Исходный производящий контур инструмента для формирования зубьев звездочек Российский патент 2021 года по МПК F16H55/08 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении высокоскоростных и скоростных цепных передачах.

Известно, что формирование профиля зубьев звездочек приводных роликовых цепей с числом зубьев z ≥ 9, методом обката осуществляется инструментом, исходный производящий контур венцов звездочек соответствует параметрам, приведенным в справочнике [Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.2. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.:Машиностроение, 1980.-559с.,ил., стр.424, табл. 19]. При этом, угол профиля зуба звездочки, определяющий силу удара шарнира цепи о зуб, в момент входа в зацепление, соответствует

Недостатком указанного устройства является значительная ударная нагрузка обусловленная углом профиля.

Техническим результатом предлагаемого исходного производящего контура инструмента для формирования зубьев звездочек является снижение ударных нагрузок на 8-14%, повышение качество рабочего зацепления цепи.

Указанный технический результат достигается тем, что исходный производящий контур инструмента для формирования зубьев звездочек скоростных и высокоскоростных цепных передач методом обката, с целью уменьшения угла профиля зуба, обусловливающего снижение ударных нагрузок, радиус головки зуба инструмента r₁, радиус выпуклости зуба r₂, радиус дуги ножки зуба r₃, вписанный угол выпуклости зуба определены из соотношений:

r₁ = 0,503 d_r;

r₂ = 1,0 d_r;

r₃ = 1,2 Р_ц;

вписанный угол выпуклости зуба - 15°,

где d_r - диаметр ролика цепи;

Р_ц - шаг цепи.

На фиг. 1 изображен профиль зубьев звездочек скоростных и высокоскоростных цепных передач.

На фиг. 2 изображен профиль исходного производящего контура инструмента для формирования зубьев звездочек.

Сила удара шарниров цепи о зубья звездочки определяются:

где m_пр - эквивалентная сосредоточенная масса цепи, приведенная к точке удара;

С_пр - приведенная жесткость соударяющихся систем;

V_у - скорость удара, направленная по нормали к поверхностям соударяющихся тел.

Нормальную составляющую скорости удара принято определять по зависимости [Воробьев Н.В. Цепные передачи. - М.: Машиностроение, 1968. - 252 с]:

где ω - угловая скорость звездочки, рад/с;

Р - шаг цепи, мм,

ξ - коэффициент скорости удара, являющийся функцией геометрических параметров звездочки,

здесь τ - угловой шаг зубьев звездочки, τ = 360°/z;

z - число зубьев звездочки;

α - угол профиля зуба.

Сопротивление усталости элементов цепи (пластин, роликов, втулок) присуще в основном скоростным и высокоскоростным передачам. Сопротивление усталости определяется уровнем действующих на детали цепи нагрузок. У высокоскоростных передач значительное влияние оказывают дополнительные динамические нагрузки, превосходящие полезную, обусловленные соударением шарниров цепи с зубьями звездочки в момент их входа в зацепление [Раскин Р.М., Кронгауз В.С., Кин Ю.Б. Цепные передачи буровых установок. - М.: Недра, 1972. 168 с].

Значение минимально допустимого значения угла профиля зуба звездочки из условий обеспечения свободного входа и выхода шарниров цепи из зацепления и обеспечения оптимального распределения нагрузки между зубьями звездочки эффективно участвующих в передаче рабочей нагрузки скоростных и высокоскоростных цепных передач, работающих в условиях непрерывной смазки (масляная ванна, циркуляционная подача смазочного материала), может быть уменьшено.

На основе проведенных исследований по определению оптимальных параметров профиля зубьев звездочек для скоростных и высокоскоростных цепных передач, работающих в закрытых условиях при условии обеспечения достаточной смазки предложен соответствующий профиль [Лисицкий И.И. Звездочка цепной передачи. Авторское свидетельство № 1525380, 1 августа 1989г.] с параметрами, приведенными в таблице 1 и на фиг. 1.

Оптимизация параметров профиля проводилась по ряду условий:

- обеспечение свободного входа шарниров цепи в зацепления с зубьями ведущей и ведомой звездочек и их выхода из зацеплений;

- обеспечение распределения передаваемой полезной нагрузки между зубьями, находящимися в зацеплении с шарнирами цепи;

- возможность осуществления зубоформирования венцов звездочек с числом зубьев z ≥ 9 прогрессивными способами, в том числе методом обката.

