Червячная передача

 

ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая конволютный червяк с вогнутым профилем витков, в торцовом сечении имеющих форму удлиненной эвольвенты, и сопряженное с ним червячное копесо, отличающаяся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности и КПД, вогнутьш профиль витка в ооевом сечении очерчен дугой, описанной радиусом переменной кривизны, который определен зависимостью гтз/z trlirr- tg bid jrif Рг s4U( полярная координата ближайшего к оси червяка конца дуги определена по формуле г, -(г,- rj,.), о где г - текущая полярная координата дуги; Гд - радиус направляющего цилиндра червяка; г, - делительный радиус червяка; У - угол подъема винтовой линии на направляющем цилиндре червяка, связанный с углом ot ц наклона образующей прямой поверхности витка открытого косого геликоида равенством jfj - - и выбран в пределах 20-22 С; - осевой угол профиля витка, опре- . деленный по формуле .,.., ,7 параметр удлинения удлиненной звольвенты профиля витка червяка равен диаметру налравляющего цилиндра и определен по зависимости , . W где d( - делительный диаметр червяка; У - делительный угол подъема витка/ а колеса выполнено корригированным с величиной коррекции, равной разности радиусов цилиндра верщин витков и делительного цилишфа червяка.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 0% (И) Э15Р Е16Н 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ й/,у „„, /

Ф, t полярная координата ближайшего к оси червяка конца дуги определена по формуле — (r — r .) cos g.x ,т о э где r

r о г

4 ка, опреС. осевои угол профиля деленный по формуле

1 (г,-гв г " Ц

) „ /-т.-„у \ параметр удлинения удлиненной эвольвенты профиля витка червяка равен диаметру направляющего цилиндра и определен по зависимости -ф у ( 1- где d(. — делительный диаметр червяка; — делительный угол подъема витка а колеса выполнено корригированиым с величиной коррекции, равной разности радиусов цилиндра вершин витков и делительного цилиндра червяка.

" "ь К1о " "й1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3569765/25 — 28 (22) 29.03.83 (46) 07.12.84. Бюл. Р 45 (72) М. А. Ворончихин и Г. И. Крапивина (71) Дальневосточное высшее инженерное морское училище им. адм. Г. И. Невельского (53) 621.833 (088.8) (56) 1. Бернацкий И. П. Исследование червячной передачи повышенной грузоподъемности с конволютным червяком новой разновидности.—

"Конструкции и рзсчет машин". Труды Ленинградского политехнического инстута! Ме 254

Л., "Машиностроение", 1965, с. 42 — 63.

2. Ворончнхин М. А. К. вопросу о зацеплении червячной передачи с нереверсивным эвольвентным червяком. — "Конструкции и расчет машин". Труды Ленинградского политехнического. института Р 2, Л,, "Машиностроение", 1962, с.24 — 34. (54) (57) ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая конволютный червяк с вогнутым профилем витков, в торцовом сечении имеющих форму удлиненной эвольвенты, и сопряженное с ним червячное колесо, отличающаяся тем, что, с целью повышения нагруэочной способности и КПД, вогнутый профиль витка в ооеиом сечении очерчен дугой, описанной радиусом переменной кривизны, который определен зависимостью

0г (;-") Ь(Г; y ) )

Р= текущая полярная координата дуги; радиус направляющего цилиндра червяка; делительный радиус червяка;

/ — угол подъема винтовой линии на направляющем цилиндре червяка, связанный с углом Ми наклона образующей прямой поверхности витка открытого косого геликоида равенством it = -М в .и выбран в пределах 20-22 С; а вит

1 128020

Изобретение относится к машиностроению, в частности к передачам с цилиндрическчм червяком.

Известны передачи с конволютным червяком повышенной грузоподъемности, имеющие в главных сечениях криволинейные профйли зубьев, зацепляющихся между. собой, в одном иэ них(осевом) профиль червяка вогнутый, а профиль зуба колеса выпуклый, в другом (торцовом) профиль витка, сопряженный с 10 криволинейным профилем зуба, колеса, имеет форму .удлиненной эвольвенты (1).

