Зубчатое колесо
Иллюстрации
Реферат
Союз Соиетскмх
Соцмалмстмческмх
Республик
ОП ИСАНИЕ 765577
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву-(22) Заявлено 27.06.77 (2! ) 2500654/25-28 с присоединением заявки № —(23) Приоритет— (51) М. Кл 3
F 16 Н 55/14
Государственный комнтет
Опубликовано 23.09.80. Бюллетень № 35
Дата опублчкования описания 28.09.80 (53) УД К 621.833 (088.8) по делам изобретений н открытнй (72) Автор изобретении
С. А. beëÿåB
Институт проблем надежности и,долговечности машин
АН Белорусской ССР (71) Заяви гель (54) ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
Изобретение относится к общему машиностроению, а именно к конструктивному ислолнению зубчатого колеса, и предназначено для использования в зубчатых передачах разнообразных механизмов и машин.
Наиболее эффективным представляется использование предлагаемой конструкции в зубчатых передачах, к виброакустическим характеристикам которых предъявляются повышенные требования.
Известны конструкции составных зубчатых колес, в которых для снижения виброакустической активности зубчатый венец соединяется со ступицей через промежуточный слой из упругоподатливого виброизолирующего материала посредством адгезионного или фрикционного скрепления элементов колеса (!(.
Однако сравнительно невысокая нагрузочная способность и надежность соединения венца со ступицей, лимитируемые адгезионными и прочностными характеристиками материалов промежуточного слоя, повышенная трудоемкость при изготовлении и сборке по сравнению с цельными зубчатыми колесами препятствуют широкому промышлен ному внедрению таких зубчатых колес в конструкции передач современных машин.
Наиболее близким ио технической сущности к предлагаемому изобретению является зубчатое колесо, содержа щее ступицу, установленный концентрично ей с радиальным зазором зубчатый венец и размещенные в зазоре упругие соединительные элементы (2(.
Упругие соединительные элементы выполнены в виде пружинных пластин криволинейной формы, одни концы которых закреплены на ступице, а другие — на венце.
Зубчатый венец такого колеса имеет повышенную радиальную податливость в зонах, свободных от опор на пружинные пластины, и при перегрузках черезмерный его прогиб может вызвать выход сопряженных зубьев из зацепления, а ири передаче номинальных нагрузок такой эффект будет являться причиной циклического нарушения плавности передачи и возникновения ударов. Кроме того, требуемая концентричность венца относительно ступицы, нарушение которой также приводит к возникновению динамических нагрузок, достигается путем стро765577
ДЯ
$0
55 гой идентичности жесткостных параметров пружинных пластин, что составляет достаточную сложность, а самоустановка венца в плоскости зацепления зубьев затруднена предельно жесткими пружинными элементами, что не позволяет увеличить суммарное пятно контакта и не может способствовать сни. жению динамических нагрузок в зацеплении.
Цель изобретения — снижение динамических нагрузок в зацеплении.
Поставленная цель достигается тем, что упругие элементы выполнены в виде винтовых пружин кручения противоположного действия, каждая из которых состоит из двух частей с противоположным направлением навивки, одноименные концы которых соединены между собой и закреплены одни на ступице, другие — на зубчатом венце, ири этом одна пружина расположена между частями другой.
Для увеличения площади контакта витков пружин с поверхностями венца и ступицы радиальный зазор между этими поверхностями выполнен равномерно расширяющимся к торцам колеса, а пружины выполнены из.проволоки переменного сечения, соответствующего профилю зазора. Кроме того, между поверхностью венца или ступицы и пружинами размещен слой виброизолирующего материала.
На фиг. 1 изображено зубчатое колесо, общий вид; на фиг. 2 — поперечный разрез на фиг. 1.
Зубчатое колесо содержит зубчатый венец I, установленный на ступице 2 через слой виброизолирующего материала 3 посредством соединительных упругих элементов 4 и 5, выполненных в виде винтовых пружин кручения противоположного действия, закрепленных на венце и ступице и установленных в радиальном зазоре 6 между ними.
Осевое смещение венца относительно ступицы и выпадание пружин в процессе эксплуатации исключается стопорными кольцами 7.
Каждая пружина кручения изготавливается из высококачественной пружинной стали, например 65 Г и состоит из двух частей 8,9 и 10,11, имеющих противоположное направление навивки, причем одна из пружин 5 устанавливается между частями 8 и
9 другой пружины 4, выполненной с учетом линейных размеров первой, так как поставленные рядом пружины при передаче нагрузки с венца на ступицу будут создавать перекашивающий момент в соединении и приводить к перекосу соединенных деталей колеса.
