UA4950U - Зубчасте зачеплення - Google Patents

Abstract

Зубчасте зачеплення складається з ведучого і веденого зубчастих коліс з розташованими на них евольвентними зубами, які знаходяться в зачепленні. Бічні профілі головок зубів виконані у вигляді кривих, які характеризуються в довільно взятих точках постійними радіусами кривизни з центрами кривизни, розташованими поза лінією зачеплення, за винятком полюса зачеплення. Евольвентні бічні профілі головок зубів ведучого і веденого зубчастих коліс замінені дугами кіл, у зв'язку з чим півтовщини вершин кожного з зубів зубчатих коліс зменшені на величини, що визначаються за формулами.

Description

Корисна модель відноситься до області машинобудування.

Відоме зубчасте зачеплення, яке складається з ведучого і веденого зубчастих колес з розташованими на них евольвентними зубами, які шляхом взаємодії однин з одним здійснюють передачу обертання і навантаження від одних валів іншим валам машин і механізмів (1|: Осецкий Н. С, Моисеенко Е. И., Мясников Г. В. И др. Прикладная механика. М.; Машиностроение, 1977. - 488 с.; |2)|: Патент 62400А. Україна. Зубчасте зачеплення. Романовський

Г. Ф., Попов 0. П., Попова Л. 0., Лученков Є. Є. Форносов Є. Ю. - 2003032312; Заявлено 18.03.03: Опубліковано 15.12.03. Бюл. Мо 12: ІЗ|. Попов А. П.. Табацков В. П., Улинец 0. М. Новьій метод расчета зубчатьїх передач на контактную прочность // Тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Мелитополь. 2001.-Том 17.-0. 12-16.

Недоліком евольвентного зачеплення є високі контактні напруження в полюсі зачеплення зниження яких можливо за рахунок збільшення габаритів зубчастих передач (1): Осецкий Н. С., Моисеенко Е. И., Мясников Г. В. и др. Прикладная механика. М.: Машиностроение, 1977. - 488 с.

Найбільш близьким за технічною сутністю до рішення, що пропонується с прийняте за прототип зубчасте зачеплення, в якому бічні профілі голівок зубів на відстані АН -0,25т від полюса зачеплення, де т - модуль зачеплення, виконані у вигляді кривих, які характеризуються в довільно взятих точках постійними радіусами кривизни з центрами кривизни, розташованими поза лінією зачеплення, за винятком полюса зачеплення, а це дозволяє знизити контактні напруження в полюсі зачеплення в 1,849...1,896 рази (|2|: Патент 62400А. Україна.

Зубчасте зачеплення. Романовський Г. Ф., Попов О. П., Попова Л. О., Лученков Є. Є, Форносов Є. Ю. - 2003032312; Заявлено 18.03.03; Опубліковано 15.12.03. Бюл. Мо 12,

Недоліком вказаного евольвентного зачеплення є порівняно низька контактна міцність зубів при їх вході і виході із зачеплення, яка приблизно в 2...2,5 рази нижча ніж в полюсі зачеплення ІЗ): Попов А. П., Табацков В. П.,

Улинец 0. М. Новьй метод расчета зубчатьх передач на контактную прочность // Тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Мелитополь, 2001. - Том 17. - б. 12-16.

Задача корисної моделі - зменшення контактних напружень в зубах при вході і виході їх із зачеплення, підвищення навантажувальної здатності та ефективності роботи зубчастого зачеплення.

Для вирішення задачі зубчасте зачеплення, яке складається з ведучого і веденого зубчастих колес з розташованими на них евольвентними зубами, які знаходяться в зачепленні, бічні профілі голівок зубів на відстані Ай -025т від полюса зачеплення виконані у вигляді кривих, які характеризуються в довільно взятих точках постійними радіусами кривизни з центрами кривизни, розташованими поза лінією зачеплення, за винятком полюса зачеплення, причому евольвентні бічні профілі голівок зубів ведучого і веденого зубчастих колес на відстанях Ап. і Айо від вершин зубів замінені дугами кіл з радіусами В, і А» у зв'язку з чим напівтовщини вершин кожного з зубів зубчатих колес зменшені на величини аб і Або, при чому параметри Ап., АПо, ЛЗ,

АБ», В, і В» визначаються за формулами

Е ллг Р дл?

