Зубчатая муфта
Патент 1410611
Авторы
Классы МПК
Зубчатая муфта
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к области машиностроения и м.б. использовано в устройствах для соединения валов приводов прокатных станов. Цель - повышение нагрузочной способности путем выравнивания удельной нагрузки в зубчатом зацеплении муфты. В зубчатой муфте участки боковых поверхностей зубьев 5 втулок 4 в сечениях, касательных к основному цилиндру, очерчены радиусом, равным радиусу кривизны эвольвент в этих сечениях. Указанный участок расположен по обе стороны от среднего торцового сечения на длине, равной произведению радиуса кривизны этих эвольвент на пересечение с делительным цилиндром радиуса и синуса угла перекоса в каждом шарнире муфты. Радиус кривизны боковой поверхности зубьев втулок может быть выполнен в определенных пределах. Измененный профиль бочкообразной поверхности обеспечивает возможность , обкатки удлиненного зуба 5 втулок 4 во впадинах и по боковой поверхности зубьев обоймы с уменьшением изгибных и контактных напряжений по длине и высоте. 1 з. п. ф-лы, 6 ил. сл с
СО 03 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 F 16 D 3/18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4079904/27 (22) 15.05.86 (46) 30.09.92, Бюл. М 36 (72) А. И, Робер. Б. С. Уткин, P. С. Соловьев, Э, Л. Айрапетов, С. А. Лагутин и В, И. Толока (53) 621.825.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
hh 1037714, кл. F 16 D 3/18, 1985. (54) ЗУБЧАТАЯ МУФТА (57) Изобретение относится к области машиностроения и м,б. использовано в устройствах для соединения валов приводов прокатных станов. Цель — повышение нагруэочной способности путем выравнивания удельной нагрузки s зубчатом зацеплении муфты. В зубчатой муфте участки боковых поверхностей зубьев 5 втулок 4 в сечениях, Изобретение относится к машиностроению, в частности к зубчатым соединениям, и может быть использована в приводах прокатного оборудования.
Цель изобретения — повышение нагруэочнай способности путем выравнивания удельной нагрузки в зубчатом зацеплении.
На фиг. 1 изображена 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— узел I на фиг. 1; на фиг. 5 — узел II на фиг. 2; на фиг. 6 — узел III на фиг. 3.
Зубчатая муфта состоит из зубчатой обоймы 1 с внутренними эвольвентными зубьями 2, 3 и зубчатых втулок 4 с наружными эвольвентными бочкообразными зубьями 5. На торцах обоймы установлены узлы уплотнения 6. Внутренние эвольвентные зубья 2 и 3 обоймы 1 со стороны зубчатых венцов втулок 4 могут быть развернуты друг относительно друга на полшага для фикса Ы „1410611 А1 касательных к основному цилиндру, очерчены радиусом, равным радиусу кривизны эвольвент в этих сечениях, Указанный участок расположен по обе стороны от среднеI o торцового сечения на длине, равной произведению радиуса кривизны этих эвольвент на пересечение с делительным цилиндром радиуса и синуса угла перекоса в каждом шарнире муфты. Радиус кривизны боковой поверхности зубьев втулок может быть выполнен в определенных пределах.
Измененный профиль бочкообразной поверхности обеспечивает возможность об. катки удлиненного зуба 5 втулок 4 во впадинах и по боковой поверхности зубьев обоймы с уменьшением изгибных и контактных напряжений по длине и высоте. 1 з. и. ф-лы, 6 ил. ции обоймы 1 относительно втулок 4 при осевом смещении, Боковые поверхности 7 зубьев 5 в сечениях С-С и Д вЂ” Д, касательных к основному цилиндру, очерчены радиусом, равным радиусу кривизны эвольвент в этих сечениях на центральном рабочем участке 8 по обе стороны от среднего торцового сечения АА, на длине я, равной произведению радиуса кривизны рд этих эвольвент на пересечении с делительным цилиндром радиуса гд и синуса угла в перекоса в каждом шарнире муфты, на высоте геометрического перекрытия зубьев 5 втулок 4 зубьями 2 и 3 обоймы
1 (в зоне "Г).
