ЗВЕЗДОЧКА ДЛЯ РОЛИКОВЫХ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ Российский патент 2005 года по МПК F16H55/30 

Предлагаемое изобретение относится к области передач с гибкой связью, а именно к роликовым цепным передачам, и может быть использовано в приводах различных машин, где необходимо обеспечить наименьший износ цепи и звездочки, то есть наибольший ресурс передачи.

В настоящее время роликовые цепные передачи оснащаются звездочками с симметричным профилем зубьев. Их недостатком является повышенный износ цепи и звездочки вследствие того, что из-за малых величин углов заострения зубьев в передаче полезного усилия участвует ограниченное количество зубьев дуги обхвата звездочки (как правило, 2-3 зуба) (Рябов Г.К. Расчеты цепных передач на ЭВМ. - М.: Машиностроение, 1991).

В цепных передачах, оснащенных звездочками с симметричным профилем зубьев, увеличение угла заострения рабочего профиля зуба звездочки позволяет обеспечить более рациональное распределение нагрузки на ее дуге обхвата.

Однако увеличение угла заострения может затруднить свободный вход и выход шарниров из зацепления со звездочкой, а также вызвать заострение зубьев звездочки по окружности выступов, т.е. толщина зубьев при вершинах станет равна нулю. Этого можно избежать, если уменьшить угол заострения затылочного профиля зуба, то есть применить несимметричный профиль зуба звездочки.

Известны цепные передачи /1/ (AC №369315, кл. F 16 h 7/06), преимущественно для рольгангов, содержащие цепь и звездочку с зубьями криволинейного (несимметричного) профиля, охватывающими ролики цепи, что обеспечивает плавность работы и повышение износоустойчивости передачи. Однако такие звездочки применимы только для зацепления с прямолинейной цепью (цевочная передача).

Известны цилиндрические эвольвентные зубчатые передачи, взятые за прототип, содержащие зубчатые колеса с несимметричными зубьями /2/ (AC №1096415, кл. F 16 h 1/06), что увеличивает нагрузочную способность передачи, но не влияет на ее износостойкость. Однако такие колеса нельзя использовать в цепных передачах.

Технической задачей предлагаемого решения является создание новых звездочек для роликовых цепных передач, применение которых позволит увеличить срок службы цепной передачи.

Техническим результатом является повышение износостойкости цепи и звездочки за счет снижения силы давления шарниров цепи на зубья звездочки.

Техническая задача решается предлагаемой эвольвентной звездочкой, в которой каждый зуб звездочки имеет разные эвольвентные профили на рабочей и затылочной сторонах, углы заострения которых по делительной окружности выполнены в соответствии с выражениями

- угол заострения для рабочей стороны зуба γ_раб - из условия рационального распределения нагрузки по дуге обхвата звездочки /3/ (Петрик А.А. Исследование работоспособного состояния роликовых цепных передач: 05.02.02: Дис.... докт. техн. наук. - Краснодар, 1977)

где

d_∂ - диаметр делительной окружности звездочки;

e=0,03·t;

t - шаг цепи;

- коэффициент настройки передачи;

S_в - передаваемая нагрузка (натяжение ведущей ветви передачи);

S_x - натяжение холостой ветви передачи;

ρ₁ - угол трения в паре ролик цепи - зуб звездочки;

р - количество шарниров на дуге обхвата звездочки,

- угол заострения для затылочной стороны зуба γ_зат - из условия свободного выхода шарнира из зацепления со звездочкой

γ_зат>arctg f₁ , (2)

где f₁ - коэффициент трения в паре ролик цепи - зуб звездочки.

Обеспечение рационального распределения нагрузки достигается за счет уменьшения коэффициентов сцепления пар шарнир цепи - зуб звездочки вследствие того, что рабочий профиль зуба звездочки имеет угол заострения γ_раб, при котором все зубья дуги обхвата звездочки участвуют в передаче нагрузки (нормальная форма расположения шарниров).

