У відповідності з фіг. маємо: а. і до, дах і да», 4 і дю, дьї ії до - діаметри ділильних кіл ведучого та веденого :з» зубчастих колес, кіл вершин й западин зубів, основних кіл; На, М; - висота голівок і висота ніжок зубів; рі ро - радіуси кривизни евольвентних кривих в полюсі зачеплення зубів; рідлах ротах 7 Максимальні радіуси кривизни евольвентних кривих; рін о, рон 7 радіуси кривизни енкаіїтних кривих; оуу - Кут зачеплення; ММ - лінія - зачеплення; точка р - полюс зачеплення.

Енкаіїтною кривою називається крива, яка є геометричним місцем точок, отриманих шляхом подвійного - повороту початкових профілів зубів у вигляді опуклих і ввігнутих дуг кіл, еліптичних кривих, прямих та інших

Ге») ліній, відносно центрів обертання передбачуваних зубчастих колес і відносно лінії зачеплення |З): Д.п. Мо55868А на винахід. Україна. Зубчасте зачеплення Попова О.П. Попов О.П. - 2002075766; Заявл. 12.07.2002; со Опубл. 15.04.2003. Бюл. Мо4; |4|: Д.п. Мо59839А на винахід. Україна. Зубчаста передача Попова О.П. Попов О.П. - о 20021210462; Заявл. 23.12.2002; Опубл. 15.09.2003. Бюл. Мое9; ІБ). Д.п. Моб62233А на винахід. Україна. Енкаїтна зубчаста передача Попова О.П. Попов О.П. - 2003021006; Заявл. 05.02.2003; Опубл. 15.12.2003. Бюл. Мо12; б):

Попов А.П. Нагрузочная способность знкайтньїх зубчатьїх передач по контактньм напряженим // Сб. докл. Междунар. науч.-техн. конф. Вести, национал, техн. университета "ХПИ". - Харьков, 2004, Мо3. - С.61-68.

Зубчасте зачеплення складається із ведучого та веденого зубчастих колес з розташованими на них зубами 1 с і 2. Ділильні кола З і 4 ділять зуби 1 і 2 по висоті на голівки 5, 6 висотою Па і ніжки 7, 8 висотою П;. Голівки 5 і 6 зубів мають евольвентні бічні профілі 9 і 10, а бічні профілі ніжок 7 і 8 окреслені енкаітними кривими 11 і 12.

Евольвентні криві 9 і 10 голівок зубів мають в полюсі зачеплення (точка р) радіуси кривизни р. ро, а на бо вершинах зубів - р/гпах: рРотах: ЕнКаїтні криві 11 і 12 ніжок зубів у кожній точці мають радіуси кривизни рун і рон.

Центри кривизни точок енкаїтних кривих 11 і 12 віддалені від вказаних кривих на відстані р/ні рон. При цьому кожний із радіусів характеризується різними положеннями центрів кривизни, розташованих поза лінією зачеплення ММ, виключаючи полюс зачеплення. В полюсі зачеплення центри кривизни енкаіїтних кривих розташовуються на лінії зачеплення ММ, у зв'язку із чим радіуси р/н і рон У цьому випадку збігаються з лінією бо зачеплення.

Висота п кожного зуба, що дорівнює Ппанп;, укладена між дугами кіл 13 і 14 або 15 і 16 виступів і западин зубів. Прямі лінії 17 і 18 є лініями симетрії зубів.

Для знаходження максимальних величин контактних напружень на вході зубів в зачеплення використовуються залежності (7): Попов А.П., Попова Л.А. Исследование максимальньїх контактньїх напряжений в зацеплений звольвентньх зубьев // 36. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв, 2002, Мо4 (382). - С.109-108: сн- 05915 Сх потіють, т сатєтв а ш Ра ст СИ - Йо, 0 де от-Л/Бо - коефіцієнт, що визначається формулою (2); Л - допуск в "-" на радіус вершин зубів; Бо - то напівширина площадки контакту; Е - модуль пружності матеріалів зубів; Ед - нормальна сила, діюча на спряжену пару зубів; Бу; - довжина зубів; С - безрозмірний параметр, що визначається виразом с б1вАТЮмуЕ,

Ваб ра - приведений радіус кривизни зубів на вході у зачеплення.

Стосовно традиційного евольвентного зубчастого зачеплення радіус ра має вигляд ва - Бітіп 2 таж (3

Бітіп Ж отах де ратів Обіг я нта) віпоу - Кто 22-23 сов алу, ротах 7 Я 7 - мінімальний і максимальний радіуси кривизни спряженої пари зубів; т - модуль зачеплення; 72 4, 22 - числа зубів ведучого та веденого зубчастих колес; оуу - кут зачеплення; г аї-т(222)/2 - радіус кола вершин зубів; гьі-тлісов8охм/2 - радіус основного кола. ря При визначенні радіуса ратра. у запропонованому енкаітно-евольвентному зачепленні необхідно у формулі (3) замість радіуса р.рдір підставити радіус р/у, що характеризує кривизну енкаітної кривої ніжки зуба ведучого - колеса, і який визначається з виразу рін- (1,5...2,25)т21 віпоху.

