Зубчатая передача Стихановского Советский патент 1990 года по МПК F16H1/14 

1

(21)4487505/25-28

(22)28.09.88

(46) 07.07.90. Бюл. № 25 (75) Б.Н.Стихановский

(53)621.833 (088.8)

(56) Решетов Д.Н. Детали машин. - М.: Машиностроение, 1975, с. 240-342.

(54)ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА СТИХАНОВСКОГО

(57) Изобретение относится к машиностроению и может использоваться для передачи и преобразования энергии ударного импульса в перфораторах, например, для бурения отверстий в кирпичной кладке, бетоне, горной породе и подобных материалах, а также

в качестве зубчатого редуктора с передаточными числами от десятков до нескольких тысяч. Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем повышения передаточного числа зубчатой передачи. Зубья колеса 2 передачи имеют сопряженные конические поверхности, которые обеспечивают максимальные площадки взаимодействия за счет больших приведенных радиусов кривизны, позволяющие предохранить зубья от поломки и чрезмерных контактных напряжений во время ударных нагрузок. В зубчатой передаче в корпусе 3 установлены боек 4, обрабатываемая среда 5 и инструмент 7. 13 ил.

сл

с

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться для передачи и преобразования энергии ударного импульса в перфораторах, например, для бурения отверстий в кирпичной кладке, бетоне, горной породе и подобных материалах, а также в качестве зубчатого редуктора с передаточными числами от десятков до нескольких тысяч. Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем повышения передаточного числа зубчатой передачи. Зубья колеса 2 передачи имеют сопряженные конические поверхности, которые обеспечивают максимальные площадки взаимодействия за счет больших приведенных радиусов кривизны, позволяющие предохранить зубья от поломки и чрезмерных контактных напряжений во время ударных нагрузок. В зубчатой передаче в корпусе 3 установлены боек 4, обрабатываемая среда 5 и инструмент 7. 13 ил.

7 21

СЛ Ч

О

XI N оо

Фиг.1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для передачи и преобразования энергии ударного импульса в перфораторах, например, дня бурения отверстий в кирпичной кладке, бетоне, горной породе и подобных материалах, а также в качестве зубчатого редуктора с передаточными числами от де- сятков до нескольких тысяч.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем повышения передаточного числа зубчатой передачи.

На фиг.1 показана зубчатая передача для передачи и преобразования энергии ударного импульса в перфораторахI на фиг.2 - то же, в качестве зубчатого редуктора ударно- импульсного действия| на фиг.З - зубчатая коническая передача с двумя зубьями, вид спереди на-фиг.4 - то же, с двумя зубьями, вид сверху,& на фиг.З - зубчатая передача с тре- мя зубьями и максимальными радиусами закругления зубьевj на фиг.6 - то же, с тремя зубьями и минимальными радиусами закругления зубьев на фиг.7 - то же, с четырьмя зубьями с максимальным радиусом за-кругления зубьев, на фиг.З - то же, с четырьмя зубьями с минимальными радиусами закругления; на фиг.9 - пример профиля поперечного сечения двухзубча- того колеса, имеющего положительные (выпуклые) радиусы закругления впадин и вершин зубьев с одинаковыми хордами; на фиг.10 - профиль поперечного сечения двухзубого колеса, на фиг.11 - то же на фиг.12 - профиль поперечного сечения колеса с разными хордами и с четырьмя зубьями на фиг.13 - пример колеса с эллиптической конической поверхностью.

Зубчатая передача состоит из зубчатых конических колес 1 и 2 (фиг.1) корпуса 3, бойка 4, обрабатываемой среды 5, вала 6 или инструмента 7 (фиг.2), двигателя 8, храповых остановов 9, муфты-рекуператора 10 энергии упругих деформаций, маховика 1 1 и барабана 12$ одно из колес передачи имеет делительную окружность (фиг. 3), показанную пунктирной линией.

При расположении точек сопряжения конических поверхностей зубчатых колес 1 и 2 через равные угловые части

размеры впадин по их основанию равны размерам, равным хордам, соединяющим эти точки.

При вогнутых зубьях, т.е. при радиусах кривизны впадин (фиг.3-8)

Ы.

| г5ЈR

,у ОС 2 cosj

(1)

где R - радиус делительной окружности (фиг.3-6);

Ы

180° ,., f

-т- (или );

Z - число зубьев;

г - радиус кривизны профиля зуба. Радиус кривизны впадины между зубьями

ч R«sin

-, (2)

R sin |

cosO +arccos )

Г3

Г6 слау.с I i прямая, при этом

R

2cos-|R sin Ц

(3)

BWM

COS uЈ

R-sin учитывая (З) и (4): чЛ

R sin cos 6(

v -

7 ГЕ

(4)

(5)

При выпуклых зубьях, т.е. при радиусах кривизны (фиг.9) имеется

r,

R

. 2 cos -j

(6)

Г л -

. V R- sin -

ь . м . R-sin ьГ/2, sin(ot-arcsin )

, (7)

при этом ° .(8)

В случае, когда точки сопряжения конических поверхностей расположены неравномерно по окружности (фиг.10- 12).

