эвольвентная зубчатая корригированная передача внутреннего зацепления
Классы МПК: | F16H1/10 с внутренними зубьями на одном из колес F16H3/40 только для реверсирования |
Автор(ы): | Ковтушенко А.А., Лагутин С.А., Мунтян В.В. |
Патентообладатель(и): | Производственное объединение "Электростальтяжмаш" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-01-02 публикация патента:
30.12.1994 |
Изобретение предназначено для механизмов бесшпиндельного привода сближающихся между собой по мере переточки рабочих валков прокатных станов, в особенности мелкосортных и проволочных. Предлагаемая передача содержит шестерню и колесо с равными числами внешних и внутренних зубьев. В такой передаче полюс зацепления уходит в бесконечность, угол зацепления равен 90°, линия зацепления параллельна линии центров, а межосевое расстояние равно половине бокового зазора, измеренного по нормали к эвольвентному профилю. При обработке зубьев каждого колеса стандартным зуборезным инструментом предложено в дополнение к радиальному ввести тангенциальное смещение исходного контура, что позволяет увеличить глубину захода зубьев и оптимизировать передачу по критериям плавности и/или нагрузочной способности. В частности предложены варианты передачи с гарантированным двухпарным зацеплением и с минимальными для заданного межосевого расстояния габаритами. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
1. ЭВОЛЬВЕНТНАЯ ЗУБЧАТАЯ КОРРИГИРОВАННАЯ ПЕРЕДАЧА ВНУТРЕННЕГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ, содержащая шестерню и колесо с равными между собой числами соответственно внешних и внутренних зубьев, отличающаяся тем, что параметры колес определяют по зависимостям:











где


aw - межосевое расстояние;
rb - радиус основной окружности;













r




sa1 ; sa2 - толщина зубьев на поверхностях вершин шестерни и колеса;

x




x





где

а зубья шестерни и колеса выполнены с дополнительным тангенциальным смещением исходного контура и величина этого смещения выбрана соответственно равной
x






+inv(

x






+inv(




радиус окружности вершин шестерни выполнен равным


4. Передача по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что коэффициент перекрытия принят равным 2,0 - 2,1, а число зубьев шестерни и колеса - в пределах 23 - 27. 5. Передача по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что коэффициент перекрытия принят равным 1,0 - 1,1, а число зубьев шестерни и колеса - в пределах 7 - 9.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах бесшпиндельного привода рабочих валков мелкосортных и проволочных станов. Известна эвольвентная корригированная зубчатая передача внутреннего зацепления, содержащая шестерню с внешними зубьями и колесо с внутренними зубьями. Недостатком этой передачи является ограниченная нагрузочная способность, которая определяется крутящими моментами на колесе, допустимыми контактной выносливостью поверхностей зубьев и изгибной прочностью зубьев. Увеличение моментов, допускаемых как контактной выносливостью, так и изгибной прочностью зубьев, возможно при уменьшении разности чисел зубьев. Эта разность при стандартном исходном контуре и оптимально выбранных коэффициентах смещения не может быть меньше четырех. При этом для высоконагруженных приводов малогабаритных клетей мелкосортных и проволочных станов нагрузочная способность передачи остается недостаточной. В таких станах межосевое расстояние передачи, обеспечивающее возможность регулировки межвалкового расстояния после переточки валков, может быть достаточно малым и составлять 3-5% диаметра валка и равного ему габаритного диаметра пояса внутреннего зацепления. При таком межосевом расстоянии модуль зацепления, равный его отношению к разности чисел зубьев, получается мелким и не обеспечивает изгибную прочность зубьев с другой стороны, увеличение межосевого расстояния сверх необходимого по условиям переточки валков приводит к уменьшению приведенного радиуса кривизны профиля зубьев и соответственно к снижению их контактной выносливости. Из известных эвольвентных передач внутреннего зацепления наиболее близкой по технической сущности является передача, содержащая шестерню и колесо с коррегированными и равными между собой числами зубьев. Недостаток этой передачи состоит в том, что ее геометрические параметры жестко связаны со способом образования сопряженных профилей зубьев путем огибания их стандартным исходным контуром при различных по величине и знаку, но только радиальных смещениях. При этом требуемая для заданного межосевого расстояния алгебраическая разность величин смещения втрое превышает величину, достаточную для обеспечения радиального зазора. Неоправданное уменьшение рабочей глубины захода зубьев по отношению к их полной высоте снижает, во-первых, изгибочную прочность зубьев (за счет удаления геометрического места точек приложения усилий от корня зуба) и, во-вторых, контактную выносливость (за счет уменьшения длины рабочего участка линии зацепления и смещения его в зону неблагоприятного сочетания радиусов кривизны профилей). Целью изобретения является повышение нагрузочной способности передачи при заданном межосевом расстоянии. Это достигается тем, что в эвольвентной зубчатой корригированной передаче внутреннего зацепления, содержащей шестерню и колесо с равными между собой числами соответственно внешних и внутренних зубьев, параметры колес определяют по зависимостям













