ЗУБЧАТО-РЕЕЧНЫЙ МЕХАНИЗМ Российский патент 1999 года по МПК E21C29/02 

Изобретение относится к области механизации перемещения различных машин, работающих с затратой значительных усилий, и может быть использовано, например, в механизмах подачи очистных и проходческих машин.

Известен механизм подачи горной машины, содержали зубчатую рейку, установленную с возможностью взаимодействия с зубчатым колесом, профиль зуба которого выполнен с соблюдением предложенного соотношения между радиусом кривизны профилей зубьев зубчатого колеса и радиусом центров их кривизны (а. с. N 1694890, опубл. в Б.И. N 44, 1991, МКИ E 21 C 29/00) - аналог.

Недостатком этого механизма подачи горной машины является то, что, без соблюдения определенного соотношения между параметрами зацепления, в последнем возникает большое скольжение в связи с тем, что активный участок профиля зуба рейки во много раз меньше соответствующего участка профиля зуба колеса, что приводит к значительному износу элементов зацепления и низкому КПД передачи.

Известен механизм подачи горного комбайна, содержащий ведущее зубчатое колесо, взаимодействующее с зубьями звеньев рейки, жестко закрепленными в виде гребенки на опорно-направляющей балке и выполненными прямоугольными (а. с. N 693003, опубл. в Б.И. N 39, 1979, МКИ E 21 C 29/00) - прототип.

Недостатками данного механизма является то, что предложенное увеличение шага колеса относительно шага рейки приводит к появлению динамических ударов, т. к. коэффициент перекрытия в движителе меньше 1, при этом оно (увеличение) ограничивает диапазон вариантов геометрических параметров рейки и, в частности, не позволяет получить сразу две рейки резкой одного листа, что приводит к снижению технологичности изготовления; жесткость крепления рейки на конвейере исключает возможность применения ее для комбайнов с регулируемыми опорами.

Сущность изобретения заключается в том, что расстояние от оси колеса до зуба рейки находится из соотношения

где R₂ - радиус окружности, на которой расположены центры кривизны профиля зубьев колеса; τ - угловой шаг леса; R₁ - радиус кривизны профиля зуба колеса; h - активный участок профиля зуба рейки, величина которого задается на стадии проектирования близкой величине соответствующего участка профиля зуба колеса, благодаря чему зацепление имеет минимальное скольжение при работе. Кроме того, ширина зуба и впадины зубчатой рейки одинаковы, а точки входа в зацепление колеса и рейкой и выхода из него расположены в верхней половине высоты зуба рейки.

Предлагаемое решение позволяет повысить технологичность изготовления рейки, выполнить неподрезанный зуб на колесе, что повышает прочность последнего и, поскольку в процессе эксплуатации изнашивается только верхняя часть зуба рейки, возможное использование вновь после полного износа одного рабочего участка профиля зуба рейки, путем разворота ее на 180^o относительно оси, перпендикулярной направлению движения механизма. Кроме того, горизонтальное расположение зубьев рейки снижает высоту всего механизма, а крепление на конвейере с возможностью угловой и линейной подвижности обеспечивает возможность ее применения для комбайнов с регулируемыми опорами.

Ширина зуба рейки, равная ширине впадины обеспечивает возможность изготовления одновременно двух реек из одного листа, например резкой.

Заявленное техническое решение направлено на повышение надежности работы и КПД передачи за счет получения минимальной величины скольжения, увеличение прочности зуба колеса, повышение технологичности изготовления зубчатой рейки и ресурса работы зацепления, кроме того общая высота механизма уменьшается, а сама рейка может быть установлена на поворотном устройстве, обеспечивающем ее нормальную работу с комбайнами, имеющими регулируемые опоры, а полученная зависимость для определения расстояния от оси колеса до зуба рейки позволяет на стадии проектирования, исходя из заданных габаритов передачи, задаваясь величиной h, спроектировать передачу, обладающую минимальной величиной скольжения и неподрезанным зубом колеса.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема раскройки листа для изготовления зубчатой рейки, на фиг. 2 - схема работы зубчатого зацепления (разрез по А-А на фиг. 1).

Зубчато-реечный механизм включает в себя зубчатую рейку 1 или 2 (фиг. 1), имеющую прямоугольные зубья с одинаковой шириной зуба и впадины (a=b). Технология изготовления одинаковых взаимозаменяемых зубчатых реек 1 или 2 (см. фиг. 1) представляет собой резку листа шириной H по линии Б так, чтобы a= b и c=d. Рейка 1 или 2 устанавливается на скребковом конвейере плоскостью В (рейка 1) или Г (рейка 2) с возможностью поворота ее на 180^o. В зацеплении с зубчатой рейкой находится зубчатое колесо 23 (фиг. 2), профиль зуба которого выполнен по радиусу R₁. Окружность, на которой расположены центры профилей зубьев колеса, имеет радиус R₂, построена из центра зубчатого колеса 3.

Работа предложенного зубчато-реечного механизма осуществляется следующим образом (см. фиг. 2). Зубчатое колесо 3 получает вращение от внешнего источника и перемещается вдоль рейки 1. Вход в зацепление зуба колеса 3 с зубом рейки 1 происходит в точке, расположенной у вершины зуба рейки, а выход в точке, расположенной от вершины на расстоянии h. При этом величина h является активным участком профиля зуба рейки.

Изобретение относится к области механизации перемещения различных машин, работающих с затратой значительных усилий, и может быть использовано в механизмах подачи очистных и проходческих машин. Сущность изобретения: зубчато-реечный механизм включает зубчатую рейку, которая имеет прямоугольные зубья. В зацеплении с зубчатой рейкой находится зубчатое колесо, профиль зуба которого выполнен по радиусу, причем расстояние от оси колеса до зуба рейки находится из соотношения: где R₂ - радиус окружности, на которой расположены центры кривизны профиля зубьев колеса, τ - угловой шаг колеса, R₁ - радиус кривизны профиля зуба колеса, h - активный участок профиля зуба рейки. Ширина зуба и впадины рейки может быть одинаковой. Точка входа в зацепление колеса с рейкой и выхода из него могут быть расположены в верхней половине высоты зуба рейки. Изобретение позволяет повысить технологичность изготовления рейки, прочность зуба, снижение высоты механизма и возможность применения для комбайнов с регулируемыми опорами. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Зубчато-реечный механизм, включающий в себя зубчатое колесо, профиль зуба которого выполнен по радиусу, и установленную с возможностью взаимодействия с зубчатым колесом зубчатую рейку с прямоугольным профилем зуба, отличающийся тем, что расстояние от оси колеса до зуба рейки находится из соотношения

где R₂ - радиус окружности, на которой расположены центры кривизны профиля зубьев колеса;
τ - угловой шаг колеса;
R₁ - радиус кривизны профиля зуба колеса;
h - активный участок профиля зуба рейки. 2. Зубчато-реечный механизм по п.1, отличающийся тем, что ширина зуба и впадины зубчатой рейки одинаковы, а точки входа в зацеплении колеса с рейкой и выхода из него расположены в верхней половине высоты зуба рейки.