Составное зубчатое колесо Советский патент 1985 года по МПК F16H55/14 F16H55/17 

Ii

Изобретение относится к машиностроению, а именно к зубчатым перепячам с компенсацией перекоса осей зацепляющихся зубчатых колес.

Известно составное зубчатое колесо, содержащее ступицу, венец, собранный из отдельных зубьев, обращенные к ступице поверхности которых расположены под углом к радиусу, сепараторы, з ругое кольцо, тела качеНИН, помещенные между зубьями и упругим кольцом, и элементы, фиксирующие сепараторы относительно ступицы С11

Недостаток известного колеса состоит в toM, что зубья требуют высокой точности расположения осей в них, а значит, усложняют технологию их изготовления. Кроме того, для обеспечения заданной точности зубчатого колеса требуются повышенные требования к точности расположения отверстий в сепараторах как по радиусу, так и по шагу.

Зубья, посаженные свободными концами осей в отверстия сепараторов, не имеют возможности поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной оси вращения колеса. Это приводит в процессе работы к неравномерному распределению напряжений, срезающих

t

оси зубьев. Нагрузка по ширине зуба также распределяется неравномерно. В результате возникают повышенные контактные напряжения в зацеплении. Причиной неравномерного распределения напряжений в зацеплении может быть перекос валов зубчатых колес и угловая погрешность нарезки зубчатого венца парного колеса. Все это в цело снижает надежность и долговечность колеса.

Цель изобретения - повьш1ение надежности и долговечности колеса.

Указанная цель достигается тем, что в зубчатом колесе, содержащем ступицу, венец, собранный из отдельных зубьев, обращенные к ступице поверхности которых расположены под углом к радиусу, сепараторы, упругое кольцо, тела качения, помещенные между зубьями и упругим кольцом, и элементы, фиксирующие сепараторы относительно ступицы, на зубьях выполнены выступы, часть поверхности которых, обращенная к периферии колеса, вьшолнена цилиндрической, на сепараторах выполнены цилиндрические поlu.pxHocTH, обхпатыра опше выступы

102

зубьев, а радиусы кривизны цилиндрических поверхностей последних выбраны меньшими, чем радиусы цилиндрических поверхностей сепараторов.

На фиг. 1 изображено составное зубчатое колесо; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - направление поворота зуба вокруг оси, перпендикулярной оси вращения колеса.

Колесо состоит из зубьев 1 с боковыми выступами 2, которые имеют обращенные к периферии.колеса цилиндрические поверхности 3. В собранном зубчатом венце зубья контактируют цш1индрически| и поверхностями 3 с цилиндрической поверхностью 4 сепараторов 5, обхватывающей выступы зубье Силовая цепь зубчатого венца через тела 6 качения замкнута упругим кольцом 7, вставленнымв венец с заданны натягом. В собранном виде зубчатый венец присоединен к ступице 8, состоящей из двух полуступиц, посредством крепежных элементов 9, а полуступицы соединены в ступицу болтами 10.

Сборка колеса производится в следующей последовательности.

Все зубья венца устанавливаются вдоль цилиндрических поверхностей 4 сепараторов касательно цилиндрическими поверхностями 3 боковых вы ступов. Затем устанавливаются все тела 6 качения. После этого замыкается слповая цепь зубчатого венца упругим осольцом 7, установленным с заданным натягом. На готовый зубчатый венец с двух сторон накладываются полуступицы ступицы 8 и соединяются с венцо посредством крепежных элементов 9 и между собой болтами 10.

Ось вращения зуба в колесе предлагаемой конструкции не явно выражена и проходит через линии контакта цилиндрических частей боковых выступов зуба с цилиндрической поверхностью сепараторов. I

Предлагаемое колесо работает следующим образом.

При нагружении колеса крутящим моментом зубья 1, стремясь повернуться вокруг этой оси, нажимают нижними боковыми поверхностями через тела 6 качения на упругое кольцо 7, опираяс цилиндрическими частями боковых выступов на цилиндрические поверхности сепараторов 5. В процессе колебания нагрузки зубья 1, попорачиплясь. 3 перекатываются цилнндрическ11мн поверхностями, боковых ныступов по цилиндрическим поверхностям сепараторов, т.е. мгновенный центр вращения зуба перемещается. В результате такого взаимодействия зуба 1 с сепараторами 5 каждая его точка в процес се поворота описывает часть гипоциклоиды. Угол поворота зуба 1 и передаваемый крутящий момент зависят от жесткости упругого кольца 7, замыкающего силовую цепь зубчатого венца и установленного с заданным натягом, а так же от жесткости сепараторов 5. При наличии перекоса между валами колес, а также угловой погрешности расположения зубьев парного колеса зубья составного колеса поворачиваются вокруг оси, перпендикулярной оси вращения колеса (фиг.З), ориен. тируясь параллельно зубьям парного колеса. Такой поворот обусловлен возможностью скольжения цилиндрической части боковых выступов зубьев 1 по цилиндрической поверхности сепараторов 5, что, в свою очередь, обеспечивается радиусом бокового выступа зуба меньшим, чем радиус цилиндрической поверхности сепараторов При передаче крутящего момента в процессе работы зубья колеса, находяпщеся на линии зацепления под действием силы, приложенной к поверхнос ти рабочего профиля зуба, устанавливаются .параллельно зубьям парного колеса и одновременно поворачиваются на некоторый угол вокруг мгновенного 104 центра вращения зуба. В процессе поворота зубья, воздействуя боковыьш поверхностями нижней части на тела качения, перекатывают их по упругому кольцу 7 и ориентируют так, что оси тел 6 качения все время остаются параллельны как зубьям составного, так и парного колеса. Поскольку силовая цепь венца замкнута общим для всего набора тел качения упругим кольцом, а все зубья связаны между собой телами качения, в повороте и перекатьшании участвуют одновременно все зубья и все тела качения. Данное качество предлагаемого колеса прн соответствующем подборе рабочего профиля зуба обеспечивает мягкость работы, стабильность бокового зазора, исключает удары и заклинивание, обеспечивает равномерное распределение нагрузки по ширине зуба и увеличивает срок службы. Предлагаемое колесо может работать как предохранительная муфта. При возникновении крутящего момента, превыщающего расчетный, происходит проскальзывание зубьев вместе с телами качения и упругим кольцом относительно сепараторов. Поверхностями скольжения при этом являются цилиндрические поверхности сепараторов и поверхности цилиндрической части боковых выступов всех зубьев. Такое качество колеса предохраняет его и весь механизм от поломок и исключает аварии.

tV

Фка.З

СОСТАВНОЕ ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, содержащее ступицу, венец, собранный нэ отдельных зубьев, обращенные к ступице поверхности которых расположены под углом к радиусу, сепараторы, упругое кольцо, тела качения, помещенные между зуб.ьями и упругим кольцом, и элементы, фиксирующие сепараторы относительно ступицы, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности и долговечности колеса, на зубьях выполнены выступы, часть поверхности которых, обращенная к периферии колеса, вьтолнема цилиндрической, на сепараторах выполнены цилиндрические поверхности, обхватывающие выступы зубьев, а радиусы кривизны ципиндрических поверхностей последних выбраны меньщими, чем радиусы цилиндрических поверхностей л сепараторов. ел со