Зубчатая муфта Советский патент 1993 года по МПК F16D3/18 

IS

Изобретение относится к машиностроению, а точнее к муфтам, и наиболее эффективно может быть использовано в приводах прокатного оборудования. 1Тель изобретения - повыяение долговечности муфты путем выравнивания зазоров и уменьшения величины контактных напряжений. Зубчатая муфта состоит из зубчатых втулок 1, 2 с наружными эвольвентиыми зубьями 3 и из входящей с ними в зацепление обоймы 4 с внутренними бочкообразными зубьями 5, Боковые поверхности зубьев 3 втулок 1, 2 выполнены в продольном направлении выпуклыми (вогнутыми), а взаимодействующие с ними боковые поверхности зубьев обоймы - вогнутыми (выпуклыми). При этом радиусы кривизны сопрягаемых поверхностен эубьев обоймы и втулки определяются из приведенных соотношений. Рлагодаря такому выполнению муфты уменьшаются износ и нагруженность зубьев вследствие выравнекия заторов между зубьями и благоприятного расположения зоны контакта взаимодей- ствуюеглх поверхностей зуба втулки в продольном направлении по зубу обоймы. 6 ил. §

Фиг,1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к муфтам, и может, быть использовано в приводах прокатного оборудования для соединения валов с угловым перекосом осей.

Цель изобретения - повышение долговечности путем выравнивания зазоров и уменьшения контактных напряжений.

На фиг. 1 изображена предлагаемая JQ зубчатая муфта, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - схема расположения зубьев, в зоне углов 0°, 180°, а также cjce- 15 ма расположения эубьев в зоне углов 90°, 270 на разрезе А-А; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4; на нг, б - разрез Г-Г на фиг о 4.

нос боковых поверхностей зубьев втул ки и обоймы и уменьшить их нагружен- ность. Это достигается за счет выпол нения взаимодействующих боковых поверхностей зубьев обоймы и втулок согласно формуле изобретения, при этом радиусы кривизны этих поверхностей должны обеспечивать возможность перекоса втулки в обойме в пределах заданного угла перекоса„

От кривизны боковых поверхностей зубьев втулок и обоймы существенно зависят распределение зазоров между зубьями при перекосе и условия распо ложения благоприятной зоны контакта взаимодействующих поверхностей при перемещении зуба втулки в продольном направлении по зубу обоймы. Рптималь

Зубчатая муфта состоит из зубчатых к . боко

втулок 1,2с наружными зубьями 3 и входящей с ними в зацепление обоймы 4 с внутренними зубьями 5 (фиг.1). Боковые поверхности зубьев 3, 5 втулок и обоймы в среднем торцовом сечении 25 (фиг. 2) выполнены в вертикальном направлении по эвольвенте. Боковая поверхность зубьев одного из элементов зубчатого зацепления выполнена выпуклой в продольном направлении. Например, боковые поверхности зубьев 3 втулок 1,2с радиусом кривизны Р.. Боковые поверхности зубьев второго элемента зубчатого зацепления выполнены вогнутыми в продольном направлении; Например, боковые поверхности зубьев 5 обоймы 4 - вогнутыми с радиусом кривизны BЈ. При этом радиусы кривизны вогнутой и выпуклой поверхностей эубьев первого и второго элементов зубчатого зацепления определяются из соотношений

30

35

вых поверхностей зубьев обоймы и втулок на делительной, окружности в - сечении, касательном к основному цилиндру, обеспечивают уменьшение разнозазорности и величины контактных напряжений и, следовательно, снижение нагруж.енностн зубьев и их износ.

В муфте, выполненной согласно формуле, изменение зазора между зубьями втулки и обоймы будет наблюдаться как вблизи плоскости.координируемой углами (О 0°, 180°, равное As АХ, так и в плоскости, координируемой углами If - 90°, 270, равное

AS -uq .причем, одинакового знака.

Уменьшение и выравнивание разно- зазоркости обеспечивается сближением величин изменения зазора эубьев, расположенных в зоне углов 0°, 180° 40 и углов If 90°, 270°. Таким образом, максимальная раэноэазорность, будет равна абсолютной величине разности зазоров, т.е. ft -AY) (фиг. 4).

Г, sin G) .

8« Rt44Q

адиус кривизны выпуклой

боковой поверхности эубьев первого элемента зубчатого зацепления;

радиус кривизны вогнутой боковой поверхности второго элемента зубчатого зацепления;

угол перекоса, рад; длина зуба.

конструктивное выполнение муфты позволит снизить иэнос боковых поверхностей зубьев втулки и обоймы и уменьшить их нагружен- ность. Это достигается за счет выполнения взаимодействующих боковых поверхностей зубьев обоймы и втулок согласно формуле изобретения, при этом радиусы кривизны этих поверхностей должны обеспечивать возможность перекоса втулки в обойме в пределах заданного угла перекоса„

От кривизны боковых поверхностей зубьев втулок и обоймы существенно зависят распределение зазоров между зубьями при перекосе и условия расположения благоприятной зоны контакта взаимодействующих поверхностей при перемещении зуба втулки в продольном направлении по зубу обоймы. Рптималь ы е . боко

5

вых поверхностей зубьев обоймы и втулок на делительной, окружности в - сечении, касательном к основному цилиндру, обеспечивают уменьшение разнозазорности и величины контактных напряжений и, следовательно, снижение нагруж.енностн зубьев и их износ.

