Звездочка с несимметричными зубьями Российский патент 2023 года по МПК F16H55/30 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к цепным передачам, оснащенным роликовыми цепями.

Одним из недостатков роликовых цепных передач является повышенный износ шарниров цепи и рабочих поверхностей зубьев звездочек, возникающий из-за того, что в передаче полезной нагрузки участвует ограниченное количество зубьев дуги обхвата звездочки. Причиной тому являются большие значения коэффициентов сцепления зубьев звездочек с шарнирами цепи. Решение проблемы повышенного износа элементов передачи может достигаться путем уменьшения коэффициентов сцепления пар шарнир - зуб на дуге обхвата звездочки.

В цепных передачах, оснащенных стандартными звездочками с симметричными зубьями, увеличение угла заострения зуба позволяет уменьшить коэффициенты сцепления пар шарнир - зуб и задействовать в передаче нагрузки большее количество зубьев дуги обхвата звездочки. Однако увеличение угла заострения зуба может вызвать заострение зубьев звездочки по окружности выступов, то есть толщина зубьев при вершинах станет равна нулю. Применение несимметричного профиля зуба звездочки, имеющего разные углы заострения каждой стороны зуба, позволяет избежать этого недостатка.

Известна ведущая звездочка с несимметричными зубьями (АС №338364) (аналог), имеющая зубья с несимметрично расположенными гранями. Угол заострения ведущей грани каждого зуба такой звездочки равен нулю, что повышает плавность движения цепи. Однако такой угол заострения зубьев не обеспечивает рациональное распределение нагрузки на дуге обхвата звездочки.

Известна звездочка для роликовых цепных передач (патент РФ №2266449) (прототип), содержащая зубья с несимметричными эвольвентными зубьями. Каждый зуб звездочки имеет несимметричные эвольвентные профили на рабочей и затылочной стороне, что позволяет обеспечить более рациональное распределение нагрузки между шарнирами цепи и зубьями звездочки на дуге обхвата. Однако для формообразования эвольвентных несимметричных зубьев звездочки необходимо применение специального режущего инструмента и зуборезного оборудования.

Задачей предполагаемого изобретения является создание звездочки, обеспечивающей повышенную долговечность цепной передачи, а также отличающейся простотой в изготовлении.

Техническим результатом является создание звездочки, обеспечивающей рациональное распределение нагрузки между шарнирами цепи и зубьями звездочек на их дугах обхвата, а также не требующей применения специального оборудования и режущего инструмента.

Технический результат достигается звездочкой с несимметричными зубьями (далее - звездочка), включающей зубья с несимметрично расположенными прямолинейными профилями рабочей и затылочной стороны зубьев. При этом угол заострения затылочного профиля зуба рассчитывается из условия свободы выхода шарнира цепи из зацепления со звездочкой по зависимости:

где - шаг цепи, - диаметр ролика цепи, - число зубьев звездочки,

а угол заострения рабочего профиля зуба рассчитывается из условия обеспечения минимально допустимой толщины зуба на окружности выступов по зависимости:

Несимметричные прямолинейные зубья могут быть нарезаны методом деления с применением стандартного станочного оборудования и режущего инструмента.

На фиг. 1 изображена фронтальная проекция звездочки с несимметричными зубьями.

Звездочка с несимметричными зубьями включает зубья 1 с несимметрично расположенными прямолинейными профилями рабочей и затылочной стороны зубьев. При этом угол заострения затылочного профиля зуба 2 рассчитывается из условия свободного выхода шарнира цепи 3 из зацепления со звездочкой по зависимости:

где - шаг цепи, - диаметр ролика цепи, - число зубьев звездочки.

Угол заострения рабочего профиля зуба 4 рассчитывается из условия обеспечения минимально допустимой толщины зуба на окружности выступов по зависимости:

Звездочка работает следующим образом.

На дуге обхвата звездочки шарниры цепи взаимодействуют с рабочими профилями зубьев звездочки, имеющими угол заострения . При этом коэффициент сцепления каждой пары шарнир - зуб определяется по зависимости

где - коэффициент трения в паре шарнир цепи - зуб звездочки.

Коэффициент сцепления пары цепь - звездочка определяется по формуле

где - число шарниров цепи на дуге обхвата звездочки.

Пример расчета:

Для цепной передачи с параметрами

; ; ; ;

значения углов заострения, рассчитанные по зависимостям (1) и (2), составляют:

, .

Коэффициент сцепления пары шарнир - зуб, рассчитанный по зависимости (3)

.

Коэффициент сцепления пары цепь - звездочка, рассчитанный по зависимости (4)

.

Для цепной передачи с аналогичными параметрами, но оснащенной стандартными звездочками с симметричными зубьями, получены следующие результаты:

- коэффициент сцепления пары шарнир - зуб

.

- коэффициент сцепления пары цепь - звездочка

.

В рассмотренном примере применение звездочек с несимметричными зубьями позволило уменьшить коэффициент сцепления пары цепь - звездочка в 3,75 раза.

Таким образом, применение звездочек с несимметричными зубьями с углами заострения рабочего и затылочного профилей, определяемыми по предложенным зависимостям, позволяет значительно уменьшить коэффициент сцепления пары цепь - звездочка. Это дает возможность обеспечить более рациональное распределение нагрузки между шарнирами цепи и зубьями звездочек на дугах обхвата, что повышает долговечность роликовой цепной передачи.

Нарезание звездочек с несимметричными прямолинейными зубьями можно производить методом деления с применением стандартного станочного оборудования и режущего инструмента, что значительно проще, чем нарезание несимметричных эвольвентных профилей зубьев с применением специального зуборезного оборудования и режущего инструмента.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к цепным передачам, оснащенным роликовыми цепями. Звездочка с несимметричными зубьями включает зубья с несимметрично расположенными прямолинейными профилями рабочей и затылочной стороны зубьев. Угол заострения затылочного профиля зуба рассчитывается по предлагаемой зависимости из условия свободного выхода шарнира цепи из зацепления со звездочкой, а угол заострения рабочего профиля зуба рассчитывается по предлагаемой зависимости из условия обеспечения минимально допустимой толщины зуба на окружности выступов. Обеспечивается рациональное распределение нагрузки между шарнирами цепи и зубьями звездочек на их дугах обхвата.

Звездочка с несимметричными зубьями, включающая зубья с несимметрично расположенными прямолинейными профилями рабочей и затылочной стороны зубьев, отличающаяся тем, что угол заострения затылочного профиля зуба рассчитывается из условия свободы выхода шарнира цепи из зацепления со звездочкой по зависимости:

,

где - шаг цепи, - диаметр ролика цепи, - число зубьев звездочки,

а угол заострения рабочего профиля зуба рассчитывается из условия обеспечения минимально допустимой толщины зуба на окружности выступов по зависимости:

.