СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ Российский патент 2003 года по МПК B23P6/00 

Способ восстановления относится к ремонтному производству и может быть использован при восстановлении зубчатых передач.

Известны способы восстановления зубчатых колес с разными числами зубьев z₁ и z₂, любого модуля и коэффициентами смещения равными нулю, при которых геометрические параметры зубьев колес сохранены такими же, какими они были до износа, т.е. у новых передач. Известные способы восстановления включают наплавку зубчатых венцов, их опрессовку, точение по наружному диаметру и торцам, зубонарезание или зубодолбление, зубошевингование, термообработку и прошивку отверстия, контроль [1,2].

Наиболее близким по технической сущности является способ восстановления зубчатых венцов колес, включающий наплавку на поверхность колес с обеих сторон венцов компенсирующего износ материала, его деформирование вдавливанием в осевом направлении в тело колеса беззубчатым штампом и механическую обработку до заданных размеров, отжиг, прошивку базовых отверстий, при котором геометрические параметры зубьев сохранены такими же, какими они были до износа [3].

Недостатком известных способов восстановления колес передач является то, что долговечность восстановленных передач сохранена на уровне новых передач, т.к. геометрические параметры зубьев при их восстановлении не изменены. В то же время зубья колес с меньшим числом зубьев имеют толщину у основания значительно меньшую, чем зубья колес с большим числом зубьев. Следовательно, зубья колес с меньшим числом зубьев изнашиваются быстрее до отказа (поломки), чем зубья колес с большим числом зубьев, уменьшая тем самым срок службы (долговечность) зубчатой передачи. Кроме того, при восстановлении передач с неизмененными параметрами зубьев необходимо наплавлять зубчатые венцы обоих колес, т. к. после выработки определенного ресурса изношенными оказываются зубья обоих колес, а компенсировать в этом случае износ зубьев колеса с большим числом зубьев невозможно.

Задача, на решение которой направлен способ восстановления зубчатых передач и технический результат от его использования, заключается в повышении долговечности восстановленных зубчатых передач путем соответствующего перемещения режущего или отделочного инструментов и снижения затрат на их восстановление.

Технический результат достигается тем, что согласно способу восстановления зубчатых передач с парами колес разного числа зубьев и коэффициентами смещения, равными нулю, включающему наплавку на поверхность колес с обеих сторон венцов компенсирующего износ материала, его деформирование вдавливанием в осевом направлении в тело колеса беззубчатым штампом и механическую обработку до заданных размеров, отжиг, прошивку базовых отверстий, зубчатые венцы колес с меньшим числом зубьев изготавливают с положительным коэффициентом смещения режущего инструмента, а зубчатые венцы колес с большим числом зубьев - с отрицательным коэффициентом смещения, при этом коэффициенты смещения должны отвечать условиям: их сумма должна быть равна нулю, а толщины зубьев у основания обоих колес передачи должны быть одинаковыми, т.е. x₁=-x₂;
a₁=a₂.

На фиг.1 представлена восстановленная зубчатая передача с неизмененными геометрическими параметрами зубьев. На фиг.2 - восстановленная передача с измененными геометрическими параметрами.

Из фиг.1 видно, что у восстановленного колеса 1 с меньшим числом зубьев толщина зубьев a₁ у основания значительно меньше толщины а₂ зубьев у основания восстановленного колеса 2 с большим числом зубьев. При работе передачи зубья колеса с меньшим числом зубьев изнашиваются значительно раньше зубьев колеса с большим числом зубьев. Следовательно, долговечность зубчатой передачи определяется сроком службы до поломки зубьев колеса с меньшим числом зубьев, а она (долговечность) невелика, т.к. зубья колеса с меньшим числом зубьев ослаблены меньшей толщиной зубьев у основания. Кроме того, при восстановлении передачи необходимо наплавлять зубчатые венцы обоих колес, т. к. после определенного срока службы изношенными оказываются зубья как одного, так и другого колеса. А при наплавке зубчатого венца с большим числом зубьев значительно возрастают затраты на его восстановление.

При восстановлении передачи по предлагаемому способу (фиг.2) положительный коэффициент x₁ смещения режущего инструмента [4] значительно увеличил толщину a₁ зубьев у основания колеса 1 с меньшим числом зубьев, чем у прежних (фиг. 1), а у зубьев колеса 2 (фиг.2) в результате отрицательного коэффициента смещения х₂ режущего инструмента к центру колеса толщина а₂ несколько уменьшилась по сравнению с исходными профилями (фиг.1). В результате этого толщины зубьев колес 1 и 2 выровнялись, т.е. a₁ стала равна а₂, а срок службы передачи возрос за счет увеличения срока службы колеса 1 с меньшим числом зубьев. При этом наплавлять зубчатый венец колеса с большим числом зубьев нет необходимости, т.к. отрицательный коэффициент смещения х₂ предполагает смещение режущего инструмента при нарезании зубьев в тело этого колеса, которое устраняет износ и нарезает зубья с новой геометрией. Последнее обстоятельство значительно экономит затраты на восстановление зубчатых передач.

