Многопоточная зубчатая передача

(21) 419552 (22) 01. 12. (46) 07. 04, (71) Одесск О. Бюл. М 13й политехнический инстиПЕРк ме нич агру иловымов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМ"Ф СВИДЕТЕЛЬСТ тут (72) Ю (53) б (56) П кл. 74 (54) (57) И ским п переда токам.-410, 1979.МНОГОПОТОЧНАЯ ЗУБЧАТАЯзобретение относитсяередачам, в которых нется по нескольким сЦель изобретения - п плавности хода, уменьшение вибраций,снижение уровня шума. Сопрягаемыезубчатые колеса 2,3 располагаются сосдвигом по фазе зацепления относительно зубчатого колеса 1 с таким расчетом, чтобы зубья каждого из сопрягаемых колес входили в зацепление снекоторым запаздыванием относительнодруг друга. Такое смещение способствует выравниванию крутящего момента,колебание величины которого вызывается изменением направления векторовсил трения и моментов этих сил.1555568 хв ф Рв+Рпхь Р МЫ х+г 8(Ы х,+ ь,)-сЯЫ х,-М(Ы х) р (2) тых колес на участкеВИ линии зацепления; Изобретение относится к механическим передачам, в которых нагрузка передается по нескольким силовым потокам.Цель изобретения - повышение плавности хода, уменьшение вибраций и снижение уровня шума передач при их эксплуатации путем выбора оптимальных параметров передачи, 10На фиг, 1 показана схема многопоточной (двухпоточной) зубчатой передачи; на фиг, 2 - схема взаимодействия двух пар зубьев и характер изменения сил трениявдоль линии зацепления; на фиг. 3 - характер изменения крутящего момента для двухпоточной зубчатой передачи без сдвига по фазе; на фиг, 4 - то же, но со сдвигом по фазе; на фиг. 5 - характер изменения 2 О крутящего момента для трехпоточной зубчатой передачи.В двухпоточной силовой передаче редуктора гидромашин от зубчатого колеса 1 с центром 0 силовой поток пе"25 редается на зубчатые колеса 2 и 3 с центрами 0и О, Значение угла будет определяться взаимным располо- жением сопрягаемых колес, т.е. межосевым расстоянием 00 з.Характер изменения крутящего момента будет определяться расположением точек контакта вдоль линии зацепления и направлением векторов силы трения. При взаимодействии зубьев передачи на участке двухпарного зацепления (фиг.2) видно, что силы трения Ру и Р Ь, создают моменты, противодействующие крутящему моменту, а силы трения ГРсодействуют 401Суменьшению крутящего момента.Следовательно, крутящий момент на входном валу, приведенный к линиизацепления, на участке двухпарнойзоны контакта будет определяться равенствомТ,-" гЬ,(Р+Р Мс+РЬ г 8 ЫЬ,-1 р 6 Рф Рс гЯс )(1)где Т - крутящий момент на валу ве-.,5 ОЗ 1,дущей шестерни, приведенный к линии зацепления; тде а х, Ы х- углы давления в точке х контакта эубчагЬ, - радиус основной окружностизубчатого колеса 1;Г - нормальная сила, создавае"мая тормозящим моментом; Рйа РГ ь,юР чР - силы трения в парных точЕр, фсках контакта а и с зубчатого колеса 2 и Ь,Р, зубчатого колеса; Оа ,Ыс ,ЫЬкЫР, - углы давления в парных точках контакта зубчатых колес 2 и 1.Если принять, что нагрузка между зубьями в двухпарной зоне контакта распределяется равномерно, та, следо вательно, силы трения в этих точках вавны, т.е.( где Р- нормальная сила для двухпарной зоны контакта в точке х активного участка линии зацепления;Й - коэффициент трения;Кр - коэфФициент реализациисилы.Коэффициент реализации учитывает влияние динамических факторов, оконтактную жесткость рабочих поверхностей и податливость сопрягаемых зубьев, вид смазки и других факторов. Так, например, для зубчатых передач, работающих при малых окружных скоростях, имеющих небольшой приведенный момент инерции зубчатых колес и масс к ним присоединенных, небольшую жесткость сопрягаемых зубьев, сила Рна любом участке линии зацепления будет полностью реализована., Для таких передач коэффициент К р реализации Кр - 1. С увеличением окружных скоростей, приведенных моментов инерции, жесткости зубьев и контактной жесткости их рабочих поверхностей.коэффициент КР реализации Кр-О, т.е, влиянием сйл трения на изменения контакт ной нагрузки можно пренебречь.Для любой точки х двухпарной зоны контакта крутящий момент определяется равенством(3) РпгЪ, 2+1 Крсд (Ы х )+ е 8 (ох +с) - дух,-сд,х,ЦТуЕ ЕЕЮЩх фВ 21-Е Кргдс х - СК (И х )1Для однопарной зоны контакта крутящий момент определяется равенством(Ю х) - углы давления в парных точках контакта на участке линии зацепления .Парные точки контакта располагаются относительно друг друга на расстоянии шага РВ зацепления (фиг,2).1 и С - угловой шаг зубчатых колес1 и 2. После простых и несложных преобразований получим Подставляя. значение (3) в равенстве (2), получим Для участка однопарной зоны контакта значение нормальной силы в зоне контакта Р 1, можно найти из равенст- ва решая данное уравнение относительно Р , получим Рь Р = . (7) Рй К С 8 Ых.После подстановки значения Р из(7) в равенство (5), простых и неслож 1ных преобразований получим 1+1 К с 8 о( хТхо1 вх 1 К 8 схВ равенствах (5)-(8) верхний знак - для участка ЯН, линии зацепления, а нижний - для участка ИН.В повьппающих передачах знаки изменяются на противоположные и вместоа(х принимается с(х,. где ги г.г - число зубьев колес 1 и 2.