Вираз коефіцієнта сфн, який характеризує підвищення навантажувальної здатності по контактним напруженням запропонованого зубчастого зачеплення у порівнянні з традиційним евольвентним зубчастим Га») зачепленням, має вигляд |6): Попов А.П. Нагрузочная способность знкайитньїх зубчатьхх передач по контактньм напряженим // Сб. докл. Междунар. науч.-техн. конф. Вести, национал, техн. университета "ХПИ". - Харьков, со 2004, Мо3. - С.61 - 68. Ге) ( Впр що Бпр.2 Ї ч-

Фн 7 8 2 2 2 « З ОО 0)

Р пр ч- де Рпр7РІРорі тро) - приведений радіус кривизни спряжених оевольвентних зубів у полюсі зачеплення; рідтаівіпаму/2, о ро-тловіпауу/2 - радіуси кривизни евольвентних кривих у полюсі зачеплення; рпрі7рінро(рРінтро); Рпро7ріроні(рі?рон) - приведені радіуси, що характеризують приведену « кривизну енкаітних і евольвентних кривих запропонованого зачеплення у полюсі зачеплення; рон-(0,75...1,25)т2»8іподу - радіус кривизни енкаїтної кривої ніжки зуба веденого колеса. т с Для оцінки ефективності запропонованого зубчастого зачеплення виконаємо розрахунки одноступінчатої

Із» передачі редуктора зовнішнього зачеплення з прямими зубами, виходячи з 2 4-50; 225-100; т-5мм; оху7209;

Бу-12Бмм; Бд- 41ОН; Е-2,1.105МПа; л-0; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20мм.

По наведених формулах - знаходимо р/-42,75ММ; р»о-85,5ММ; рпр728,5ММ; рітіпй729,253ММ; ротах729,62ММ; рін7160,912мМмМ; рон7320,624ММ; а ра-19,17мМм; ра -41,293мм.

Потім по формулі (2) при А-0; 0,05; 0,10; 0,15 і 0,20мм і ра-19,17мм визначаємо о,-0; 0,155; 0,355; 0,606 і (22) 0,914, а по формулі (1) - відповідні у, максимальні напруження су-1107; 1267; 1448; 1646 і 1862МПа.

Го) 20 Аналогічним образом при ра 41,293мм знаходимо с1-0; 0,1016; 0,223; 0,366 і 0,532, яким відповідають напруження сд- 754; 827; 906; 992; і 1083МПа. с З порівняння напружень ср-1107...1862МПа, знайдених для евольвентного зубчастого зачеплення, з напруженнями су-754...1083МПа, підрахованими для запропонованого зубчастого зачеплення, очевидно, що в 5 енкаітно-евольвентному зачепленні напруження менші у порівнянні з евольвентним зубчастим зачепленням у 1107/754...1862/1083-1,468...1,719 рази, що еквівалентно підвищенню навантажувальній здатності зубів на вході с в зачеплення у 1,4682...1,7192-2,15...2,95 рази.

Виходячи з формули (4) при відомих значеннях рр; рпр/: Рпро ВИЗНачимо значення коефіцієнта фн-1,625, виходячи з якого містимо, що навантажувальна здатність запропонованого зубчастого зачеплення у 1,625 рази бо вище навантажувальної здатності традиційного зубчастого зачеплення.

Таким чином, приведені розрахунки підтвердили дуже високу ефективність енкаітно-евольвентного зачеплення при вході (виході) зубів в зачеплення і у полюсі зачеплення.

Зубчасте зачеплення працює наступним чином.

Внаслідок обертання ведучого зубчастого колеса з кутовою швидкістю со. зуб 1, що належить цьому колесу і 65 має контакт в полюсі зачеплення (точка р) із зубом 2 веденого зубчастого колеса, впливаючи на зуб 2 таким чином, що ведене зубчасте колесо набуває кутову швидкість о».

При цьому бічний профіль зуба 1, описаний евольвентною кривою 9 (голівка 5) і енкаітною кривою 11 (ніжка 7), буде з ковзанням обкатуватися по бічному профілю зуба 2, який містить евольвентну 10 та енкаітну 12 криві, що належать голівці 6 і ніжці 7 зуба веденого колеса, доти, поки спряжена пара зубів 1 і 2 не вийде із зачеплення. Останньою точкою контакту при виході зубів із зачеплення буде точка р, а при вході зубів у зачеплення - точка а.

Економічний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення варто очікувати за рахунок підвищення навантажувальної здатності та ефективності роботи зачеплення.

Суспільна корисність технічного рішення, що заявляється, полягає в поліпшенні віброакустичих /о характеристик зачеплення внаслідок зниження шуму і вібрацій (промсанітарія) за рахунок покращення умов змащення, обумовлених великою площадкою контакту мастильного шару.

Claims (1)

1. Формула винаходу й Зубчасте зачеплення, що складається з ведучого та веденого зубчастих коліс з розташованими на них евольвентними зубами, які знаходяться між собою у зачепленні, яке відрізняється тим, що бічні профілі ніжок зубів коліс окреслені енкаітними кривими, отриманими шляхом подвійного повороту початкових бічних профілів ніжок зубів, що являють собою опуклі дуги кіл, відносно центрів обертання зубчастих коліс і відносно лінії 20р Зачеплення, причому радіуси кривизни рн і ран будь-яких точок енкаітних кривих є постійними величинами з центрами кривизни, що не збігаються, розташованими поза лінією зачеплення, за винятком точок, співпадаючих з полюсом зачеплення, і вони визначаються з виразів: Рін - Ктадузіпе,, Ран Кл, БІПО,, де ЕК -1,5...2,25 - коефіцієнт; пі - модуль зачеплення; Кі, ж) 7 числа зубів ведучого та веденого зубчастих коліс; Фф7 кут зачеплення, що приймається рівним 209. в «в) (ее) (Се) «- ьо

   - . и? - - (о) (ее) (42) 60 б5