ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2004 года по МПК F16H55/14 

Изобретение относится к машиностроению.

Известна зубчатая передача, содержащая зубчатые колеса, в одном из которых во впадинах между зубьями выполнены углубления в виде прорезей глубиной, равной (2-3)m, и шириной (0,1-0,2)m, заполненных эластичным материалом [1].

Недостатком такой передачи является малая надежность передачи из-за большой динамической нагрузки и низкой демпфирующей способности материала в прорези.

Наиболее близкой, принятой за прототип, является зубчатая передача, содержащая зубчатые колеса, одно из которых выполнено с радиальными прорезями, состоящими из двух частей, при этом часть, примыкающая к впадине, выполнена цилиндрической [2].

Недостатком такой передачи является невозможность автоматического регулирования жесткости зубьев в зависимости от передаваемой нагрузки.

Задачей изобретения является повышение надежности зубчатой передачи при переменном нагружении путем автоматического регулирования жесткости зубьев.

Для решения поставленной задачи предложена зубчатая передача, состоящая из зубчатых колес, в одном из которых во впадинах между зубьев выполнены радиальные прорези, состоящие из двух частей, часть, примыкающая к впадине, выполнена шириной Δ и глубиной l₁ по среднему радиусу R с осью, лежащей на цилиндрической поверхности, проходящей через середину глубины l₁, другая широкая часть прорези выполнена шириной h₁ и глубиной l, причем ширина, глубина и радиус прорезей выбраны из следующих соотношений:


R=(1,5-2)m,
l₁=(0,5-1,0)m,
где Δ - ширина прорези первого участка,
h₁ - ширина прорези второго участка,
R - средний радиус прорези первого участка,
l₁ - глубина прорези первого участка,
l - глубина прорези второго участка,
h - высота зуба колеса,
m - шаг зубьев колеса,
z₂ - число зубьев колеса,
H₁ - минимальное расстояние между соседними прорезями,
rf₂ - радиус окружности ножек колеса,
[σ_и] - допускаемое напряжение изгиба материала колеса,
Е - модуль упругости материала колеса, а зубчатое колесо состоит из ступицы, жестко закрепленной на валу, и зубчатого венца, связанного, с одной стороны, со ступицей гибкими шатунами с цилиндрическими ползунами, помещенными в другую широкую часть прорези, выполненной шириной h₁ и глубиной l, и упругими эластичными связями с валом, с другой стороны.

Предлагаемая конструкция зубчатой передачи позволяет повысить надежность зубчатой передачи за счет регулирования динамической нагрузки в зависимости от величины передаваемого силового потока.

На фиг.1 показан общий вид колеса; на фиг.2 - варианты конструкции упругой эластичной связи зубчатого венца с валом; на фиг.3 - конструкция колеса, вид сбоку.

В зубчатой передаче в колесе 1 во впадинах между зубьями выполнены радиальные прорези, состоящие из двух частей. Часть 2, примыкающая к впадине между зубьями, выполнена шириной Δ и длиной l₁ по среднему радиусу R с осью, лежащей на цилиндрической поверхности, проходящей через середину глубины l₁. Другая, широкая часть прорези 3, выполнена шириной h₁ и глубиной l, где размещается цилиндрический ползун 4, связанный гибким шатуном 5 со ступицей 6, которая в свою очередь жестко закреплена на валу 9. Зубчатый венец зубчатого колеса 1 связан с валом 9 при помощи упругих эластичных связей 7, например, посредством шпоночного соединения. Упругая эластичная связь 7 выполнена из резины либо в виде пружин. Зубчатая передача работает следующим образом.

При входе зуба зубчатого колеса 8 в зацепление с соответствующим зубом колеса 1 происходит динамическое взаимодействие зубьев. Динамическая нагрузка в зацеплении зависит от жесткости зуба, которая в начальный момент определяется длиной L зуба, и деформации зацепления.