Таким образом в зубчатом соединении обеспечивается беззазорность по боковым поверхностям 7 зубьев 5 втулок 4 и боковым поверхностям 9 зубьев 2 и 3 обоймы 1, охьатываемых общей нормалью "Н" и расположенных в области наибольших нагрузок симметрично плоскости "К", перпенцику1410611 лярной плоскости перекоса "П" при перекосе втулок 4, относительно кинематического центра шарнира "LU" в обойме 1 «а величину заданного угла со перекоса в каждом шарнире муфты на высоте Т" геометрического перекрытия зубьев 5 втулок 4 зубьями 2 и 3 обоймы 1. Для выполнения зубьев 5 втулок
4 требуемой по условиям прочности длины и выравниваний контактных напряжений по длине этих зубьев их боковые поверхности
7 за пределами расстояния l по обе стороны от среднего торцового сечения А-А по краям необходимо выполнять с плавным переходом or центрального рабочего участка 8 к участкам в виде дуги 10 с радиусом R> определяемым из соотношения
l0rg ln ад 1 (! в»+!Ь>):3!и ад(1)
Р где гд — радиус делительной окружности; ад — угол давления в точке эвольвенты среднего торцового сечения А — А зубьев 5 втулки 4 на делительном цилиндре, К1 — радиус кривизны прилегающих к торцам участков в виде дуги 10 боковой поверхности 7 зубьев 5 втулок 4;
Re — радиус кривизны окружности 11 впадин на крайних участках зубчатого венца втулок, выбранный из условия отсутствия интерференции зуборезного инструмента (фрезы) со ступицей втулки 4;
heт — высота ножки зуба втулки 4.
Эта зависимость означает, что за пределами центрального участка 8. в зоне которого происходит необходимое перекгшивание боковых поверхностей 7 зубьев 5 втулок 4 относительно боковых поверхностей 9 зубьев 2 и 3 обоймы 1 при передаче крутящего момента с втулки 4 на обойму 1 в условиях перекоса осей в каждом шарнире "Ш" на величину угла го, радиус кривизны Б! увеличен в сравнении с радиусом кривизны R=- рд на центральном участке не менее, чем в 10 раз, но не более радиуса кривизны, при которол1 возможна интерференция фрезы со ступицей втулки 4. Увеличение радиуса кривизны на крайних участках боковой поверхности 7 зубьев 5 втулок 4 позволяет сопоставить это увеличение нагрузок по краям зубьев 5 втулок 4, выравнять их величину вдоль контактной поверхности (в сравнении с серединой зуба). При изготовлении зубчатых муфт с применением освоенных промышленных способов нарезки бочкообразных зубьев путем обкатки зуборезного инструмента (фрезы) по расчетной линии смещения необходимо учитывать регламентируемое изменение радиусов кривизны, поскольку радиус кривизны боковой поверхности 7 зубьев 5 втулок 4 в произвольной по высоте точке ("П") зуба увеличен в сравнении с радиусом кривизны эвольвенты, принятой за базовую величину рд в силу своего постоянства, в относительных единицах на величи5 нуpn
sin a — sin an
s1n а1 (2)
2 Кп
Z sin ад sin ап
10 причем !од -это радиус кривизны R боковой поверхност!1 7 зубьев 5 втулок 4, равный радиусу кривизны эвольвенты на делительной окружности, и Rn — изменение радиуса кривизны в произвольной точке по высоте
15 эвольвенты, в долях по отношению к рд.
Указанное изменение величины радиусов кривизны (как показали исследования) не только обеспечивает заданну>о нагрузочную способность муфты, но и уменьшает
20 удельные нагрузки по высоте зубьев 5 втулок 4 и зубьев 2 «3 обоймы 1. Для выполнения зубьев 5 втулок 4 освоенными в промышленности методами при уменьшении удельных нагрузок по высоте зубьев, повышении производительности и упрощении процесса зубонарезания, зубьев втулок сгедует изготовлять с радиусами кривизны боковой поверхности в пределах от наименьшей величины
30 sin ад — sin ан мин =pae.ä +?ee.д >, .;„+ э>л ан
2 К»
Z sin ад sin а» ) до наибольшей величины
sin а„— з!и а, ! ма»с =pae.д +pee.д (. +
$!И Qe
2 Ко
Z sin aÄ sin a, ) где р а.д — радиус кривизны эвольвент среднего торцового сечения на пересечении с делительным цилиндром, а», ав — углы давления соответственно в нижней и верхней точках эвольвент зубьев в среднем торцовом сечении;
K>,,Ke — соотношение между высотой ножки и головки зубьев в среднем торцовом сечении и модулем зацепления;
Z — число зубьев муфты, Муфта работает следующим образом.
