КОНИЧЕСКАЯ ГИПОИДНАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА СО СПИРАЛЬНЫМИ РАВНОВЫСОКИМИ ЗУБЬЯМИ Российский патент 1997 года по МПК F16H1/14 

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано при проектировании конических и гипоидных передач.

Известны конические зубчатые передачи с переменной по длине высотой зуба (форма II) [1]
У известных передач, благодаря несовпадению вершин конусов ножек и головок зубьев и переменной высоте зуба, коррекция зубьев по длине различна, а высота уменьшается от меньшего к большему торцу, что позволяет сохранить постоянной ширину ленточки у вершины зубьев.

К недостаткам известной зубчатой передачи относится то, что зубья шестерни и колеса являются геометрически несопряженными, что приводит к появлению диагональности контакта зубьев, снижает устойчивость работы передачи при взаимных смещениях колес пары и понижает несущую способность передачи.

Известны также конические зубчатые передачи с круговыми равновысокими зубьями (там же), которые имеют зубья одинаковой высоты по длине, одинаковые высоты головок и ножек зубьев, а следовательно одинаковую коррекцию зубьев во всех радиальных сечениях.

К недостаткам этих передач относится то, что прочностные параметры зубьев по длине зуба определяются постоянной коррекцией зубьев, назначаемой коррекцией зубьев по оптимальной прочности расчетного сечения и ограничиваемой заострением или подрезанием зубьев на меньшем торце. Это приводит к тому, что прочность зубьев в различных радиальных сечениях зубчатого венца получается различной, что ограничивает ее несущую способность т.к. она ограничивается прочностью сечения, для которого выбранная коррекция не является оптимальной.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение несущей способности конических (гипоидных) передач с равновысокими коррегированными зубьями.

Для решения поставленной задачи коррекция равновысоких зубьев по их длине выполнена переменной.

Конические (гипоидные) зубчатые передачи с равновысокими зубьями, имеющими по длине спиральную форму (например нарезанные резцовыми головками оптимальных радиусов) обладают рядом преимуществ по сравнению с неравновысокими зубьями, как то: устойчивость пятна контакта и повышенная несущая способность, что привело к использованию таких передач в прогрессивных системах зацепления (Эрликон, Клингенберг), предназначенных для работы в наиболее ответственных и нагруженных приводах транспортных машин технологического оборудования. Однако у известного вида зубьев имеется недостаток, что оптимальные параметры зуба по изломной прочности и контакту и задиростойкости (гипоидные передачи) достигаются лишь в одном радиальном сечении (например в расчетном, расположенном между торцевыми сечениями), а в остальных сечениях зависят от изменения нормального модуля углов наклона и не являются оптимальными.

Так например, в зубчатых передачах несущая способность которых определяется изломной прочностью зуба шестерни, величина положительной коррекции зуба шестерни часто ограничивается заострением зуба у малого торца и лишь в этом сечении обеспечивает максимальную несущую способность по излому. В остальных сечениях, хотя по заострению зубьев имеется запас, коррекция не увеличивается и изломная прочность зуба не достигает предельного значения. Спиральный зуб имеет наименьший угол наклона у малого торца и наибольший у большого торца, что увеличивает нормальное усилие на зуб у большого торца, где коррекция и изломная прочность зуба недостаточна. Кроме этого, часто при увеличении крутящегося момента приложенного к зубу пятно контакта смещается к большему торцу, что дополнительно уменьшает несущую способность.

С другой стороны, гипоидные передачи в ряде случаев лимитируются задиростойкостью, которая, как установлено в предыдущей статье, увеличивается с уменьшением коррекции зубьев. Гипоидные передачи обычно применяются для больших передаточных отношений и имеют поэтому малое число зубьев на шестерне, что при малых углах наклона у малого торца передачи ограничивают величину коррекции снизу и заставляет изготавливать известные передачи с достаточно большой коррекцией зуба, снижая тем самым их несущую способность.