Ап; -Бгі|латоу- 2 2 5 ВЄУ- Ав» - БоЦБВ -Т т

БЕ 16(1- х2) БЕ 16(1- мг)

Е ялг Р ялг

АБі -1357 -ВВЖ-- (Ш-. ь- Або -1357 -ЯВщВЖ-- « т - Ь3;5- ;

ВЕ вра) ВЕ брухт)

Ар» ріг; Во» раг де ра, рь - приведені радіуси кривизни евольвентних профілей зубів при вході і виході із зачеплення; рудіп»

Ротіп 7 мінімальні радіуси кривизни евольвентних профілей зубів при вході і виході із зачеплення, які визначаються за відомими формулами; БЕ, - нормальна сила; р - довжина зубів; Е - модуль пружності матеріалів; му - коефіцієнт Пуасона; А -005..02мм - величина допуску в , на радіуси вершин зубів;

Рпрі У Ріс Рог о/(Рог рі). о Роро - Рос Раг о / (Ріг оїро) - приведені радіуси кривизни бічних профілей зубів; рі - та віпоу/2; ро - то віпоу /2; ріс - (25..3)рі/віпоу; рог -(25..З)ро /віпоУ; т - модуль зчеплення; 74. 72 - кількість зубів колес; с, - кут зачеплення.

Зіставлюваний аналіз з прототипом показує, що зубчасте зачеплення, що заявляється, відрізняється тим, що евольвентні бічні профілі голівок зубів ведучого і веденого зубчастих колес на відстанях Ай і АН» від вершин зубів замінені дугами кіл з радіусами В, і А», у зв'язку з чим напівтовщини вершин кожного із зубів зубчастих колес зменшені на величини Абі і Або, при цьому параметри Айу, Айо, АБ, Або, Ну і В» визначаються по знайденим формулам і співвідношенням.

Порівняння технічного рішення, що заявляється, не лише з прототипом, але і з іншими технічними рішеннями в даній області техніки, не виявило в них ознак, які б відрізняли технічне рішення, що заявляється, від прототипу, а це дозволяє зробити висновок про відповідність критерію "винахідницький рівень".

На фіг. зображене спряження продольно модифікованих зубів ведучого і веденого зубчастих колес в полюсі зачеплення. Тут ді, дат; Уві, Зно та дь, до, У9во, Чо - відповідно діаметри ділильних кіл, кіл виступів зубів, основних кіл і кіл впадин зубів ведучого і веденого зубчастих колес; На, П, - висота голівок і висота ніжок зубів.

Зубчасте зачеплення складається з ведучого зубчастого колеса з розташованим на ньому зубом 1, правий бічний профіль якого являє собою криволінійну ділянку 2 з радіусом кривизни А,, евольвенти 3, кривої 4 з радіусом кривизни ру та евольвенти 5. Аналогічно лівий бічний профіль зуба 1 характеризується криволінійною ділянкою 6 з радіусом кривизни Н., евольвентою 7, кривою 8 з радіусом кривизни рі та евольвентою 9.

Ідентичні криві 2 та 6 в межах висоти зуба Ап. обмежені дугами кіл 10 та 11, причому дуга 10 є частиною дуги кола з діаметром д41. В свою чергу ідентичні криві 4 та 8 в межах висоти зуба АП обмежені дугами кіл 12 та 13, при цьому дута 12 с частиною дуги діаметра 4. ділильного кола.

Зуб 14 веденого зубчастого колеса, який входить у зачеплення, що розглядається, по аналогії з зубом 1, має лівий бічний профіль, який складається з дуги 15 з радіусом НВ», евольвентного профіля 16, кривої 17 з радіусом кривизни рор і евольвентного профіля 18. Правий бічний профіль зуба 14 також складається з дуги 19, окресленої радіусом НА», евольвенти 20, кривої 21 з радіусом кривизни рог та евольвенти 22.

Криві 15 та 19 обмежені дугами кіл 23 та 24 в межах висоти зуба, що дорівнює АП», а криві 17 та 22 - дугами 25 та 26 в межах висоти зуба АП, причому дуги 23 та 26 співпадають з дугами кіл виступу зубів йад»о і ділильного кола дь».

Заміна евольвентних ділянок зубів 1 та 14 ведучого та веденого зубчастих колес дугами кіл 2 та 6, а також 15 та 19 призвела до зменшення товщин вершин вказаних зубів відповідно на 2451 та 2А5».

