ЗУБЧАТАЯ РОЛИКОВАЯ ПЕРЕДАЧА

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к зубчатым роликовым передачам.
Известна цилиндрическая зубчато-роликовая передача (авторское свидетельство №1446390, МКИ F16Н 1/24, 1988 г.), образованная на базе производящей рейки, состоящая из зубчатых колес с круговыми профилями впадин арочных зубьев, тороидальных роликов-зубьев и упругого или жесткого кольца, охватывающего ролики-зубья в среднем сечении несущего колеса. В случае применения упругого кольца производят симметричную ориентацию роликов-зубьев. Однако использовать упругое кольцо в зубчато-роликовой передаче можно лишь при небольших окружных скоростях (до 5 м/с). Кроме того, уровень шума и вибраций передачи при симметричной ориентации роликов-зубьев выше, чем при ориентации роликов-зубьев на вход в зацепление.
Недостатком конструкции зубчатой роликовой передачи с жестким кольцом (в которой производят ориентацию роликов-зубьев на вход в зацепление) являются узлы крепления роликов-зубьев, состоящие из резиновых вставок, установленных в пазах торцовых сепараторов. Ввиду того, что ролики-зубья во время вращения колес совершают колебательные движения, резиновые вставки непрерывно деформируются и перестают выполнять функцию ориентации роликов-зубьев на вход в зацепление, что приводит к увеличению шума, вибрации, ударным нагрузкам и, в конечном итоге, снижению долговечности передачи.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой конструкции является зубчатая роликовая передача (патент №178007 МКИ F16Н 1/24, 2018 г.) образованная на базе производящей рейки, состоящая из зубчатых колес с круговыми профилями впадин арочных зубьев, тороидальных роликов-зубьев, жесткого кольца, охватывающего ролики-зубья в среднем сечении несущего колеса и пружинных колец, охватывающих концы роликов-зубьев.
Недостатком указанной конструкции зубчатой роликовой передачи являются узлы крепления роликов-зубьев, состоящие из пружинных колец, установленных в проточках роликов-зубьев, выполненных на его концах. Как известно, для увеличения нагрузочной способности передачи необходимо стремиться к увеличению коэффициента перекрытия. Причем, чем больше коэффициент перекрытия, тем больше точек контакта, расположенных на поверхностях двух соседних арочных впадин и двух роликов-зубьев одновременно находится в зацеплении. При коэффициенте перекрытия больше 1, в тот момент, когда вершина тороидального ролика-зуба прижата к дну арочной впадины, его концы находятся на максимальном расстоянии от дна арочной впадины, приподнимая при этом пружинное кольцо, что приводит к образованию зазора между пружинным кольцом и вступившими в контакт концами последующего тороидального ролика-зуба. Это обстоятельство влечет за собой увеличение шума, вибрации, ударных нагрузок и, в конечном итоге, снижение долговечности передачи.
Техническая задача полезной модели состоит в увеличении долговечности зубчатой роликовой передачи, если нет необходимости ее работы при реверсе.
В предлагаемой передаче, образованной на базе производящей рейки, предусмотрена возможность крепления концов ролика-зуба с помощью постоянных кольцевых магнитов, закрепленных на торцовых плоскостях несущего колеса, которые все время ориентируют каждый ролик-зуб на вход в зацепление независимо друг от друга. При этом отпадает необходимость в пружинных кольцах, расположенных в проточках зубьев-роликов.
Технический результат заключается в повышении плавности работы передачи, снижении шума, увеличении ее долговечности, если нет необходимости ее работы при реверсе.
Пример реализации полезной модели иллюстрируется чертежами.
На фигуре 1 представлено наглядное изображение зубчатой роликовой передачи, показывающее расположение элементов передачи при вращении несущего колеса против часовой стрелки; на фигуре 2 - наглядное изображение ведомого (несущего) колеса с четвертью выреза; на фигуре 3 - вид спереди; на фигуре 4 - разрез А-А.
Зубчатая роликовая передача состоит из ведущего колеса 1, выполненного с арочными зубьями, имеющего круговой профиль в нормальном сечении, ведомого (несущего) колеса 2 с аналогичными арочными зубьями. В арочные впадины несущего колеса 2 установлены тороидальные ролики-зубья 3. На торцовых плоскостях колеса 2 закреплены постоянные кольцевые магниты 4. В среднем по ширине сечения зубчатого венца колеса 2 расположено жесткое кольцо 5. Внутренний диаметр кольца берется с учетом максимального отклонения вершины тороидального ролика-зуба от начального цилиндра несущего колеса 2 в среднем по ширине сечения зубчатого венца. На колесе 1 имеется кольцевая канавка 6, в которой, в зоне зацепления колес 1 и 2, расположено жесткое кольцо 5.
В заявляемой передаче, как и у прототипа, реализуется вариант зацепления Новикова, так как диаметр тороидального ролика-зуба может быть выбран меньшим, чем диаметр впадины с круговым профилем в нормальном сечении, расположенной между арочными зубьями передачи.
Работает передача следующим образом.
1
1
2
2
3
3
При вращении несущего колеса 2 против часовой стрелки за счет арочной формы зубьев образуются две симметричные точки контакта (фиг. 2), которые движутся с ускорением от торцов колес 1 и 2 к среднему по ширине сечению зубчатого венца (aв, ав, ав). В процессе работы передачи арочные поверхности зубьев колес 1 и 2 перекатываются по тороидальной поверхности роликов-зубьев 3, благодаря кольцевой канавке 6, выполненной под кольцо 5.
За один оборот несущего колеса 2 тороидальные ролики-зубья 3 производят движение следующим образом.
Во время, когда ролик-зуб 3 находится вне зоны зацепления, он вращается вместе с несущим колесом 2 вокруг его оси. Удерживается ролик-зуб в арочной впадине между зубьями за счет двух постоянных кольцевых магнитов 4, расположенных на буртиках в торцовых плоскостях несущего колеса 2 и жесткого кольца 5, которое компенсирует действующую на ролик-зуб центробежную силу. При этом отпадает необходимость установки пружинных колец для крепления роликов-зубьев на торцовых плоскостях несущего колеса, поскольку симметричное распределение нагрузки (наличие двух симметрично расположенных площадок контакта) за счет арочной формы зубьев приводит к отсутствию осевых усилий в зацеплении и возможности самоустановки роликов-зубьев относительно среднего по ширине сечения зубчатого венца несущего колеса, что позволяет компенсировать погрешности изготовления и монтажа колес. Ролик-зуб находится в устойчивом равновесном состоянии. Благодаря действию постоянных кольцевых магнитов при коэффициенте перекрытия больше 1, в зону зацепления ролик-зуб 3 попадает постоянно прижатым своими концами к дну арочных впадин между зубьями несущего колеса 2, а вершина ролика-зуба в этот момент находится на максимальном расстоянии от начального цилиндра несущего колеса 2, за счет чего снижается шум, повышается плавность работы передачи и увеличивается ее долговечность.
Устройство может найти применение в механизмах горнорудной промышленности, в подъемно-транспортном оборудовании, в передачах открытого типа, работающих в условиях загрязненной среды, в зубчатых передачах, которые работают с частыми кратковременными перегрузками.