Зубчато-реечная передача

Зубчато-реечная передача
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для преобразования вращательного движения в поступательное, например, в системах перемещения очистных комбайнов.
Известна система подачи «Малтидрайв фирмы «Бритиш Джеффри Даймонд (Великобритания) Ю Н Семёнов, В.Г, Лукиенко, С.Н. Смирнов и др. «Бесцепные системы подачи очистных комбайнов. М., Недра, 1985, С. 47-49, движитель которой, установленный на выходном валу механизма подачи, выполнен в виде сдвоенной шестерни, причём зуб одной из них сдвинут относительно другой ровно на половину шага Шестерня входит в зацепление со сдвоенным колесом, которое находится в зацеплении со сдвоенной рейкой, вертикально расположенной с завальной стороны забойного скребкового конвейера.
Такая конструкция, помимо плавности работы движителя, обеспечиваемой за счёт уменьшения суммарного шага зацепления зубчатых колёс, обеспечивает значительное снижение контактных напряжений, как в зацеплении «шестерня-колесо, так и в зацеплении «колесо-рейка, поскольку крутящий момент, развиваемый механизмом подачи, воспринимается сдвоенными элементами движителя.
Необходимо, однако, отметить, что подобная конструкция предъявляет жёсткие требования к точности шага зацепления и сдвига профилей колёс и реек. Условия зацепления q рейками у колёс этой системы могут быть не
одинаковыми, так же как и износ, что создаст неравномерное распределение нагрузок между контактирующими элементами, а это может привести к значительному ухудшению качества работы машины в целом.
Известен зубчатый механизм Патент РФ №2134781, приоритет от 04.06.96, опубл. в Б.И. №23, 1999, МКИ Е21 С 29/02, содержащий зубчатую рейку, которая имеет прямоугольные зубья, установленную с возможностью взаимодействия с зубчатым колесом, причём расстояние от оси колеса до зуба рейки находится из определённого соотношения.
Недостатком этого механизма является то, что значительные колебания межосевого расстояния в паре колесо-рейка, характерные для движителей очистных комбайнов, неизбежно ведут к возникновению кромочного контакта, т.е. к резкому повышению контактных напряжений во взаимодействующих элементах движителя и, как следствие, к повышенному износу всего механизма в целом.
Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности работы машин, испытывающих значительные нагрузки в системе перемещения, а также на снижение изнашивания и повышения долговечности работы деталей зубчато-реечной передачи.
Сущность изобретения заключается в том, что зубчато-реечная передача включает приводную шестерню и два блока зубчатых колёс, передающих крутящий момент рейке, закреплённой на жёстком основании. Блоки зубчатых колёс установлены симметрично относительно вертикальной оси, проходящей через центр шестерни, таким образом, что меньшие колёса взаимодействуют с шестерней одноименными профилями зубьев, а большие синхронно передают крутящий момент рейке, при этом межосевое расстояние между блоками может быть найдено по зависимости:
(гцг}1 )  sin
где: гц„1, rtfr,2 -радиусы окружностей, на которых расположены центры профилей шестерни и колеса; zj - число зубьев шестерни,, принимаемое при проектировании; da7,das -- диаметры окружностей выступов колёс; k -целое число; ...20 мм - минимально допустимая величина зазора между колёсами.
Предлагаемое решение позволяет снизить контактные напряжения в паре «колесо-рейка за счёт того, что крутягций момент, передаваемый шестерней, распределяется поровну между колёсами и таким образом, не снижая величину усилия подачи, в два раза повышает ресурс заявляемой зубчатореечной передачи. Применение блоков зубчатых колёс, одно из которых взаимодействует с шестерней, а другое с рейкой, позволяет значительно упростить выбор геометрических параметров передачи, потому что при этом исключается влияние параметров пары «шестерня-колесо на параметры пары «колесо-рейка.
71
+ К,) + Д
mm
Zl
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема работы зубчато-реечной передачи, вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид сбоку.
Зубчато-реечная передача содержит ведущий вал 1, установленный в корпусе 2. На ведущем валу 1 размещена приводная шестерня 3, которая зубьями 4 взаимодействует с зубьями колёс 5 и 6, смонтированными на осях 10 и 11 соосно колёсам 7 и 8, которые синхронно передают крутящий момент исполнительному элементу (например, зубу) рейки 9.
Зубчато-реечная передача работает следующим образом. При вращении ведущего вала 1, вращение получает приводная шестерня 3, которая передаёт крутящий момент колесам 5 и 6, смонтированным на осях 10 и 11 соосно колёсам 7 и 8, синхронно взаимодействующим с рейкой 9. При этом, т.к. рейка установлена неподвижно, получает движение корпус 2 и машина начинает двигаться.
Формула изобретения
Зубчато-реечная передача, включающая приводную шестерню и два блока зубчатых колёс, передающих крутящий момент рейке, закреплённой на жёстком основании, отличающаяся тем, что блоки зубчатых колёс установлены симметрично относительно вертикальной оси, проходящей через центр шестерни, таким образом, что меньшие колёса взаимодействуют с шестерней одноименными профилями зубьев, а большие синхронно передают крутящий момент рейке, при этом межосевое расстояние между блоками может быть найдено по зависимости:
(rlpll + rv/2)-sm
где: гц„1, гц„2 - радиусы окружностей, на которых расположены центры профилей шестерни и колеса; z - число зубьев шестерни, принимаемое при проектировании; da7jdas - диаметры окружностей выступов колёс; k -целое число; Д,,...20 мм - минимально допустимая величина зазора между колёсами.
+ ( -rfa5) + Amin
V z