СПОСОБ СБОРКИ ШЕВРОННОГО ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА Российский патент 2010 года по МПК B23P19/00 F16H57/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно - к методам изготовления шевронных зубчатых колес в составе мультипликаторов или редукторов мощностей от 2,5 до 180 МВт, предназначенных для передачи крутящего момента от двигателя к потребителю, в частности для привода компрессоров газоперекачивающих агрегатов или генераторов газотурбинных электростанций.

Известно использование в редукторах шевронных зубчатых колес первой, второй и последующих ступеней редукции, которые осуществляют передачу большого по величине крутящего момента, например, 800-2500 кгс·м (Патент РФ №2019354, B21H 5/02, 1994 г.).

При изготовлении ведомых зубчатых колес большого диаметра из цельной заготовки возникают серьезные затруднения, поскольку существующие зубообрабатывающие и шлиценарезные станки имеют ограничения по габаритам заготовки. Поэтому целесообразно шевронные зубчатые колеса большого диаметра изготавливать сборными по конструкции.

Наиболее близким к заявляемому является способ сборки шевронного зубчатого колеса, согласно которому предварительно собирают узел ведущего вала шевронного зубчатого колеса вместе с подшипниками и деталями уплотнения, затем собирают узел ведомого шевронного зубчатого колеса, с двух сторон вала которого устанавливают два полушеврона и роликоподшипники. Каждый полушеврон передает крутящий момент на вал через шпонку. На ведущий вал устанавливают ведомое колесо, распорные втулки и роликоподшипники. Собранное шевронное зубчатое колесо закрепляют в корпусе редуктора (Редукторы и вариаторы. Атлас конструкции. М., Машиностроение, 1964, с.22, лист 16).

Основным недостатком такого способа сборки является невозможность точной ориентации профилей зубьев левого и правого полушевронов, поскольку зубья каждого из них изготовлены отдельно в деталях.

Каждый из полушевронов сборного шевронного зубчатого колеса изготовлен с некоторой погрешностью относительно собственного шпоночного паза, вследствие чего оси впадин профилей зубчатых венцов левого и правого полушевронов пересекаются не в плоскости симметрии полушевронов. В результате при одинаковой ширине венцов полушевронов и возможности одного из шевронных зубчатых колес самоустанавливаться по ответному шевронному колесу (смещаться до совпадения плоскостей пересечения профилей зубчатых венцов левого и правого полушевронов) происходит уменьшение величины площади перекрытия зубчатых зацеплений. Кроме того, износ шпоночного паза, дорожек качения, нарушение регулировки осевого положения ведомого шевронного зубчатого колеса ведет к смещению осей профилей зубчатых венцов полушевронов и уменьшению площади перекрытия зубчатых зацеплений. А это приводит к повышению контактных напряжений в зубчатых зацеплениях и преждевременному износу зубьев.

В целях предотвращения износа зубьев возникает необходимость в существенном увеличении ширины ведущих зубчатых колес, что приводит к увеличению габаритов, веса, трудоемкости изготовления, металлоемкости и стоимости.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в предотвращении износа сборных зубчатых колес путем обеспечения точной ориентации зубьев полушевронов при сборке и минимизации взаимного смещения их венцов, а также в уменьшении веса, трудоемкости и металлоемкости изготовления шевронного зубчатого колеса.

Сущность изобретения заключается в том, что при сборке шевронного зубчатого колеса, включающей установку левого и правого полушевронов на общий вал, согласно 1 пункту формулы изобретения, предварительно в правом полушевроне выполняют отверстия под призонные болты, на общий вал с двух сторон устанавливают податливые элементы, обеспечивающие гарантированный натяг, затем левый и правый полушевроны устанавливают до упора в торец диафрагмы, выполненной за одно целое с общим валом с гарантированным натягом по наружному диаметру указанных податливых элементов и получением узла шевронного зубчатого колеса, на общий вал упомянутого узла с помощью штифтов со стороны правого полушеврона с зазором по посадочному диаметру устанавливают технологическое зубчатое колесо, которое вместе с упомянутым узлом закрепляют на стойках приспособления, включающего стойки, рычаг и технологическую шестерню, левый и правый чувствительные элементы, затем узел шевронного зубчатого колеса проворачивают до касания левым чувствительным элементом профиля зуба на делительном диаметре левого полушеврона и фиксируют положение общего вала относительно стоек, а с помощью технологического зубчатого колеса, рычага и технологической шестерни проворачивают правый полушеврон до касания правым чувствительным элементом той же стороны профиля зубчатого венца правого полушеврона, что и у левого полушеврона, потом узел шевронного зубчатого колеса закрепляют с двух сторон, вынимают из приспособления, осуществляют совместное просверливание левого полушеврона и диафрагмы общего вала через отверстия под призонные болты в правом полушевроне, а в полученные сквозные отверстия устанавливают призонные болты и затягивают их.