Главное в предлагаемом способе то, что зубчатые венцы обоих колес восстановленной зубчатой передачи имеют зубья с одинаковым ресурсом их работы, который значительно выше ресурса работы исходной зубчатой передачи. Это обстоятельство необходимо учитывать при определении коэффициентов смещения режущих или отделочных инструментов при нарезании и отделке зубчатых венцов восстанавливаемых передач.

Определяют коэффициенты смещения режущих или отделочных инструментов x₁ и х₂ из условий:

Выразив а₁ и a₂ с помощью соответствующей формулы (формула VI-54, стр. 163 [4]) и, обозначив x₁ через х, а х₂ через -х, а затем подставив эти значения в уравнение (1), получают квадратное уравнение вида:
Ax²+Bx+C=0, (3)
из решения которого

где



z₁ и z₂ - числа зубьев колес;
m - модуль зубьев, мм;
α - угол зацепления (α=20^o);
r_f1 и r_f2 - радиусы окружностей впадин некорригированных колес, мм;
invα = tgα-α - инволюта угла зацепления α.

В исходном выражении (1) для его упрощения и из-за малости значений пренебрегли выражениями инволют invα₁ = tgα₁-α₁ и invα₂ = tgα₂-α₂, в которых
α₁ и α₂ - профильные углы, соответствующие радиусам окружностей впадин r'_f1 и r'_f2 корригированных колес.

Пример. Для передачи с параметрами: z₁=17, z₂=50, m=4 мм, r_f1=29 мм, r_f2= 95 мм и inv20^o=0,014904 - корни квадратного уравнения (3) получаются равными: x'₁= -29, х'₂=0,4. Поставленным условиям задачи удовлетворяет коэффициент коррекции х=x₁=0,4. Тогда x₂=-0,4.

Работа восстановленной цилиндрической зубчатой передачи заключается в следующем. Смещение режущего или отделочного инструментов в соответствии с коэффициентами смещения x₁ и x₂ при изготовлении зубчатых венцов колес восстановленной передачи выравнивает толщины зубьев у основания обоих колес передачи. В связи с этим при работе передачи износ зубьев колес по величине также выравнивается, а долговечность передачи возросла, т.к. увеличилась толщина зубьев колеса с меньшим числом зубьев.

Использование предлагаемого способа восстановления в зависимости от соотношения чисел зубьев колес соответствующим образом повышает долговечность восстановленных зубчатых передач и значительно сокращает затраты на их восстановление, т.к устраняет наплавку зубчатого венца большего колеса.

Источники информации
1. Тищенко П. Е. , Чудновский Е.Е., Шкуть М.М. Восстановление шестерен коробок передач / Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1990, 5, с.51-52.

2. Чудновский Е.Е. Термическая обработка шестерен при восстановлении / Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1990, 5, с.52-53.

3. Авторское свидетельство 1449302, кл. В 23 Р 6/00, 1988.

4. Давыдов Б. Л., Скородумов Б.А., Бубырь Ю.В. Редукторы: Конструкция, расчет и испытание. - M. - Киев: Машгиз, 1963. - 474 с.

Изобретение относится к области ремонтного производства. Способ относится к восстановлению зубчатых передач, имеющих пары колес с различным числом зубьев и коэффициентами смещения, равными нулю, и включает наплавку на поверхность колес с меньшим числом зубьев с обоих сторон венцов компенсирующего износ материала, его деформирование вдавливанием в осевом направлении в тело колеса беззубчатым штампом, механическую обработку до заданных размеров, отжиг и прошивку базовых отверстий. Для повышения долговечности при механической обработке зубчатые венцы колес с меньшим числом зубьев изготавливают с положительным коэффициентом смещения режущего или отделочного инструмента, который определяют как решение квадратного уравнения, коэффициенты которого определяются по приведенным формулам в зависимости от числа зубьев колес, модуля, угла зацепления и радиусов окружностей впадин некоррегированных колес. 2 ил.

Способ восстановления зубчатых передач, имеющих пары колес с различным числом зубьев и коэффициентами смещения, равными нулю, включающий наплавку на поверхность колес с меньшим числом зубьев с обоих сторон венцов компенсирующего износ материала, его деформирование вдавливанием в осевом направлении в тело колеса беззубчатым штампом, механическую обработку до заданных размеров, отжиг и прошивку базовых отверстий, отличающийся тем, что при механической обработке зубчатые венцы колес с меньшим числом зубьев изготавливают с положительным коэффициентом смещения (x₁) режущего или отделочного инструмента, который определяют как решение квадратного уравнения
Ax²+Вх+С=0,
где



z₁ и z₂ - числа зубьев колес;
m - модуль зубьев, мм;
α - угол зацепления;
r_f1 и r_f2 - радиусы окружностей впадин некорригированных колес, мм;
invα = tgα-α - инволюта угла зацепления α,
а зубчатые венцы колес с большим числом зубьев - с отрицательным коэффициентом смещения (х₂), который определяют из уравнения: x₂=-x₁.