Недостатком такой червячной передачи является невысокая нагрузочная способность, особенно в передачах с малозаходными чер- 15 вяками .из-за конструктивной необходимости уменьшать в.них высоту ножки витка и этим смещать пятно касания в зону контактных линий, менее благоприятных для условий контакта. К тому же в таких передачах 20 . сравнительно сложная технология изготовления червяка.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является червячная передача, содержащая 25 конволютный червяк с вогнутым профилем витков в торцовом сечении имеющих форму

) удлиненной эвольвенты и. сопряженное с ним червячное колесо. В передаче дополюсный участок линии зацепления выполненнерабочим. >0

Однако известная предача имеет малые нагрузочную способность и КПД, ввиду использования при зацеплении элементов передачи неблагоприятных зон зацепления.

Цель изобретения — повышение нагруэоч35 ной способностц и КПД.

Указанная цель достигается тем, что в червячной передаче, содержащей конволютный червяк с вогнутым профилем витков, в торцовом сечении имеющих форму удлиненной эвольвенты, и сопряженное с ним червячное колесо, вогнутый профиль витка в осевом сечении очерчен дугой, описанной радиусом переменной кривизны, который определен зависимостью

t.r;(г;-гЬ)+Я Ne(1 "г ) г;г Ы (ЪР- ).

50 полярная координата ближайшего к оси червяка конца дуги определена по формуле

r -r,-(r, В r)ìsæ„, 2 о где r — текущая полярная координата 55

4 дуги; г — радиус направляющего цилиндра

D червяка; делительный радиус червяка; угол подъема винтовой линии на направляющем цилиндре червяка, связанный с углом ми наклона образующей прямой поверхности витка открытого косого геликоида равенством 1 р = — М и выбран в пределах 20-22 ; о. осевой угол профиля витка, определенный по формуле . AD "" о) ьс, а гсС@ г, -гg параметр удлинения удлиненной эвольвенты профиля витка червяка равен диаметру направляющего цилиндра и определен по зависимости

Д,to g в - 7

I где d < — делительный диаметр червяка; — делительный угол подъема витка, а колесо выполнено корригированным с величиной коррекции, равной разности радиусов цилиндра вершин витков и делительного цилиндра червяка.

На фиг. 1 изображен осевой профиль с эволютой витка конволютного червяка; на фиг. 2 — удлиненная эвольвента с зволютой в торцовой плоскости конволютного червяка; на фиг. 3 — червячная пара с конволютным червяком и его контактные линии, поперечное сечение; на фиг..4 — червячная пара с конволютным червяком и его продольные линии зацепления, продольное сечение.

Червячная передача содержит цилиндрический червяк 1 и червячное колесо 2 с вогнутым профилем 3 витка червяка и с выпуклым профилем 4 зуба червячного колеса. Червячная передача имеет в осевом сечении линии 5 зацепления и в поперечном сечении контактные линии 6.

При работе передача, содержащая червяк 1 с винтовой поверхностью профиля 3 и колесо

2 с поверхностью профиля 4, завершает зацепление витка и зуба до полюса зацепления в зоне продольной линии 5 зацепления и контактных линий 6 более благоприятной не только для уменьшения контактных напряжений (повышения нагрузочиой способности), но и для создания лучших условий трения.

Нагрузочная способность передачи увеличивается благодаря усовершенствованию формы витка червяка путем профилирования его дутой с радиусом кривизны в ее нижней точке, не выходящим своей вершиной за

1128020

J,t jg р

i<» = "u-- р

7 г, тд 1(ц = r„ т0 у . среднюю делительную линию витка и обеспечиваюший угол осевого профиля витка, не превышающий верхний допустимый предел в

35 . Такой выбор пути способствует получению больших приведенных радиусов кривизны сопряженных профилей, что повышает контактную прочность витков и зубьев, а, следовательно, и нагрузочную способность передачи, Однако выбранная дуга не только улучшает . условия контакта, но и условия скольжения, бла- 10 годаря обеспечению более равномерного и небольшого скольжения рабочих участках профилей. Кроме того; такая дуга способствует образованию таких форм контактных линий, которые благоприятно влияют на режим трения.

Достигается это координацией нижней точки профилирующей витков дути относительно оси червяка полярной координатой Tl7. Это позволяет легко нижний конец дуги эафиксировать относительно средней делительной линии витка 70 высотой hy, определяющейся как разность о радиусов г,и r>, следовательно, по формуле г

Ь1 =(r„-г ) cos фЕ, о .Соответственно высоте hy показатель смещео ния профиля относительно средней делительной линии витка устанавливается через коэффициент Х, смещения профиля витка, определяющийся по соотношению

Ь fo

М, где h, — высота ножки витка исходного г червяка;

m — расчетный модуль червяка.