Податливые элементы на общем валу могут быть выполнены в виде покрытий или сминаемых гребешков.

Осуществление сборки шевронного зубчатого колеса заявленным способом позволяет свести оси профилей венцов зубьев левого и правого полушевронов до совмещения с плоскостью симметрии указанных полушевронов, т.е. минимизировать взаимное смещение профилей зубчатых венцов полушевронов путем обеспечения их точной ориентации. Это позволяет увеличить площадь перекрытия зубчатых зацеплений, снизив контактные напряжения, и предотвратить преждевременный износ зубьев.

Кроме того, появляется возможность проектировать и изготавливать ведущие зубчатые колеса с минимальным запасом по ширине, при этом снижая трудоемкость, металлоемкость и вес изделия.

Изобретение проиллюстрировано следующим образом.

На фиг.1 показано приспособление с размещенным в нем шевронным зубчатым колесом, с помощью которого осуществляют заявляемый способ.

На фиг.2 - элемент I на фиг.1.

На фиг.3 в увеличенном виде представлены элементы левого, правого полушевронов и диафрагмы общего вала со сквозным отверстием под призонный болт, на фиг.4 - те же элементы с установленным в отверстие призонным болтом.

На фиг.5 показан эскиз приспособления с закрепленным в нем шевронным зубчатым колесом.

Фиг.6 иллюстрирует взаимное размещение осей профилей зубчатых венцов левого и правого полушевронов зубчатого колеса в собранном виде.

Способ осуществляется следующим образом.

Традиционными способами осуществляют изготовление левого 1 и правого 2 полушевронов, входящих в состав узла шевронного зубчатого колеса 3. Левый полушеврон 1 выполнен с профилем 4 зубчатого венца 5. Правый полушеврон 2 выполнен с профилем 6 зубчатого венца 7. В правом полушевроне 2 изготовлены отверстия 8 диаметром d, меньше требуемого, например, на 0,2 мм, под призонные болты. Модуль и количество зубьев в зубчатых венцах 5 и 7 одинаковые, а линии профилей зубчатых венцов полушевронов 1 и 2 зеркально симметричны относительно плоскости С, проходящей через середину диафрагмы 9 общего вала 10.

На общий вал 10 с двух сторон устанавливают податливые элементы 11, выполненные в виде покрытий или сминаемых гребешков, например, из бронзы или фторопласта. Элементы 11 обеспечивают гарантированный натяг ~0,05 мм.

Затем левый 1 и правый 2 полушевроны запрессовывают, т.е. устанавливают до упора в торец диафрагмы 9 с гарантированным натягом по наружному диаметру элементов 11. При этом величина зазора Δ между внутренней поверхностью полушевронов 1 и 2 и наружной поверхностью общего вала 10 составляет 0,01-0,05 мм.

На общий вал 10 со стороны правого полушеврона 2 с зазором по посадочному диаметру устанавливают технологическое зубчатое колесо 12, штифты 13 которого заводят в отверстия 8. Собранный узел зубчатого колеса 3 устанавливают в специальное приспособление 14 на стойках 15 и 16 с возможностью проворачивания узла 3. На левой стойке 15 приспособления 14 устанавливают штангу 17, в которой от центральной оси 18 на равном расстоянии L устанавливают левый 19 и правый 20 чувствительные элементы с индикаторами перемещения часового типа. В правой стойке 16 установлена технологическая шестерня 21, которая входит в зацепление с технологическим зубчатым колесом 12. На технологической шестерне 21 закрепляют рычаг 22. Центральную ось 18 опускают до касания с центральной канавкой диафрагмы 9 общего вала 10 и закрепляют в этом положении с помощью крепежного винта 23. Левый чувствительный элемент индикатора 19 подводят к левому полушеврону 1, и узел 3 шевронного зубчатого колеса проворачивают до касания указанным чувствительным элементом индикатора 19 профиля зубчатого венца 5 на делительном диаметре левого полушеврона 1 в точке А. Это положение фиксируют винтами крепления (не показаны) стоек 15 и 16. Стрелку индикатора 19 устанавливают в положение «0». С помощью технологического зубчатого колеса 12, рычага 22 и технологической шестерни 21 осуществляют проворачивание правого полушеврона 2 до касания правым чувствительным элементом индикатора 20 той же стороны профиля зубчатого венца 7 правого полушеврона 1, что и у левого полушеврона 2, т.е. в точке Б. В этом положении профили зубчатых венцов обоих полушевронов совмещены, а оси профилей венцов зубьев полушевронов 1и 2 сходятся в плоскости С в точке В на фиг.6.

