Деталь с чередующимися впадинами и выступами

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii)-868191,:,(й)тт!. .ФГ. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0301,80 (21) 2861851/25-28 (51)М. Кл. с присоединением заявки k9—

16 Н 1/02

F 16 Н 55/00 (c3) Приоритет—

Государственный комнтет

СССР ло делам нзобретеннй н открытнй

Опубликоваио 300981. Бюллетень йо 36

Дата опубликования описания 30098 l (53) УДК 621. 833 (088. S) С.Н. Галченко, Г. А. Журавлев, P. Б. Иофйс, E.Ä. Кола. йъ =

И. A.Ëåâèí и В. М. Смиллер

4 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ДЕТАЛЬ С ЧЕРЕДУЮЩИМИСЯ ВПАДИНАМИ

И ВЫСТУПАМИ

Изобретение относится к машиностроению и может быть .использовано при проектировании нагруженных преимущественно в одном направлении деталей, выступы которых в процессе рабо,ты приобретают продольное перемещение.

Известна конструкция переключаемых шестерен коробок передач, в которых зубья шестерен выполнены с закругленными торцами выступов $13 .

Недост атком этой конструкции яВляется то, что форма поверхности закругленных торцов не учитывает, что зубья таких передач могут быть нагружены преимущественно в одном нап- 15 равлении и что поверхности торцов после соударения имеют вполне определенное относительное движение. В результате, при переключениях возрастают динамические нагрузки, увели чивается путь трения контактирующих поверхностей, которые вначале изиа» шиваются до состояния, соответствующего несопряженности торцов, вдоль поверхности трения, которая находится преимущественно на стороне, t1poтивоположной соударению. Так как в торцах, обычно подвергаемых цементации и термообработке, поверхность естественного износа от повторяю-шихся включений, соответ ствующих примерно 40-80% ф-. ктического ресурса включений, со стороны, противоI положной соударению, значительно отличается от первоначальной поверхности торцов, то дальнейший износ торцов, лишенных цементованного слоя, протекает катастрофически быстро, что приводит к разрушению передачи.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является деталь с чередующимися впадинами и выступами, у которой суммарная высота каждого выступа и тела детали под выступом меньше, или равна полной высоте выступа и больше или равна рабочей высоте выступа и плавно увеличивается по мере удаления от торцов, имеющая плавно сужающиеся продольные канавки во впадинах, выполненные на всю высоту тела детали под впадинами (21 .

Недостатком описанной детали является то, что в случае нагружения преимущественно в одном направлении при значительных ударных нагрузках может сохраняться опасность излома зуба с торца у.скругленного дна канавки. Кроме того, для укаэанного случая нагружения необходимо учитывать

868191 несимметричность поверхности зубьев, получаемых в результате их износа при повторных включениях.

Цель изобретения - повышение нагрузочной способности при нагружении преимущественно в одном направлении ° укаэанная цель достигается тем, что продольные канавки выполнены несимметричными относительно продольных осей впадин;. угол сужения края канавки со стороны соударения меньше угла сужения канавки с противоположной стороны g äð, и величи ны этих углов выбраны в пределах:

0 4 Кр (0,4К; 0,4К /< <0,8К, (1) где К = агссд();

Q, 1

Ь вЂ” ширина впадины по нижней границе активной части выс тупа;

Ь„ - расстояние от торцов до торца тела обода;

bg глубина продольной канавки от торцов, а торцовые поверхности выступов со стороны включения, выполнены скошенными и расположены от поверхности естественного износа на расстоянии выбранном в диапазоне Oc<(0,15h, где h — вы сот а выступа, каждая линия пересечения продольной средней плоскости выступа и скошенной торцовой поверхности выступа расположена к торцовой плоскости у основания выступа под углом g<, находящимся в пре- о делах 5<)„ < <50, а каждая линия пересечения скошенных торцовых поверхL ностей выступов ллоскостью, перпендикулярной к средней плоскости выступа со стороны, противоположной соударению, .расположена к торцовой плоскости под углом у, находящимся а пределах 2о < 1 20 >

На фнг. 1 показана проекция обода детали (переключаемой .шестерни) на плоскость, параллельную осевой плоскости; на фиг. 2 - разрез A-А на фиг.1 {плоскость сечения проходит через ось симметрии выступа без учета торцов); на фиг. 3 схема нагружения торца в момент удара.

Деталь с чередующимися впадинами и выступами содержит. продольные канавки а„, а1, а8 (фиг.1), выполненные несимметричными относительно продольных осей впадин, угол сужения края .канавки со стороны соударения ур меньше угла сужения .канавки с противоположной стороны р „р и величины этих углов выбраны в пределаХ, установленных зависимостями (1).

Торцовые поверхности Пи выступов со стороны включения выполнены скошенными (на фиг. 1 в проекции описаны линией cdef)и расположены от

C поверхности естественного износа на величину Ф, выбранную в диапазоне

0 < d 0,15 h, где h - высота выс- тупа (фиг. 2 ) .

