Исходный производящий контур инструмента для формирования зубьев звездочек
Владельцы патента RU 2748001:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» (RU)
Изобретение относится к области машиностроения. Исходный производящий контур для формирования зубьев звездочек скоростных и высокоскоростных цепных передач методом обката имеет радиус головки зуба инструмента r1, радиус выпуклости зуба r2, радиус дуги ножки зуба r3, вписанный угол выпуклости зуба определены из соотношений: r1 = 0,503 dr; r2 = 1,0 dr; r3 = 1,2 Рц; вписанный угол выпуклости зуба - 15º, где dr - диаметр ролика цепи; Рц - шаг цепи. Обеспечивается снижение ударных нагрузок при работе цепной передачи, а также повышение качества рабочего зацепления цепи. 2 ил., 2 табл.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении высокоскоростных и скоростных цепных передачах.
Известно, что формирование профиля зубьев звездочек приводных роликовых цепей с числом зубьев z ≥ 9, методом обката осуществляется инструментом, исходный производящий контур венцов звездочек соответствует параметрам, приведенным в справочнике [Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.2. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.:Машиностроение, 1980.-559с.,ил., стр.424, табл. 19]. При этом, угол профиля зуба звездочки, определяющий силу удара шарнира цепи о зуб, в момент входа в зацепление, соответствует
Недостатком указанного устройства является значительная ударная нагрузка обусловленная углом профиля.
Техническим результатом предлагаемого исходного производящего контура инструмента для формирования зубьев звездочек является снижение ударных нагрузок на 8-14%, повышение качество рабочего зацепления цепи.
Указанный технический результат достигается тем, что исходный производящий контур инструмента для формирования зубьев звездочек скоростных и высокоскоростных цепных передач методом обката, с целью уменьшения угла профиля зуба, обусловливающего снижение ударных нагрузок, радиус головки зуба инструмента r1, радиус выпуклости зуба r2, радиус дуги ножки зуба r3, вписанный угол выпуклости зуба определены из соотношений:
r1 = 0,503 dr;
r2 = 1,0 dr;
r3 = 1,2 Рц;
вписанный угол выпуклости зуба - 15°,
где dr - диаметр ролика цепи;
Рц - шаг цепи.
На фиг. 1 изображен профиль зубьев звездочек скоростных и высокоскоростных цепных передач.
На фиг. 2 изображен профиль исходного производящего контура инструмента для формирования зубьев звездочек.
Сила удара шарниров цепи о зубья звездочки определяются:
где mпр - эквивалентная сосредоточенная масса цепи, приведенная к точке удара;
Спр - приведенная жесткость соударяющихся систем;
Vу - скорость удара, направленная по нормали к поверхностям соударяющихся тел.
Нормальную составляющую скорости удара принято определять по зависимости [Воробьев Н.В. Цепные передачи. - М.: Машиностроение, 1968. - 252 с]:
где ω - угловая скорость звездочки, рад/с;
Р - шаг цепи, мм,
ξ - коэффициент скорости удара, являющийся функцией геометрических параметров звездочки,
здесь τ - угловой шаг зубьев звездочки, τ = 360°/z;
z - число зубьев звездочки;
α - угол профиля зуба.
Сопротивление усталости элементов цепи (пластин, роликов, втулок) присуще в основном скоростным и высокоскоростным передачам. Сопротивление усталости определяется уровнем действующих на детали цепи нагрузок. У высокоскоростных передач значительное влияние оказывают дополнительные динамические нагрузки, превосходящие полезную, обусловленные соударением шарниров цепи с зубьями звездочки в момент их входа в зацепление [Раскин Р.М., Кронгауз В.С., Кин Ю.Б. Цепные передачи буровых установок. - М.: Недра, 1972. 168 с].
Значение минимально допустимого значения угла профиля зуба звездочки из условий обеспечения свободного входа и выхода шарниров цепи из зацепления и обеспечения оптимального распределения нагрузки между зубьями звездочки эффективно участвующих в передаче рабочей нагрузки скоростных и высокоскоростных цепных передач, работающих в условиях непрерывной смазки (масляная ванна, циркуляционная подача смазочного материала), может быть уменьшено.
На основе проведенных исследований по определению оптимальных параметров профиля зубьев звездочек для скоростных и высокоскоростных цепных передач, работающих в закрытых условиях при условии обеспечения достаточной смазки предложен соответствующий профиль [Лисицкий И.И. Звездочка цепной передачи. Авторское свидетельство № 1525380, 1 августа 1989г.] с параметрами, приведенными в таблице 1 и на фиг. 1.
