СОСТАВНОЕ ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО Российский патент 2004 года по МПК F16H55/14 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных зубчатых передачах разнообразных машин. Наиболее эффективно предложенное составное зубчатое колесо может быть использовано в передачах, к виброакустичеким характеристикам которых предъявляются повышенные требования.

Известны составные зубчатые колеса пониженной виброактивности, содержащие венец и ступицу, соединенные между собой при помощи резьбы, и демпфирующий упругоподатливый материал, расположенный в резьбовом соединении /1/. Известные конструкции обеспечивают нагрузочную способность, близкую к предельной, ограничиваемой изгибной выносливостью зубьев, и пониженную виброакустическую активность. Однако использование таких зубчатых колес малоэффективно из-за высокого шума в среднечастотной области вследствие недостаточной толщины демпфирующего материала, ограниченной величиной радиального зазора между парными резьбовыми профилями венца и ступицы.

Известно также составное зубчатое колесо, выбранное в качестве прототипа, содержащее венец и ступицу, соединенные между собой посредством роликов /2/. Известная конструкция составного зубчатого колеса предназначена для снижения виброактивности, повышения точности и долговечности колес.

Однако в данной конструкции не предусмотрена многозвенная система виброизоляции, что потенциально обеспечивает высокий эффект гашения колебаний и уменьшает звукоизлучение конструкции колеса. Кроме того, предусмотренные в конструкции ролики обладают механическим импедансом, соизмеримым с импедансом венца и ступицы, что полностью обеспечивает прохождение высокочастотных составляющих структурного шума.

Демпфирующие элементы ступицы, выполненные в виде прорезей, расположенных в направлении хорд, образующих одинаковые углы с касательными к наружной поверхности ступицы, не обеспечивают виброакустического эффекта при изменении направления вращения, тем самым ограничивают область применения предложенной конструкции составного зубчатого колеса.

Задачей настоящего изобретения является снижение виброакустической активности составных зубчатых колес за счет создания двухкаскадной виброизолирующей системы.

Данный эффект достигается тем, что диск зубчатого колеса сделан разъемным в диаметральной плоскости и в зубчатое колесо внесены два ряда роликов, которые помещены во втулки и по торцам снабжены прокладками, например из резины, а на внутренних поверхностях ступицы и венца под эти прокладки выполнены прорези. Ролики выполнены в виде обойм, залитых свинцом.

Существенность отличий заявляемого устройства в сравнении с прототипом заключается в том, что ролики используются как элементы, вносящие активные потери в систему колебаний с настройкой на противорезонанс конструкции, кроме того, в схему двухкаскадной виброизоляции заложен двойной принцип шумо- и виброглушения, то есть, во-первых, все основные элементы виброизолированы друг от друга, во-вторых, колеблющиеся элементы передают энергию колебаний виброизолирующим прокладкам, которые выполняют функцию вибропоглощения. Кроме того, существенным признаком является введение в систему виброгасящих роликов, выполненных в виде обойм, залитых свинцом - материалом с более высокой массой и коэффициентом потерь, чем элементы венца и ступицы.

Предлагаемое изобретение представлено на чертеже. Составное зубчатое колесо состоит из зубчатого венца 1 и ступицы 2, а также разъемного в диаметральной плоскости диска, состоящего из двух частей 3 и 4, скрепленных винтами 5. В качестве фиксирующих упругих элементов использованы два ряда роликов 6, оси которых параллельны оси колеса и лежат на окружности разъема венца и диска для первого ряда и на окружности разъема ступицы и диска для второго ряда, что позволяет построить двухкаскадную виброизолирующую систему. Ролики помещены во втулки из армированного материала 7 и по торцам снабжены прокладками из вибропоглощающего материала 8 и 9, а на внутренних поверхностях венца и ступицы выполнены прорези под эти прокладки.

Устройство работает следующим образом. Сигнал, генерируемый зубчатой передачей, представляет собой периодическую последовательность коротких импульсов. Зубья колес в связи с погрешностями шагов и упругими деформациями входят в контакт не на линии зацепления, а на некоторой нерасчетной точке, в результате чего между вступившими в контакт профилями зубьев не будет общей нормали. Таким образом, усилия, возникающие на рабочих поверхностях зубьев, передаются венцу 1, при этом возникают как вынужденные колебания, зависящие от амплитуды возмущающей нагрузки и частоты вращения, так и собственные, определяемые размерами и формой деталей составного зубчатого колеса. Колебания от зубчатого венца 1 проходят в армированную асбестовыми нитями либо углеродистыми волокнами резиновую втулку 7 и частично поглощаются в ней. Прошедшая часть колебательной энергии из армированной втулки 7 воспринимается упругими вибродемпфирующими роликами 6, выполненными в виде обойм, залитых свинцом, где и происходит активное гашение колебаний. Потери колебательной энергии в роликах обусловлены деформациями замкнутого объема свинца, возникающими при распространении упругой волны в диаметральном направлении. В случае, если колебательная энергия не полностью поглощена в первом ряде роликов или происходит пробой колебательной энергии на некоторых частотах, то оставшаяся ее часть воспринимается вторым рядом упругих демпфирующих элементов, где происходит полное гашение колебательной энергии.

Конструкция такого составного зубчатого колеса позволяет варьировать диаметром и количеством роликов с целью настройки на противорезонанс системы, тем самым резко снижая ее виброакустическую активность.

Данное зубчатое колесо можно изготовить на стандартном промышленном оборудовании.

Источники информации

1. А.с. №502166, F 16 H 55/14, 1976 г.

2. А.с. №894288, F 16 H 55/14, 1981 г. (прототип).

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных зубчатых передачах разнообразных машин. Составное зубчатое колесо содержит венец и ступицу, разъемный в диаметральной плоскости диск, состоящий из двух частей, скрепленных между собой винтами, и два ряда роликов, которые помещены во втулки из армированного материала и по торцам снабжены прокладками из вибропоглощающего материала, а ролики выполнены в виде обойм, залитых свинцом. Технический результат заключается в снижении виброакустической активности составных зубчатых колес за счет создания двухкаскадной виброизолирующей системы. 1 ил.

Составное зубчатое колесо, состоящее из венца, ступицы и роликов, отличающееся тем, что содержит разъемный в диаметральной плоскости диск, состоящий из двух частей, скрепленных между собой винтами, ролики выполнены в виде обойм, залитых свинцом, помещенных во втулки из армированного материала, размещены в два ряда, оси которых параллельны оси колеса и лежат на окружности разъема венца и диска для первого ряда и на окружности разъема ступицы и диска - для второго ряда, и по торцам снабжены прокладками из вибропоглощающего материала.