В муфте, выполненной согласно формуле, изменение зазора между зубьями втулки и обоймы будет наблюдаться как вблизи плоскости.координируемой углами (О 0°, 180°, равное As АХ, так и в плоскости, координируемой углами If - 90°, 270, равное

AS -uq .причем, одинакового знака.

Уменьшение и выравнивание разно- зазоркости обеспечивается сближением величин изменения зазора эубьев, расположенных в зоне углов 0°, 180° 0 и углов If 90°, 270°. Таким образом, максимальная раэноэазорность, будет равна абсолютной величине разности зазоров, т.е. ft -AY) (фиг. 4).

Величина ЛД может быть определена по Формуле

5

АД - Rt- r (R,- г ) (1)

, r

i

a &Y по формуле

AY - Кг- R,-(Rt- R,)1 - (p,(2)

где Р, - радиус кривизны выпуклой боковой поверхности зуба втулки (обоймы);

5

г

радиус кривизны погнутой - боковоГ поверхности эуба обоймы (втулки); г - радиус делительной окружности зубчатого соединения муфты;

Си) - угол перекоса. Если 4Х ДУ, то разноэазорность в соединении будет отсутствовать, на всех зубьях будет одинаковая минималная нагрузка, что возможно при определенных соотношениях R, Rj, OJ , которые можно определить из формул (1) и (2) при .условии & X ДУ„ После необходимых преобразований и упрощений, учитывая, что при малых углах перекоса С0 5 й sindHO, a cos(i)-M, получим значение R в функции R и (д

+ ЈiDlW. 1 4TT-COSUTJ

При заданных длине зуба втулки bj и допустимом угле перекоса Q величина R радиуса кривизны выпуклой боковой поверхности зуба втулки (-обоймы) должна быть такова, чтобы исключить выход контакта поверхности зубьев на край вследствие возрастания изгибных напряжений или выход контакта в середине зуба вследствие увеличения контактных напряжений,

Исходя из проведенных исследований, наиболее благоприятным следует считать расположение контакта вблизи середины зуба на расстоянии

V- R

(3)

Ь

i«

Таким образом

80)6R

ДйГ

Предлагаемая муфта работает сле- дующим образом.

При передаче крутящего момента с одного вала на другой и при наличии угла перекоса между ними связанная с ведущим валом зубчатая втулка 1 приводит в движение обойму 4 через внутренние эвольвентные зубья 5, с которыми контактируют эвольвентные бочкообразные зубья 3 зубчатых втулок 1 и 2, и затем через другую зубчатую втулку 2 на ведомый вал,

В процессе эксплуатации происходит износ зубьев муфты. Однако благодаря

1633904

10

15

20

выполнению бокопьгх поверхностей зубье в обоймы и втулок в продольном направлении вогнуто-выпуклыми, и, наоборот, выпукло-вогнутыми износ и нагружен- ность зубьев могут быть уменьшены вследствие выравнивания заэоров между зубьями и благоприятного расположения зоны контакта взаимодействующих поверхностей при перемещении зубе втулки в продольном направлении по зубу обоймы

. Повышение долговечности муфты обеспечивается за счет выравнивания и уменьшения зазоров и уменьшения величины контактных напряжений.

Формула изобретения

Зубчатая муфта, содержащая обойму с внутренними зубьями и находящн- е,ся с ней в зубчатом зацеплении втулки с наружными эвольвентными зубьями, причем боковая поверхность эу- 25 бьев одного из элементов зубчатого

зацепления выполнена вьтгуклой в про- дольном направлении, отличающаяся тем, что, с целью повышения .долговечности путем выравнивания зазоров и уменьшения контактных напряжений, боковые поверхности зубьев второго элемента зубчатого зацепления выполнены вогнутыми в продольном направлении, при этом в сечении, касательном к основному цилиндру на делительной окружности, радиусы кривизны вогнутой и выпуклой поверхностей зубьев первого и второго элементов зубчатого зацепления определяются из соотношений

30

35

40

R.R,fi; -isiw

1 (| A(l-cosO))/

45

РО R ЧУ

Ч

где Р| - радиус кривизны выпуклой

поверхности зубьев первого элемента зубчатого зацепления;

радиус кривизны вогнутой боковой поверхности второго элемента зубчатого зацепле

СО ния;

угол перекоса, рад;

Ь - длина зуба.

Ч5 Фиг. 5

Редактор Т. Зубков

Составитель И. Абрамова

Техред д.Опийных Корректор С. Шевкуи

б-б

ЫюКС

Фаг. В