Предлагаемый исходный производящий контур инструмента для формирования зубьев звездочек цепных передач с параметрами исходного производящего контура представленного на фигуре 2 и в таблице 2. обеспечивает получение угла профиля зуба

Таким образом, предлагаемый исходный производящий контур инструмента для формирования зубьев позволяет уменьшить уровень шума при работе звездочек цепных передач, увеличить КПД на 3 % и снизить энергозатраты.

Таблица 1 - Параметры профиля зубьев звездочек для скоростных и высокоскоростных цепных передач

Наименование параметра Обозначение Расчетная формула Хордальный шаг Р ГОСТ 13568;
ГОСТ 21834. Диаметр элемента зацепления d_r Число зубьев звездочки z - Угловой щаг τ τ = 360º/z Диаметр делительной окружности d d = P/sin 0,5∙τ Коэффициент высоты головки зуба h_a* h_a* = 0,25 Диаметр окружности вершин зубьев d_a d_a = d + 2⋅h_a*∙P Радиус впадины r₁ r₁ = 0,503∙ d_r Диаметр окружности впадин d_f d_f = d - 2∙ r₁ Высота головки зуба h_a h_a = h_a*∙P Высота ножки зуба h_f h_f = 0,5(d - d_f) Высота зуба h h = h_a + h_f Смещение центров дуг впадин e e = 0,015∙P Радиус профиля рабочей части r₂ r₂ = (1 + 3,5/z)⋅ d_r Радиус головки зуба r₃ r₃ = (0,96 – 3,8/z)⋅ P Половина угла впадины β β = 60º – 60º/z Центральный угол рабочей части γ γ = 17º – 78º/z Угол профиля зуба α α = 13° - 42°/z Координаты центра О₂ дуги рабочего участка профиля a₂ a₂ = (0,497 + 3,5/z)∙d_r∙sin β b₂ b₂ = (0,497 + 3,5/z)∙d_r∙cos β Координаты центра О₃ дуги головки зуба a₃ a₃ = (r₂ + r₃)∙sin(β+γ) - a₂ b₃ a₃ = (r₂ + r₃)∙cos(β+γ) - b₂

Таблица 2 - Параметры исходного производящего контура для формирования зубьев звездочек скоростных и высокоскоростных цепных передач

Наименование параметра Обозначение Расчетная формула Шаг цепи Р_ц ГОСТ 13568-75; ГОСТ 21834-76. Диаметр элемента зацепления d_r ГОСТ 13568-75; ГОСТ 21834-76. Шаг основной рейки Р Р = 1,011⋅ Р_ц; Радиус головки зуба r₁ r₁ = 0,503⋅∙ d_r; Радиус выпуклости зуба r₂ r₂ = 1,0⋅ d_r; Высота ножки зуба Н Н = 0,25⋅ Р_ц; Смещение центров дуг вершины зуба е е = 0,015⋅ Р_ц; Радиус дуги ножки зуба r₃ r₃ = 1,2⋅ Р_ц; Радиус впадины r₄

Изобретение относится к области машиностроения. Исходный производящий контур для формирования зубьев звездочек скоростных и высокоскоростных цепных передач методом обката имеет радиус головки зуба инструмента r₁, радиус выпуклости зуба r₂, радиус дуги ножки зуба r₃, вписанный угол выпуклости зуба определены из соотношений: r₁ = 0,503 d_r; r₂ = 1,0 d_r; r₃ = 1,2 Р_ц; вписанный угол выпуклости зуба - 15º, где d_r - диаметр ролика цепи; Р_ц - шаг цепи. Обеспечивается снижение ударных нагрузок при работе цепной передачи, а также повышение качества рабочего зацепления цепи. 2 ил., 2 табл.

Исходный производящий контур для формирования зубьев звездочек скоростных и высокоскоростных цепных передач методом обката, отличающийся тем, что с целью уменьшения угла профиля зуба, обусловливающего снижение ударных нагрузок, радиус головки зуба инструмента r₁, радиус выпуклости зуба r₂, радиус дуги ножки зуба r₃, вписанный угол выпуклости зуба определены из соотношений:

r₁ = 0,503 d_r;

r₂ = 1,0 d_r;

r₃ = 1,2 Р_ц;

вписанный угол выпуклости зуба - 15º,

где d_r - диаметр ролика цепи;

Р_ц - шаг цепи.