При малой нагрузке угловое смещение ступицы 6 относительно зубчатого венца отсутствует и цилиндрические ползуны 4 находятся в крайнем, ближнем к оси колеса, положении. За счет глубины радиальных прорезей (l+l₁) высота стандартного зуба L₁ увеличивается до высоты зуба L=L₁+(l+l₁). При этом динамическая нагрузка в передаче падает, частота колебаний зуба также уменьшается и сопересопряжение зубьев по своей характеристике близко к статическому.

С увеличением силового потока, за счет упругих эластичных связей 7, происходит угловое смещение вала 9 относительно венца зубчатого колеса 1, при этом цилиндрические ползуны 4 под действием гибких шатунов 5 смещаются к первой части прорези 2, примыкающей к впадине между зубьями и выполненной шириной Δ и глубиной l₁ по среднему радиусу R, при этом высота зуба L уменьшается до высоты зуба (L₁+l₁), и тем самым автоматически увеличивается жесткость зацепления, адекватно ограничивая общую деформацию зубчатого венца.

При снятии нагрузки цилиндрические ползуны 4 под воздействием упругих эластичных связей 7 между зубчатым венцом зубчатого колеса 1 и валом 9 смещаются в исходное положение к центру зубчатого колеса.

Благодаря данной конструкции зубчатого колеса достигается функциональная зависимость жесткости зуба от величины передаваемого силового потока.

Источники информации
1. А.с. 1237844, кл. F 16 Н 55/14, 1984.

2. А.с. 1733777, кл. F 16 Н 55/14, 1989.

Изобретение относится к машиностроению. Во впадинах между зубьев одного из зубчатых колес зубчатой передачи выполнены радиальные прорези, состоящие из двух частей. Часть, примыкающая к впадине, выполнена шириной Δ и глубиной l₁ по среднему радиусу R с осью, лежащей на цилиндрической поверхности, проходящей через середину глубины l₁. Другая широкая часть выполнена шириной h и глубиной l. Ширина, глубина и радиус прорезей связаны определенными соотношениями. Зубчатый венец упомянутого колеса связан со ступицей гибкими шатунами с цилиндрическими ползунами, помещенными в широкую часть прорези. Упругими эластичными связями упомянутый зубчатый венец связан с валом. Ступица жестко закреплена на валу. Упругие эластичные связи могут быть выполнены из резины или в виде пружин. Технический результат - повышение надежности зубчатой передачи при переменном нагружении путем автоматического регулирования жесткости зубьев. 3 ил.

Зубчатая передача, состоящая из зубчатых колес, в одном из которых во впадинах между зубьев выполнены радиальные прорези, состоящие из двух частей, часть, примыкающая к впадине, выполнена шириной Δ и глубиной l₁ по среднему радиусу R с осью, лежащей на цилиндрической поверхности, проходящей через середину глубины l₁, другая часть выполнена шириной h₁ и глубиной l, причем ширина, длина и радиус прорезей выбраны из следующих соотношений:

где Δ - ширина прорези первого участка;

h₁ - ширина прорези второго участка;

R - средний радиус прорези первого участка;

l₁ - глубина прорези первого участка;

l - глубина прорези второго участка;

h - высота зуба колеса;

m - шаг зубьев колеса;

z₂ - число зубьев колеса;

H₁ - минимальное расстояние между соседними прорезями;

rf₂ - радиус окружности ножек колеса;

[σ_и] - допускаемое напряжение изгиба материала колеса;

Е - модуль упругости материала колеса,

отличающаяся тем, что зубчатое колесо с радиальными прорезями состоит из ступицы и зубчатого венца, связанного с одной стороны со ступицей гибкими шатунами с цилиндрическими ползунами, помещенными в другую широкую часть прорези, выполненную шириной h₁ и глубиной l, и упругими эластичными связями с валом - с другой стороны, причем ступица жестко закреплена на валу, а упругие эластичные связи могут быть выполнены из резины либо в виде пружин.