Нормальная сила для кажпой из контактных точек двухпарной эоны контакта определяется равенством На фиг. 3 показан характер изменения крутящего момента для однопоточ"ной передачи (линия 4) и двухпоточной (линия 5) для случая, когда отсутствует сдвиг по фазе, т.е. Ф 1 Г,равно целому числу. Графики построены для некоторой условной передачи:г = 20; г = 40; ш = 4; о( И = 20,значения коэффициентов Е .и К приРнято Й .= 0,1 и К -" 1 и коэффициентысмещения исходного контура: Л,= Л =0,Из графиков видно, что для двух.поточной зубчатой передачи перепадВ Т , крутящего момента достигает ЗХ.Необходимо учитывать, что для открытых передач значение величины ко эффициента трения достигает 1=0,70,8. В этом случае перепад крутящегомомента увеличивается на порядок ибольше.Весьма значительно возрастает величина коэффициента трения в периодразгона передачи, в случае, когда онадлительное время не работала, т.е,в режимах сухого или полусухого тре-:1555568 50 гЬ о з ( .в.т 3 ю ге,г, с =аг де ге 3 Такой характер работы вызывает необходимость установки двигателя со значительным запасом мощности для обеспечения разгона передачи что95 оказывает существенное влияние на ее КПД и является одной из причин появления вибраций и шума, При наличии погрешностей по шагу зацепления, т.е. случай, когда зубчатые колеса переда чи работают в условиях однопарного зацепления, перепад ЛТ с, для двух- поточной передачи в рассматриваемом случае превышает 77. что приводит к еще большим вибрациям и шуму. 5В случае, когда зубчатые колеса аналогичной передачи размещены со сдвигом по фазе (фиг.4), достигается весьма существенное снижение перепада крутящего момента, 20Из графиков, показанных на Фиг.4, видно, что перепад крутящего момента не превышает 17 и при этом несколько снижается величина максимального крутящего момента. 25Графики (фиг,4) построены для случая, когда был обеспечен сдвиг по Фазе для ведомых колес.В зависимости от числа потоков взаимное расположение ведомых зубча- З 0 тых колес для случая, когда силовой поток между ведомыми зубчатыми колесами распределяется равномерно, а сопрягаемые с колесом 1 колеса имеют одинаковые геометрические параметры, может быть определено следующей зависимостью: л СЦ: ь ККи 40 где ц - угол, образованный при пересечении прямых, соединяющихцентры рядом расположенныхсопрягаемых колес;К " целое число;45д - угол развернутости эвольвент/ного профиля з"ба колесана участке однопарной эоныконтакта (фиг,З, участок Ьс). радиусы окружностейграничных точек однопарного зацепления(верхней и нижней);число потоков. Для шевронных зубчатых передач значение числа К принимается равным ну - лю, т.е, К=О.В косозубых многопоточных передачах значение величины перепада крутящего момента для одинаковых, в сравнении с прямозубыми передачами, геометрических параметров: число зубьев, модуль, угол зацепления и др будет значительно меньше из-за увеличения коэффициента перекрытия (он может быть больше двух), и в контакте находятся не отдельные точки сопрягаемых зубьев, а участки, Но и для таких передач описанные мероприятия будут весьма эффективными.С уменьшением угла зацепления исходного контура инструмента влияние сил трения на изменение перепада крутящего момента существенно уменьшается.Поэтому для нереверсивных эвольвентных зубчатых передач с несимметричными профилями зубьев предпочтение следует отдавать передачам, у которых рабочая сторона зуба имеет меньший угол зацепления (нарезка с меньшим углом исходного контура), В этом случае шум и вибрации будут значительно снижены.Значительно большая эффективность по уменьшению крутящего момента может быть достигнута в случае, когда полюс зацепления передачи смещен к ножке зуба шестерни и особенно для внеполюсных (заполюсных) передач. Целесообразно, чтобы полюс зацепле,ния для каждого иэ потоков был расположен с некоторым смещением относительно друг друга. Из равенства (4) и (8) видно, что для таких передач значение уменьшается перепад величин, заключенных в квадратные скобки, поскольку значения углов давления профилей сопрягаемых зубьев на высоте рабочих участков изменяются незначительно. С увеличением числа потоков при обеспечении сдвига зубчатых колес по фазе зацепления может быть дост нуто весьма существенное снижение крутящего момента (фиг.5). Работает зубчатая передача обычм образом. Крутящий момент передает я с зубчатого колеса 1 на колеса 21555568оФ о р м у л а и з о б р е т е н и я колеса с центрами колес силовых потоков, выбран из соотношенияМногопоточная зубчатая передача, (/содержащая зубчатое колесо и сопря- с= с,+ --женные с ним с угловым сдвигом по фа где , - угловой шаг б, - угловой шаг зу чатого колезе зацепления, по крайней мере, дваколеса различных силовых потоков,к - целое число шаг в- целое число шагов;тем что с- угол развернутости эвольвент/целью повышения плавности хода, 1 О ного профиля зуба зубчатогоуменьшения вибраций и снижения шума,колеса на участке зоны одно"угол Ц, образованный пересечениемпарного зацепленияФпряМых, соединяющих центр зубчатогои - число потоков1555568 дво горг Составитель А,ПершинТехред Л.Сердюкова дактор и орректор С. Че Заказ 549 Тираж 487 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро гарина, 101