/ j. 180° В этом случае к f , т.е.

LJ

CK а/

360е

(9)

Все соотношения для г3 и rg, остаются справедливыми, только в них

t | (или

180

)

Угол Ц7 между прямой, соединяющей центр Гр с центром г3, и прямой, про- ходящеи через два центра г (фиг.10- 12), равен

arccos

а

г&-г3

(10)

половина расстояния между окружностей радиуса Гу . Для эллиптической конической пою (фиг.13) имеется

W а

.- т- , (Ю

(г ге) a b

где Г( и г Ј - расстояния от фокусов эллипса до любой точки кривой эллипса, в которой радиус кривизны О эллипса;

а и b - размеры большой и малой полуосей эллипса.

Зубчатая передача работает следующим образом.

При включении двигателя 8 боек 4 приобретает поступательное и одновременно вращательное движение, и колесо 1 своими зубьями входит в зацепление с коническим зубчатым колесом 2. В результате ударного взаимодействия этих колес передаются поступательный и вращательный ударные импульсы от бойка 4 к валу 6 или инструменту 7, которые разрушают среду 5 или передают вращательный ударный импульс валу 6, который закручивается в муфте-рекуператоре 10 и удерживается в этом состоянии благодаря храповому останову 9. Запасенная энергия деформации в муфте-рекуператоре 10, а затем через вал и второй храповой останов передается исполнительному механизму 12 с маховиком 11. Храповые остановы имеют свободный ход того же направления, что и передающий момент от бойка-ротора 4, и направление вращения барабана 12, т.е. они препятствуют обратному раскручиванию вала 6 и барабана 12. При этом, если можно пренебречь энергией упругих колебании кручения барабана 12 относительно упругой муфты15767486

рекуператора 10, то можно обойтись без второго храпового останова, расположенного между муфтой-рекуператором 10 и барабаном 12.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

После ударного взаимодействия бойка 4 с валом 6 или инструментом 7 они расцепляются, боек при обратном ходе демпфируется, чтобы не передавать удара на корпус, и цикл повторяется .

При ударном зацеплении бойка с инструментом происходит за счет удара зубьев передачи продольного ударного импульса, который идет на разрушение среды 5, и отрыв .кускокаменных материалов за счет огромного ударно- импульсного поворота инструмента в процессе передачи импульса ударного

взаимодействия зубьев.

i

При второй схеме (фиг.2) в основном необходимо передавать вращательный ударный импульс, а поступательный должен иметь значительно меньшую энергию и гаситься упругой муфтой- рекуператором 10. Следовательно, соотношение кинетических энергий поступательного и вращательного движений бойка 4 непосредственно перед ударным зацеплением в схемах (фиг.1 и 2) принципиально разное, т.е. во второй схеме энергия поступательного движения необходима лишь для обеспечения ввода и вывода бойка из зацепления, а основная мощность должна тратиться на передачу энергии вращения от бойка 4 к валу 6. При этом момент вращения бойка увеличивается во столько раз, во сколько момент ударных сил при зацеплении с валом 6 больше неударных сил. Сила удара зависит от нормальной к соударяющимся поверхностям составляющей скорости, от приведенных радиусов закругления, твердости материалов тел и др. Поэтому при соударении твердых тел контактирующие поверхности не должны иметь малые приведенные радиусы закругления, т.е. не иметь граней или несопряженных поверхностей. Зубья колес могут взаимодействовать в любом месте своих поверхностей, поэтому необходимо иметь при таком ударном контакте максимально возможные приведенные радиусы закругления, чтобы иметь минимальные контактные напряжения.

71

Формула изобретения

Зубчатая передача, содержащая колеса, профили зубьев которых очерчены дугами окружностей с близкими радиусами кривизны, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем повышения передаточного числа зубчатой передачи, зубья колес очерчены сопряженными коническими поверхностями, если точки сопряжения конических поверхностей расположены через равные угловые -части

180 «/

или N - , то для зубьев с

.

круговой конической поверхностью радиус (г4) кривизны профиля зуба выбран из соотношения

R-sin

R

2-3- 2 cos of

где R - радиус делительной окружности,

радиус кривизны профиля впадины между зубьями определен зависимостью

гь

-R. sintf/Z

,., R- sin«V/2. cosv +arccos ;

гь R-sin ui/2

cos d

rfc ,

576748,

а при

,cos

R-sin

rA

sinW-arcsin

10

и СУ ,

если точки сопряжения расположены

неравномерно по окружности,

ч

arccos

а 1

Гв-гэ

где Ц - угол между прямой, соединяющей центр гь с центром г$ и прямой, проходящей через два центра га; a - половина расстояния между центрами двух окружностей радиуса гэ,

а для зубьев с эллиптической конической поверхностью

( rg)3fg af I7b - Ъ

-ii

а Г

где a, b размеры большой и малой полуосей эллипса соответственно;Гд, расстояние от фокусов до

точки кривой эллипса; О - радиус кривизны эллипса.

Фиг. 2

Puz Ч

Фиг 6

Риг 5

fas

fas. 8

fas, 9

fu&.n