Максимальні контактні напруження при вході і виході немодифікованих зубів із зачеплення визначаються по формулам |ЗІ: Попов А. П., Табацков В. П., Улинец 0. М. Новьйй метод расчета зубчатьїх передач на контактную прочность // Тр. Между-нар. науч.-техн. конф. -Мелитополь, 2001. -Том 17.-0.12-16: з - 592 Око) а 000 оове» Діло єв, й ' (-ощт)ю бу (пооюр ос

Ра Рь де ра» рь - приведені радіуси кривизни при вході і виході із зачеплення немодифікованих зубів; о - А /бо - коефіцієнт; А - 005.. 02 мм - допуск в "-" на радіуси вершин зубів; Бо - ширина площадки контакту.

Максимальні контактні напруження при вході і виході модифікованих зубів із зачеплення з урахуванням заміни евольвентних кривих дугами кіл з радіусами НН, та Но, виходячи з моделі контакту двох циліндрів визначаються по відомій формулі Герца: 0,418 ТЕР, . 0,418 ЕК, ба --- роб тро

Ра МРь де ра, рь - приведені радіуси кривизни на вході та виході із зачеплення модифікованих зубів.

При знаходженні ра та ру можна скористатися загальновідомими виразами: нищш 5-51 1. 5-1. .

Ра боти Ні РЬ оРітп Но

Поділив праві частини виразів са та сь на праві частини відповідно виразів са та сь, визначимо залежності коефіцієнтів фа та фь, які характеризують зменшення контактних напружень на вході та виході зубів із зачеплення за рахунок їх модифікації: котра. 120 восп)рь

Фа -З0ИНШШБШБШЗШЗШЗЗЗЗ37 3 Фр -ШВШВНЮУНШЮТТНТН (1 -от)Ра (от )Рь

В результаті аналізу виконаних розрахунків встановлено, що шляхом вказаної модифікації зубів вдалося знизити величини контактних напружень при вході і виході зубів із зачеплення приблизно в 1,35...1,75 рази, що рівноцінно підвищенню навантажувальної здатності по контактним напруженням в 1,352...1,752-1,822...3,062 рази.

Для визначення параметрів А, Або, Ап/ і Апо застосовувались рішення які приведені в (ІЗ): Попов А. П.,

Табацков В. П., Улинец 0. М. Новьїй метод расчета зубчатьїхх передач на контактную прочность // Тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Мелитополь, 2001. - Том 17.-0.12 -16.

Таким чином приведене технічне рішення дозволяє, з одного боку зменшити контактні напруження при вході і виході зубів із зачеплення до рівня напружень, близьких до рівня напружень в полюсі зачеплення, а з другого боку, підвищити навантажувальну здатність зубчатого зачеплення по контактним напруженням шляхом заміни ділянок евольвент кривими з радіусами ріг, рог та Ву, В», прилеглих до полюсної лінії і вершинам зубів, що на сьогоднішній день не має аналогів. У зв'язку з цим зубчасте зачеплення, що пропонується в порівнянні із традиційним зачепленням слід розглядати як зачеплення підвищеної навантажувальної здатності по контактним напруженням.

Зубчасте зачеплення працює наступним чином.

В результаті обертання ведучого зубчастого колеса з кутовою швидкістю Фі зуб 1, який належить цьому колесу і маючий контакт в полюсі зачеплення (точка р) з зубом 14 веденого зубчастого колеса, діє на зуб 14 таким чином, що ведене зубчасте колесо набуває кутової швидкості с».

При цьому бічний профіль зуба 1, який складається з кривих 2 та 4, описаних радіусами В, та ріг, а також з евольвентних кривих З та 5, буде обкочуватись із ковзанням по бічному профілю зуба 14, який містить криві 15 та 17, які описані радіусом В» та раг, і евольвентні ділянки 16 та 18, до тих пір, доки вказана пара зубів не вийде із зачеплення. Останньою крапкою спряження зубів 7 та 14 у випадку відсутності криволінійних ділянок 2 та 15, яка характеризує вихід зубів із зачеплення, буде точка К, яка належить вершинам зубів.

В точці К замість моделі контакту двох циліндрів, яка має місце в точці р має місце модель контакту полуциліндра з циліндром у випадку відсутності допуску в "-" на діаметри вершин зубів. Однак з урахуванням в "-" на радіуси да;ї/2 та ад4о/2 вершин зубів полу циліндр переходить в сегментоїд, у зв'язку з чим маємо модель контакту сегментоїда з циліндром, для якої характерні дуже високі напруження.