При монтаже муфты в зубчатом зацеплении между зубьями 2 обоймы 1 и зубьями
5 зубчатых втулок 4, в связи с наличием несоосности соединяемых валов, возникает угловой перекос и в зоне этих зубьев, охватываемых общей нормалью "Н" и расположенных в области наибольших нагрузок симметрично плоскости, перпендикулярной к плоскости перекоса, При передаче крутящего момента с одного вала на другой свя1410á11 эанная с ведущим валом зубчатая втулка 4 приводит в движение обойму 1 через внутренние эвольвентные зубья 2, с которыми конта ктируют э вол ь вен тн ые бочкообразныее зубья 5 зубчатых втулок 4, и затем через 5 другую зубчатую втулку 4 — на ведомый вал.
При вращении муфты зоны контакта зубьев
2 и 5 перемещаются в качательном режиме по боковой поверхности 7 зубьев 5 зубчатых втулок 4 (и по боковой поверхности 9 зубьев 10
2 и 3 обоймы 1), то есть происходит обкатка поверхности 7 по поверхности 9, так как боковые поверхности 7 зубьев 5 зубчатых . втулок 4 выполнены с радиусом кривизны в сечениях, касательных к основному цилин- 15 дру, равным радиусу кривизны эвольвент зубьев 5 зубчатых втулок 4 в этих сечениях по обе стороны от среднего торцового сечения А — А на длине I центральных рабочих участков 8. 20
Измененный профиль бочкообразной поверхности 7 обеспечивает возможность обкатки удлиненного зуба 5 втулок 4 во впадинах обоймы 1 по боковой поверхности зубьев 2 и 3 обоймы 1 на угол перекоса в с 25 уменьшением изгибных и контактных напряжений по длине и высоте зуба, Это уве-. личивает нагрузочную способность муфты и повышает ее износостойкость эа счет более рационального расположения контактной 30 эоны как по длине. так и по высоте зубьев, а также соответствующего уменьшения изгибных и контактных напряжений как по длине зубьев, так и по их высоте.
Формула изобретения
1. Зубчатая муфта, содержащая обойму с внутренними эвольвентными зубьями и входящие с ней в зацепление зубчатые втулка с наружными эвольвентными зубьями, 40 имеющими на боковых поверхностях рабочие участки в сечениях. касательных к основному цилиндру, очерченные радиусом, равным радиусу кривизны эвольвент в этих сечениях, отличающаяся тем. что, с целью повышения нагруэочной способности путем выравнивания удельной нагрузки в зубчатом зацеплении, прилегающие к торцам участки боковых поверхностей зубьев втулок в сечениях, касательных к основному цилиндру, имеют форму дуги, плавно сопряженной с центральным рабочим участком, расположенным по обе стороны от среднего торцового сечения на длине, равной произведению радиуса кривизны упомянутых эвольвент на пересечении с делительным цилиндром и синуса угла перекоса осей втулок, а радиус дуги прилегающих к торцам участков определяется от соотношения:
10rQsIn ад < R" (Rsn+hsr):sIn ag, где R4п — радиус кривизны окружности впадин на крайних участках зубчатого венца втулок;
1ъ„— высота ножки зуба втулки:
sin ад — синус угла давления в точке эвольвенты среднего торцового сечения на делительном цилиндре;
rQ — радиус делительной окружности.
2. Зубчатая муфта по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что радиус кривизны боковой поверхности зубьев втулок выполнен в пределах, sinai — sin aH
)Úâ.д +)Ъв.д
2 Кн
sin ад — sin ав, 2 К, sina, Z sin a„. sina, где p s> — радиус кривизны эвольвент среднего торцового сечения на пересечении с делительным цилиндром;
a>, a> — углы давления соответственно в нижней и верхней точках эвольвент зубьев в среднем торцовом сечении;
К>, Кв — соотношение между высотой ножки и головки зубьев в среднем торцовом сечении и модулем зацепления.
14)051)
ЧЪг.1
lgpg Q ,Л и
ДЯ. Я
1410611 рубаний
/77Ц7
Жl
GP гперрераптутая) е
Я тофргутп
Составитель М. Сухов
Редактор Е, Гиринская Техред М.Моргентал Корректор И: Муска
Заказ 4056 .. Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101