Такие пружины изготавливаются навивкой на оправке сложенной вдвое и отогнутой в шпоночный паэ проволоки симметрично расходящимися витками, шаг которых для уменьшения габаритов пружин ра
1S
Зо
3$
40 вен толщине проволоки, после чего замыкающие ее концы отгибаюгся поверх яавитой спирали и скрепляются, например с помо щью сварки.
Оправка для навивки пружин выполняется с учетом диаметра сопрягаемой поверхности ступицы, чтобы витки, установленных на нее пружин, плотно охватывали ее и обеспечивали коннентрнчность соединения.
Г1ри сборке колеса зубчатый венец базируется сопрягаемой поверхностью ио виткам пружин, установленных на ступице, и должен обеспечивать беззазорное соединение.
В отдельных случаях, для удешевления производства, в качестве оиравок для навивки пружин могут применяться непосредственно ступица или венец из гота вл и ваемо го зубчатого колеса.
Венец и ступица имеют шпоночные пазы
11 для фиксации в них отогнутых концов
l3, l4, 15 и !6 пружин 4 и 5, а в случае применения какого-либо другого способа крепления пружин на соединяемых деталях колеса пазы можно не предусматривать.
Для увеличения площади сцепления витков пружин с соирягаемыми поверхностями венца и ступин пружины могут быть выполнены из длинномерного материала, имеющего прямоугольное поперечное сечение или переменное сечение, для чего зазор между венцом и ступицей выполняется расширяющимся от середины к торцам колеса (на чертеже не показано) .
Слой виброизолирующего материала, например иоливииилбутираля марки Г!Ш
ГОСТ 9439-- 60, может быть нанесен íà поверхности пружин или на сопрягаемые поверхности венца или ступицы, что обеспечивает виброизоляцию венца от ступицы и наоборот.
В случае применения предлагаемого конструктивного решения для зубчатых колес малого диаметра, установка вещна осуществляется на пружины, поставленные непосредственно на вал.
При работе зубчатого колеса иод действием окружного усилия венец t стремится повернуться относительно ступины 2 в сторону действия этого усилия, однако пружины 4 и 5, концы которых закреплены на венце и ступице, допускают такое перемещение лишь в пределах упругих свойств слоя виброизолирующего материала 3 и того минимального зазора, который необходим для сборки колеса. При этом витки пружины, направление навивки которой совпадает с направлением действия окружного усилия (например пружины 41, и которая работает, таким образом, на закручивание, плотно охватывает сопрягаемую поверхность ступицы, а витки пружины встречной навивки (например пружины 5), работающей на раскручивание, плотно прилегают к сопрягаемой поверхности венца. Таким образом, переда7{) 5577
Ч;> КРУ ГЯПЦ I(2 М<>Ч(f1 1)! С И()If(H ИИ CГ;ПИЦ; ()(г, пц (Гнля(тся В 6<>л1>пи Й ч(j>(Зя сгl(Г (ил
<. Ц< ПЛ(НИЯ (Tj)< HlfH 1, ВОЗИИ КЗ К>(ЦИ Х МЕЖ. (г> сопри Гаем ы ми IIОВt .рх!!О(тя ч и деталей кол(— са и поверхностями витков пружин, которые установлены н зазоре между ними.
Ири реверсиронании движения принцип работы пружин изченяется ня о6рзтпый, т.е. пружина 4, ряботзншая ло того ня закручивание, начинает работать на раскручивание, а вторая пружина 5, наоборот — — на закручивание, причем в начальный момент 1о реверсиронания «выбирается» прелнярительный натяг пружины. а затем происходит их плавное включение В работу по обратному принципу, что спосо6с.гнует понышеник) плавности перелачи и снижению динамических нагрузок на зубья.
Улучшени}о динамики способствует также эффект упругого c<)enH}f(.}(HH венца и ступицы, создаваемого за счет преднзтягя нагруженных передаваемым моментом пружин, в результате которого ненец в процессе работы остается всегда подпружиненным в тангеициальном направлении, стремится повернуться навстречу действующему усилию и, таким образом, препятствует размыкянию зубьев, а следонательно, возникновению ударных нагрузок н зацеплении.
Концентричность венца относительно ступицы обеспечивается его установкой непосредственно по виткам пружин с мини} :альным зазором, необходимым для сборки колеса. и поэтому не зависит () Г упругих характеристик каждой из них. В процессе работы зазор в соединении выбирается нагруженными пружинами, благодаря чему исключается черезмерное смещение венца под действием радиальной составляющей окружного усилия и колебание бокового зазора в зацеп- 3s ленин.