На фиг.1 изображена эвольвентная звездочка с несимметричными профилями зубьев, находящаяся в зацеплении с цепью, а также распределение нагрузки на дуге обхвата звездочки при нормальной форме расположения шарниров; на фиг.2 изображен несимметричный зуб эвольвентной звездочки с углами заострения рабочего и затылочного профиля.

Эвольвентная звездочка 1 (фиг.1) с несимметричными зубьями 2 находится в зацеплении с приводной роликовой цепью 3, шарниры 4 которой располагаются на дуге обхвата звездочки на рабочих профилях зубьев 5 (фиг.2) с углами заострения γ_раб, выполненными в соответствии с выражением (1). Затылочные профили 6 (фиг.2) зубьев звездочки с углами заострения γ_зат в передаче нагрузки не участвуют. При этом передаваемая цепной передачей нагрузка S_в рационально распределена между всеми зубьями дуги обхвата звездочки.

При исследовании цепной передачи, оснащенной эвольвентными звездочками, были рассчитаны коэффициенты сцепления пар шарнир - зуб при различных углах заострения профилей зубьев. Расчеты показали, что при малых значениях γ_раб отсутствие нормальной формы расположения шарниров цепи на дуге обхвата звездочки приводит к повышенному износу цепной передачи, вызываемому большой силой давления N в местах контакта шарниров с зубьями, а также ползанием шарниров по профилям зубьев.

Увеличение углов заострения γ_раб рабочих профилей зубьев до величин, определяемых по зависимости (1), позволило получить нормальную форму расположения шарниров (фиг.1), при которой было обеспечено рациональное распределение нагрузки S_в по дуге обхвата звездочки. Таким образом, значительно снижалась сила давления N каждого шарнира цепи на зуб звездочки вследствие уменьшения коэффициентов сцепления В пар шарнир - зуб.

В свою очередь обеспечение угла заострения γ_зат затылочного профиля 6 зуба в соответствии с зависимостью (2) позволило обеспечить свободный выход шарниров из зацепления со звездочкой и избежать заострения зубьев звездочки по окружности выступов.

В качестве примера была рассмотрена роликовая цепная передача, оснащенная приводной роликовой цепью ПР 19,05-3180 (ГОСТ 13568-75) и эвольвентными звездочками с числом зубьев Z=19. Расчеты показали, что рациональное распределение нагрузки по дуге обхвата звездочки будет наблюдаться при γ_раб=23° и γ_зат=10°. При этом будет обеспечен свободный вход и выход шарниров из зацепления со звездочкой и отсутствие заострения зубьев при вершинах.

Изобретение относится к области машиностроения, к передачам с гибкой связью, а именно к роликовым цепным передачам, и может быть использовано в приводах различных машин, где необходимо обеспечить наименьший износ цепи и звездочки, то есть наибольший ресурс передачи. Звездочка для роликовых цепных передач содержит зубья с несимметричным профилем. Каждый зуб звездочки имеет разные эвольвентные профили на рабочей и затылочной сторонах. Технический результат - повышение износостойкости цепи и звездочки за счет снижения силы давления шарниров цепи на зубья звездочки. 2 ил.

Звездочка для роликовых цепных передач, содержащая зубья с несимметричным профилем, отличающаяся тем, что каждый зуб звездочки имеет разные эвольвентные профили на рабочей и затылочной сторонах, углы заострения которых по делительной окружности выполнены в соответствии с выражениями

γ_зат>arctg f₁,

где γ_раб - угол заострения для рабочей стороны зуба из условия рационального распределения нагрузки по дуге обхвата звездочки,

γ_зат - угол заострения для затылочной стороны зуба из условия свободного выхода шарнира из зацепления со звездочкой,

d_∂ - диаметр делительной окружности звездочки,

е=0,03·t,

t - шаг цепи,

- коэффициент настройки передачи,

S_в - натяжение ведущей ветви передачи,

S_х - натяжение холостой ветви передачи,

ρ₁ - угол трения в паре ролик цепи - зуб звездочки,

р - количество шарниров на дуге обхвата звездочки,

z - количество зубьев звездочки,

f₁ - коэффициент трения в паре ролик - зуб звездочки.