Оптимизация параметров профиля проводилась по ряду условий:
- обеспечение свободного входа шарниров цепи в зацепления с зубьями ведущей и ведомой звездочек и их выхода из зацеплений;
- обеспечение распределения передаваемой полезной нагрузки между зубьями, находящимися в зацеплении с шарнирами цепи;
- возможность осуществления зубоформирования венцов звездочек с числом зубьев z ≥ 9 прогрессивными способами, в том числе методом обката.
Предлагаемый исходный производящий контур инструмента для формирования зубьев звездочек цепных передач с параметрами исходного производящего контура представленного на фигуре 2 и в таблице 2. обеспечивает получение угла профиля зуба
Таким образом, предлагаемый исходный производящий контур инструмента для формирования зубьев позволяет уменьшить уровень шума при работе звездочек цепных передач, увеличить КПД на 3 % и снизить энергозатраты.
Таблица 1 - Параметры профиля зубьев звездочек для скоростных и высокоскоростных цепных передач
Наименование параметра | Обозначение | Расчетная формула |
Хордальный шаг | Р | ГОСТ 13568; ГОСТ 21834. |
Диаметр элемента зацепления | dr | |
Число зубьев звездочки | z | - |
Угловой щаг | τ | τ = 360º/z |
Диаметр делительной окружности | d | d = P/sin 0,5∙τ |
Коэффициент высоты головки зуба | ha* | ha* = 0,25 |
Диаметр окружности вершин зубьев | da | da = d + 2⋅ha*∙P |
Радиус впадины | r1 | r1 = 0,503∙ dr |
Диаметр окружности впадин | df | df = d - 2∙ r1 |
Высота головки зуба | ha | ha = ha*∙P |
Высота ножки зуба | hf | hf = 0,5(d - df) |
Высота зуба | h | h = ha + hf |
Смещение центров дуг впадин | e | e = 0,015∙P |
Радиус профиля рабочей части | r2 | r2 = (1 + 3,5/z)⋅ dr |
Радиус головки зуба | r3 | r3 = (0,96 – 3,8/z)⋅ P |
Половина угла впадины | β | β = 60º – 60º/z |
Центральный угол рабочей части | γ | γ = 17º – 78º/z |
Угол профиля зуба | α | α = 13° - 42°/z |
Координаты центра О2 дуги рабочего участка профиля | a2 | a2 = (0,497 + 3,5/z)∙dr∙sin β |
b2 | b2 = (0,497 + 3,5/z)∙dr∙cos β | |
Координаты центра О3 дуги головки зуба | a3 | a3 = (r2 + r3)∙sin(β+γ) - a2 |
b3 | a3 = (r2 + r3)∙cos(β+γ) - b2 |
Таблица 2 - Параметры исходного производящего контура для формирования зубьев звездочек скоростных и высокоскоростных цепных передач
Наименование параметра | Обозначение | Расчетная формула |
Шаг цепи | Рц | ГОСТ 13568-75; ГОСТ 21834-76. |
Диаметр элемента зацепления | dr | ГОСТ 13568-75; ГОСТ 21834-76. |
Шаг основной рейки | Р | Р = 1,011⋅ Рц; |
Радиус головки зуба | r1 | r1 = 0,503⋅∙ dr; |
Радиус выпуклости зуба | r2 | r2 = 1,0⋅ dr; |
Высота ножки зуба | Н | Н = 0,25⋅ Рц; |
Смещение центров дуг вершины зуба | е | е = 0,015⋅ Рц; |
Радиус дуги ножки зуба | r3 | r3 = 1,2⋅ Рц; |
Радиус впадины | r4 |
Исходный производящий контур для формирования зубьев звездочек скоростных и высокоскоростных цепных передач методом обката, отличающийся тем, что с целью уменьшения угла профиля зуба, обусловливающего снижение ударных нагрузок, радиус головки зуба инструмента r1, радиус выпуклости зуба r2, радиус дуги ножки зуба r3, вписанный угол выпуклости зуба определены из соотношений:
r1 = 0,503 dr;
r2 = 1,0 dr;
r3 = 1,2 Рц;
вписанный угол выпуклости зуба - 15º,
где dr - диаметр ролика цепи;
Рц - шаг цепи.