Это позволяет Выполнять венец предельно тонким, за счет чего повышается его суммарная полатлиность, ITo обеспечивает увеличение коэффициента перекрытия в зацеплении, значительно облегчается ниброизоляция его от ступицы и сокращается расход. i . I! > (1 i! II!!(! >(pil(!:! ., ;II( г (М<
K(). > » ((t>!i()w1> к< и> I >, () V i!<, г(1(li >< г < (B<) !,г< г жI !! (> c I i, c B! ) 6 < > (I!:! I! c l} . . > у i ii :(} < г И< I! I> I. I i > i h (>cT H 3; ) ц <:! Ь I ." f l H H < г I Ог (! > < > i " > 6> C Г В < (i у В (.! И i (!! } I I< >
СХХ(М(}РН(ИО f>i! } I! < h(»IT )К, (I, i! C.I(,В)Н;(! < 1}>i!i)>
C)(H)}« ff}fK) >гдс;li>!,Ь(х k!il! !) > 3(>К IIB 6(>к(>В)>(( поверхности 3).6)>V(3.
ФГ {>>>((<. 1(г! Изобат)(ГЕ>НИ.<(1. 3<6(ат<ц КОЛЕC(> СодсржЗПГЕЕ (ТЪ>ПИПХ, г (. Tñ! !(OB.)СИНЬ! Й К > !i! fi. )! Г РИ }Н(2 t È С Pf}. <ИЗ,1 Ь иь(м 3;I 3() j)(>vf 3< 6 (! 1>! Й B(. Il(. (и раз м((ц(нные B зазоре упруги(с<>единитсль ые эле.
МЕНТЫ, От.)fiг((2).>!((< ЕЕЛ ) СМ, ITC>, С ЦЕЛЬЮ СИИи (1:.!IH;l}1 г(г} М }1 !(Ch H Х И)! Г!)V3(>Ê В Çi! I((П;)(}I I! H, упру)}!е элементы выполи
ДВ>г Х ЧЗСТЕ(If С 11()O ГИ ВОПО (Ож}!Ь(Ч НЯ ПРИ В I(.
ПНЕМ НЗВИВКИ, ОДИОИМЕHffh)B KOH)lbl КОТОРЫХ с()едипены между собой и закр(плены Олин
Н>1 (. Т ".ПИ ЦР, ДРУ! ИС вЂ” (1)} Зг<6<1)}ТОМ ВЕНИ(, ПРИ этом <2(I(B пружин;. ря(полож(нз м. ж;(у частями 1pvf o)l .
2. Колесо по и. 1, ()т.iuчu!ou>eecIÈ<)C Ни Я ПЛО П(ЗДИ КОНТа КТ!} BH Г
К(2В HPVЖ И Н С ПО)}(>Р Х }(ОС ГЯ Ми Н(H i(i! H CTV и! 1! (ы, р 3 д и 3:! ь }1 ь! Й !; I ç o p ч с я(д >> э т I I м и (1 Оf3!. !2K iiO<. ТИМИ В! >П(iif:. Н Pя!>Н()М(РНО PB((HllPB>(2i)(Ii М<. Я К T0P((1 КО;!(. i ii,;i П!2> Жн)(Ь(Bl>f п(>лпены Н3 проволоки пеp(мсип(>го сечения, СООГВС ТСТ В>">ОП(ЕГО 11РОфил КЭ ЗЗЗО();! .
;). Колесо !ю пп 1, 2, (>тшее(:я
-ге*,:;, и) <),",>(2}(. !V ПО В(РХ НО(T(К) В(Н ЦЯ ИЛИ СТУП И цы H f)(2>>Æ}f )f H М и р(> З,f(l((C! l (i()lf B)f6pi)изолир VK)i!iBÃÎ х)ятс(из)) 1.
Ис-Г<)ч пи и !(и нф ОР >1 l}1(}! If>
1>()и},)Ятье ВО 811!(х! I) fllf(п(>и экс пеPT)13t (. Ь}<руля А.,)1. }1;(р..=)кспер}1;,!ептзль}!О<
Иг:(.г(;(Она Н }<Е Bli6P(>!i. }О ЗЯ ЦИИ 3>6ЧЗ ТОГО Е(! lе>. ". «Г1е< тн }! K> 1;г (! I(! )г<)г. т p(>(! Ill}i » Г}74
2. Лвторско(сни. ((, C- !Hcòâ<> СССР
No 2281{)6, кл. 1) 6 11 х)/ 4, 1967 { пр(>ГОТИП !
7655/7
Составитель Л Дьякова
Редактор T. Кугрышева Текред К. Шуфрия Корректор ll. Григорук
Заказ 6913/15 Тираж 1095 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4