При этом в остальных сечениях, кроме малого, опасность подрезания при заданной коррекции уменьшается и зона подрезки обычно уменьшается от малого торца, пропадая на каком-то от него расстоянии. В то же время, у известных систем передач (Эрликон, Клингенберг, с круговым зубом) пятно контакта устойчиво расположено посредине зуба и несущая способность передачи определяется задиростойкостью среднего сечения, где в существующих системах зацепления коррекция превышает оптимальную из-за назначения ее по подрезанию зуба у малого торца, что снижает несущую способность передачи.

Для ликвидации этих недостатков предлагается выполнять коррекцию равновысоких зубьев в конических передачах (гипоидных) переменной по длине зуба. Для того, чтобы сохранить сопряженность поверхностей зубьев во всех сечениях, предлагается сохранять постоянным по длине зуба суммарный коэффициент коррекции. В то же время, в отдельных случаях представляется возможным, делая суммарный коэффициент коррекции переменным по длине зуба, управлять формой и положением пятна контакта, улучшая тем самым условия контактирования и дополнительно повышая несущую способность передачи.

В заявленных передачах углы конусов ножек и головок зубьев равны между собой, но отличаются от углов делительных (начальных) конусов, что позволяет добиться оптимальных форм зуба и условий контакта в передаче, выбирая разницу в углах вершин (впадин) зуба и делительных конусов таким образом, чтобы, например, коррекция зубьев на большом и малом торце была оптимальной для рассматриваемой передачи.

На чертеже изображена коническая зубчатая передача с коррекцией зуба увеличивающейся на шестерни от малого торца к большому, состоящая из конической шестерни 1 и конического колеса 2, имеющих начальные (делительные) конусы передачи с совпадающими вершинами и углами δ₁ и δ₂, конусами головок (вершин) и ножек зуба δ_a, δ_f попарно равными между собой δ_a1=δ_f1; δ_a2=δ_f2, при этом зубья шестерни 1 и зубья 4 колеса 2 имеют одинаковую высоту во всех радиальных сечениях.

При работе зуб 3 шестерни 1 размещается во впадине зуба 4 колеса 2 и при вращении шестерни 1 рабочая сторона зуба 3 взаимодействует с рабочей стороной зуба 4 колеса 2 и приводит его во вращение.

Пример конкретного исполнения
Спроектирована и изготовлена гипоидная передача заднего моста троллейбуса, имеющая параметры:
угол начального конуса шестерни 28,18^o
угол начального конуса колеса 61,000^o
число зубьев шестерни 10
число зубьев колеса 31
диаметр колеса 300 мм
диаметр шестерни 142 мм
ширина венца шестерни 60 мм
ширина венца колеса 50 мм
угол вершин (впадин) зубьев шестерни 25,575^o
угол вершин (впадин) зубьев колеса 63,707^o
коэффициент коррекции шестерни на малом торце 0,25
коэффициент коррекции шестерни на большом торце 0,15
суммарный коэффициент коррекции для всех радиальных сечений 0,000
Изготовленная и установленная в задний мост троллейбуса опытная партия предлагаемых передач успешно эксплуатируется вместо гипоидных передач Эрликон, поставляемых ранее из Венгрии и ФРГ. При этом смазка передач производится маслами, противозадирные свойства которых значительно хуже предписываемых бывшими поставщиками редуктора и передачи.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к деталям машин и может быть использовано при проектировании конических и гипоидных передач. Сущность изобретения заключается в том, что заявитель предлагает выполнять коррекцию зубьев колес конических и гипоидных передач переменной по длине зубьев, что может быть достигнуто за счет задания коэффициентов коррекции в зонах малого и большого торцов зубчатого колеса. 1 ил.

Коническая гипоидная зубчатая передача с круговыми равновысокими зубьями, геометрические параметры зубчатых элементов которой выполнены коррегированными, отличающаяся тем, что коррекция выполнена переменной по длине зубьев за счет задания коэффициентов коррекции в зонах малого и большого торцев зубчатого колеса.