Улучшению условий трения способствует 35 не только конструкция витка, но и конструкция зубьев колеса. Для этой цели сопряженный профиль зуба колеса в осевом сечении червяка выполнен в форме огибающей профиля витка червяка, смещенного для зацепле-40 ния с колесом на величину, равную разности радиуса цилиндра вершин витков и делительного радиуса производящего червяка. Соответственно такому смещению червяка коэффициент Х; смещения профиля колеса опре- 45 деляется по соотношению

Ие с где ra,— радиус окружности вершинвитков 50 . производящего червяка.

Такое конструктивное выполнение зубьев колеса способствует приближению наружного цилиндра червяка к начальному, что позволя-. ет пятно касания витка с зубом переместить в зону верхних контактных линий, что содействует улучшению гидродинамических условий трения в передаче. Верхние контактные линии в точках контакта обеспечивают большие нормальные составляющие от величи. ны относительной скорости чем нижние, что приближает трение к жидкостному.

Конволютная винтовая поверхность, имеющая параметр удлинения, равный диаметру направляющего цилиндра, который определен по формуле

t более технологичная в изготовлении, чем другие конволютно винтовые поверхности, так как реализация ее основана на более простых уравнениях и способах нарезания и шлифования витков червяка. Образование ее в металле можно производить по двум известным в практике схемам.

По схеме нарезания эвольвентного червяка односторонним прямобочным резцом, профиль- ный угол которого отвечает равенству где ̄— профильный угол инструмента; 11 — угол подъема винтовой линии на направляющем цилиндре, связанный с делительным углом подъема витка равенством

Величина поперечной подачи:. одностороннего прямобочного резца, смещенного относительно оси заготовки на расстояние r при нарезке витков, определяется по формуле

1(. "т7, r 01 со6-(OlrCSin — -0lrC jn )

"а апов. g (.."о . rn с06- ОГсМн — Фа Гсй л

"ai где h,. — высота витка исходного червяка;

r,,г,, + т(1 — х ) — расчетный радиус вершин витков червяка; г .= г„- m(1,254-х11 — расчетный радиус

1 впадин червяка.

Расчетная толщина витка с учетом получаю щегося в процессе его нарезания утонения ,по отношению к номинальной толщине, равной половине расчетного шага Р и высотой коррекции, определяется по формуле.Р

5, --2tg1ä(þ,т ф+g, m) -r1i

Гд гв

4r>arcco6 (г,4 x,w) - Г arcsi

Г, Х,m 0 г

1 j 28020

" ""0 F27

Но схеме нарезания архимедова червяка про-. фильным двухсторонним резцом уравнение правой и левой режущих кромок в цилиндри-. ческих координатах имеет вид

5 г„ е; -tg Г;- . (f (srecos —, ;-т), 1 где Z<, r,, v — текущие ко"рдинаты системы, ° "I жестко связанной с червяком, 10

Для левой кромки резца в уравнении берут нижние знаки.

Витки червяка шлифуются чацючным щлифовальным кругом с прямолинейной образующей с установкой оси круга в плоскости, касательной к направляющему цилиндру, под углом ф скрещивания с осью червяка, равным I где а — угол между основанием и конусной частью круга.

Круг устанавливается так, что правая его сторона в правозаходном червяке касается левой грани витка, а левая сторона — правои грани витка. Для построения профильной образующей дискового или пальцевого шлифе» вального круга при одностороннем шлифовании витка координаты центров радиусов кривизны осевого профиля находят по уравнениям г (с1 г. О) 4 2 г;г г, „ ) " "6 1л ) tg ) ) гт-гт "; Р(()д 1) г 1 ) ц) где r;, Z — текущие координаты осевого профиля.

Нагрузочная способность червячной передачи превышает нагрузочную способность передач с архимедовым и эвольвентным червяком на 50 — 60 o. Предлагаемая передача имеет наиболее простую технологию изготовления червяка и .более высокий КПД, 1!28020

1128020

Составитель А. Верховский

Техред T Maтоякa Корректор М. Макснмишинец

Редактор А. Мотыль

Тираж 912 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9006/25

Филиал ППП "Патент", r. Ужпород, ул. Проектная, 4