Каждая линия 1„(фиг. 2) пересе- чения продольной средней плоскости выступа П (фиг.1) и скошенной торцоg вой поверхности выступа расположена в торцовой плоскости Т (фиг. 2) у основания выступа под углом у„, находящимся в пределах 5ос g„ 50, а каждая линия L (фиг. 1) йересечения скошенных торцовых поверхностей выступов плоскостью, перпендикулярной к средней плоскости выступа со стороны, противоположной соударению, расположена к торцовой плоскости Т под углом у1, находящимся в пределах

2 Фq с 20 (фиг. 1).

На фиг. 3, соответствующей увеличению торцовой части фиг.1, дано симметричное {конструкция К„, показанная пунктиром) и соответствующее

20 изобретению (конструкция K ) выполнение канавки а а, а> и схема нагружения торца в момент удара (линейная скорость торцов имеет направление Ч (фиг. 1) .

25 Возможны 3 случая приложения силы а в точке 8 торца, когда линия действия Q: 1) проходит ниже дна канавки а,, а а — сила ф.,; 2) пересекает точку а — сила Q ; 3) проходит выше а q (сила ЯЗ) .

Задача определения напряженно-деформированного состояния носит существенно пространственный характер, к тому.же она динамическая.

Рассмотрим ее в первом приближении как плоскую статическую, причем на развертке обода, соответствующей фиг. 3, где штрихом отмечены буквенные обозначения, относящиеся к конструкции K„.

40 В случаях 1, 2, 3 опасные растяги- вающие напряжения возникают в точке, близкой к С. В случае 1 ширина опасного сечения L соизмерима с длиной обода, поэтому растягивающие напря4 жения незначительны, в случае 3 эта ширина равна Р, а случай 2 является предельным, при переходе от которого к случаю 3 резко возрастают растягивающие напряжения.

На фиг. 3 видно, что случай 3 скорее наступит у конструкции К (его предельное положение ф ), при большем угле.у, чем у конструкции К1, Для больших углов у, соответствующих случаю 3, силу g, можно разложить pro двум направлениям: совпадающеМУ с Ц

{или Ц для конструкции К ) и взаимно перпендикулярному Р (или, Р ) .

Иэ фиг. 3 видно, что ФЗ аP), а. также: их проекции, создающие изгйбаю60 щий момент, 5 и . Осталось показать, что для плеча Н, на котором приложена сила 1 (или Kg u H ) выполняется условие Н 4 Н . Последнее поЛучается из того известного условия, 65 что точка Й, приложения иэгибакицего

868191 момента от K лежит на пересечении линии действия Q и оси симметрии выступа, имеющего два концентратора напряжений в районе точек

С и а, которую можно рассмат«: ривать лежащей примерно посере-. дине agC для конструкции К ось симметрии jj-jj и видно, что Н с H .

Технико-экономический эффект предлагаемого изобретения определяется увеличением долговечности переключаемых деталей с впадинами и выступами примерно в 3-4 раза.

Формула изобретения

Деталь с чередующимися впадинами и выступами, у которой суммарная высота каждого выступа и тела детали под выступом меньше или равна полной высоте выступа и больше или равна рабочей высоте выступа и плавно увеличивается по мере удаления. от торцов, имеющая плавно сужающиеся продольнйе канавки во впади нах, выполненные на всю высоту тела детали под впадинами, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения нагрузочной способности при нагружении преимущественно.в одном, направлении, продольные каНавки выполнены несимметричными относительно продольных осей впадин, угол суже,ния края канавки со стороны соударения Я р меньше угла сужения канавки с противоположной стороны „, и величины этих углов выбраны в пределах:

0 4у с0,4К; О, 4К Cf ф0,8К где К з 9 Ь - Ь

Ь ф

Ь вЂ” ширина впадины по нижней границе активной части выступа;

Ь„- расстояние от торцов до тор. ца тела ободами

1Î b -. глубина продольной канавки от торцов, а торцовые поверхности выступов со стороны включения выполнены скошенными и расположены от поверхности естественного износа на рассТоянии выбранном в диапазоне ОсФ< 0,15h, где h — высота выступа, каждая линия пересечения продольной средней плоскости выступа и скошенной торцовой поверхности выступа расположена к торцовой плоскости у основания выев тупа под углом f„,находящимся в пределах 5 «g„6 5Р, а каждая линия пересения скошенных торцовых поверхностей выступов плоскостью, перпен25 дикулярной к средней плоскости выступа со стороны, противоположной со-, ударению, расположена к торцовой плоскости под углом, находящимся в пределах 2 с 1 20 .

30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Азаревич Г.М. Выбор рациональной формы закругления торцов зубьев зубчатых колес. - "Станки и инструмен35 ты", 1956, 9 10, с. 1с, 2. Авторское свидетельство СССР

;.по заявке Р 2643309/25-28, кл. j. 16 Н 1/02, 1978 (прототип}.

8б8191

Ф.з

Составитель A. Верховский

Техред Ж,Кастелевич Корректор М. Коста

Редактор М. Ткач

Филиал ЙПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Эакаэ 82 80/4 3 Тираж 1009 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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