Затем узел 3 жестко закрепляют с двух сторон и вынимают из приспособления 14, через выполненные ранее в правом полушевроне 2 отверстия 8 сквозь диафрагму 9 и левый полушеврон 1 просверливают отверстия 24, в которые с натягом устанавливают призонные болты 25.

Способ включает установку левого и правого полушевронов на общий вал. Для уменьшения износа сборных зубчатых колес предварительно в правом полушевроне выполняют отверстия под призонные болты. На общий вал с двух сторон устанавливают податливые элементы, обеспечивающие гарантированный натяг. Затем полушевроны устанавливают до упора в торец диафрагмы, выполненной за одно целое с общим валом с гарантированным натягом по наружному диаметру податливых элементов и получением узла шевронного зубчатого колеса. На общий вал с помощью штифтов со стороны правого полушеврона с зазором по посадочному диаметру устанавливают технологическое зубчатое колесо, которое вместе с узлом закрепляют на стойках приспособления, включающего стойки, рычаг и технологическую шестерню, левый и правый чувствительные элементы. Затем узел проворачивают до касания левым чувствительным элементом профиля зуба на делительном диаметре левого полушеврона и фиксируют положение общего вала относительно стоек, а с помощью технологического зубчатого колеса, рычага и технологической шестерни проворачивают правый полушеврон до касания правым чувствительным элементом той же стороны профиля зубчатого венца правого полушеврона, что и у левого полушеврона. Потом узел закрепляют с двух сторон, вынимают из приспособления, осуществляют совместное просверливание левого полушеврона и диафрагмы общего вала через отверстия под призонные болты в правом полушевроне, а в полученные сквозные отверстия устанавливают призонные болты и затягивают их. Податливые элементы могут быть выполнены в виде покрытий или сминаемых гребешков. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ сборки шевронного зубчатого колеса, включающий установку левого и правого полушевронов на общий вал, отличающийся тем, что предварительно в правом полушевроне выполняют отверстия под призонные болты, на общий вал с двух сторон устанавливают податливые элементы, обеспечивающие гарантированный натяг, затем левый и правый полушевроны устанавливают до упора в торец диафрагмы, выполненной за одно целое с общим валом с гарантированным натягом по наружному диаметру указанных податливых элементов и получением узла шевронного зубчатого колеса, на общий вал упомянутого узла с помощью штифтов со стороны правого полушеврона с зазором по посадочному диаметру устанавливают технологическое зубчатое колесо, которое вместе с упомянутым узлом закрепляют на стойках приспособления, включающего стойки, рычаг и технологическую шестерню, левый и правый чувствительные элементы, затем узел шевронного зубчатого колеса проворачивают до касания левым чувствительным элементом профиля зуба на делительном диаметре левого полушеврона и фиксируют положение общего вала относительно стоек, а с помощью технологического зубчатого колеса, рычага и технологической шестерни проворачивают правый полушеврон до касания правым чувствительным элементом той же стороны профиля зубчатого венца правого полушеврона, что и у левого полушеврона, потом узел шевронного зубчатого колеса закрепляют с двух сторон, вынимают из приспособления, осуществляют совместное просверливание левого полушеврона и диафрагмы общего вала через отверстия под призонные болты в правом полушевроне, а в полученные сквозные отверстия устанавливают призонные болты и затягивают их.

2. Способ сборки шевронного зубчатого колеса по п.1, отличающийся тем, что податливые элементы выполняют в виде покрытий или сминаемых гребешков.