В результаті заміни ділянок евольвентних кривих прилеглих до вершин зубів, на відстанях Ай. та АП», дугами 2, 6, 15 та 19 з радіусами кривизни Н, та Но, положення точок контакту К змінюється внаслідок їх зміщення в напрямі точок Ко. При вході чи виході зубів із зачеплення останньою точкою їх контакту буде точка, яка знаходиться посередині між точкамик і Ко.

В цих точках у якості розрахункових виступають моделі контакту двох циліндрів з радіусами Н,, роміп та Н»,

Рітіп: Вказані моделі контакту при значеннях радіусів АВ, та В», які визначаються по приведеним формулам, характеризуються величинами контактних напружень, рівними таким в полюсі зачеплення.

Економічний ефект від впровадження технічного рішення, що пропонується слід чекати за рахунок підвищення навантажувальної здатності по контактним напруженням та ефективності роботи зубчастого зачеплення.

Суспільна користь технічного рішення, що заявляється, полягає в покращенні віброакустичних характеристик зачеплення в результаті зниження гаму та вібрації (промсанітарія), обумовленого підвищенням товщин мастильних шарів між зубами і кращими умовами змащення внаслідок зростання приведених радіусів кривизни шляхом заміни евольвентних кривих кривими з радіусами кривизни Ну, Но та ріг, рог. : хе. А од Ко

Б піни шин х я Ш те рн ше

Н | Н писана Ка зд і пи и В ВИ Ци ЧИН а щ , Ши Й Н й ї пан х, | - Бе дзен тк рівня че не рю, МН ша о вав В І же ї зх -к Кч ан й они ШИЯ і хо 0-16 у х т я щі есе и КІ - сн В. ПИ г хак - ях Бр ау я шт - ко. пов У КИ домо І Пн Є ри й ве петере тр У пасе он ення я Бе 7 х я ше ШИ ККЗ зни а Ше с іден і Й м х шин чо ке КОНІ ги 7 о пивна дв и х ту Те у - У Созяи й Май ї: Х АТ : пи -- и ни нн оч сте -ш

Е х 1 Кр А т, чи шко іт ТАЗ ЯЗ ше сни и ен Ше рон тя ха х й Ан | пе стр Н їх нт пи у х ат

Фіг.

Claims (1)

1. Зубчасте зачеплення, яке складається з ведучого і веденого зубчастих коліс з розташованими на них евольвентними зубами, які знаходяться в зачепленні, бічні профілі головок зубів на відстані ДП - 0,251тп від полюса зачеплення виконані у вигляді кривих, які характеризуються в довільно взятих точках постійними радіусами кривизни з центрами кривизни, розташованими поза лінією зачеплення, за винятком полюса зачеплення, яке відрізняється тим, що евольвентні бічні профілі головок зубів ведучого і веденого зубчастих коліс на відстанях АН! і Ар» від вершин зубів замінені дугами кіл з радіусами Ні і Р», у зв'язку з чим півтовщини вершин кожного з зубів зубчатих коліс зменшені на величини Аб5і і А5», причому параметри Ані, АН», А5І, АБ», Ві і В2 визначаються за формулами:

   Е плг Е ле Ап - 521 Рапу 5: Ап - 521 Рага у 5

   РЕ 16й-у | РЕ 160 у Е лле Е п/е АВІ -18,57 І-- 5: Або - 13,57 Ї--1- 5;

   БЕ 1браці--У | БЕ Тбрай- м Ві» ріг; Во ре, де ра, рь - приведені радіуси кривизни евольвентних профілів зубів при вході і виході із зачеплення; ЕР - нормальна сила; Б - довжина зубів; Е - модуль пружності матеріалів; м - коефіцієнт Пуасона; А - 0,05...0,2 мм - величина допуску в,- на радіуси вершин зубів; ріг -(25..3)рч/ віпоцу» рог -(25..З)ро / віпо.У - радіуси кривизни ділянок бічних профілів спряженої пари зубів, які прилеглі до полюсної лінії; рі - таі5іпоУ/2, ро - тло віпо/у /2 - радіуси кривизни евольвент них кривих зубів в полюсі зачеплення; т - модуль зачеплення; 71, 22 - кількість зубів коліс; см - кут зачеплення.