aw - межосевое расстояние;













r




Sa1;Sa2- толщина зубьев на поверхностях вершин шестерни и колеса;

x




x






x







x







Радиус основной окружности выполнен равным
rb = aw



Радиус окружности вершин колеса выполнен равным
r


Радиус окружности вершин шестерни выполнен равным


Коэффициент перекрытия может быть принят равным 2,0...2,1, а числа зубьев шестерни и колеса выполнены в пределах 23...27 или коэффициент перекрытия может быть принят равным 1,0...1,1, а числа зубьев шестерни и колеса выполнены в пределах 7...9. На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая передача, общий вид; на фиг. 2 - конкретный пример выполнения передачи согласно п.4 формулы изобретения; на фиг.3 - то же, согласно п.5 формулы изобретения; на фиг.4 изображен зуб шестерни и схема его образования при использовании стандартного исходного контура; на фиг.5 - зуб колеса и схема его образования при использовании стандартного исходного контура. Передача внутреннего эвольвентного зацепления состоит из шестерни 1 и колеса 2. Центр шестерни 01 смещен относительно центра колеса 02 на межосевое расстояние aw. Шестерня 1 снабжена внешними корригированными эвольвентными зубьями 3, колесо 2 - внутренними корригированными эвольвентными зубьями 4. Число зубьев шестерни равно числу зубьев колеса (Z1 = Z2 = =Z). Рабочие участки боковых профилей зубьев шестерни очерчены эвольвентами 5 основной окружности 6 радиуса rb1. Рабочие участки боковых профилей зубьев колеса очерчены эвольвентами 7 основной окружности 8 того же радиуса rb2= rb1 = rb. Зубья 3 шестерни 1 ограничены окружностью вершин 9 радиуса ra1. Зубья 4 колеса 2 ограничены окружностью вершин 10 радиуса ra2. Со стороны тела зуба шестерни и колеса эвольвентные рабочие участки профиля ограничены радиусами соответственно rl1иrl2. Впадины зубьев ограничены радиусами rf1иrf2. Условием сопряженности эвольвентной передачи является равенство основных шагов (шагов зацепления) шестерни и колеса Pb1=Pb2=Pb=






N1N2 - точки касания линии зацепления с основными окружностями шестерни и колеса. Отношение длины рабочего участка линии зацепления к шагу зацепления представляет собой коэффициент перекрытия








Половину угловой толщины зубьев на окружности вершин шестерни обозначим









Аналогично для колеса







Величина rb[



aw= r



Разделив обе части выражения (3) на rb и раскрыв








Уравнения (2) и (6) должны соблюдаться в любой передаче, изготовленной в соответствии с изобретением. Но в эти уравнения входят шесть конструктивных параметров (
















Подставив эти два выражения в уравнение (6) и принимая значения




arctg




Отсюда по заданному межосевому расстоянию находим требуемый радиус основной окружности
rb=awctg[arctg2




Радиус окружности вершин зубьев колеса в этом случае следует выполнить равным
r



Радиус окружности вершин зубьев шестерни
r




При заданном aw передача будет иметь минимальные габариты в том случае, когда относительный эксцентриситет








2




Откуда:



Выбор желательного значения коэффициента перекрытия определяется условиями работы передачи. Для быстроходных передач важнейшим требованием является плавность работы передачи и в этом случае число одновременно работающих зубьев должно быть не меньше двух. Приняв











r


С другой стороны
r


1,25m - высота делительной шестерни головки зуба исходного контура. Учитывая, что делительный радиус шестерни связан с радиусом ее основной окружности зависимостью
r1 = rb/cos


x





Коэффициент X

s1= m





Выразив через S1 половину угловой толщины зуба шестерни по основной окружности












Внутренние зубья колеса 2 могут быть нарезаны зуборезным долбяком или получены протягиванием, но в любом случае размеры этих зубьев вполне определяются параметрами исходного контура и коэффициентами его нормального Хn2 и тангенциального X












Класс F16H1/10 с внутренними зубьями на одном из колес
Класс F16H3/40 только для реверсирования
реверсивная коробка передач - патент 2123142 (10.12.1998) | |
гипоидная передача - патент 2019762 (15.09.1994) |