Исходный производящий контур инструмента для формирования зубьев звездочек
INITIAL GENERATING CONTOUR FOR FORMING TEETH OF SPROCKETS

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.
1
2
3
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 r, радиус выпуклости зуба r, радиус дуги ножки зуба r, вписанный угол выпуклости зуба определены из соотношений:
1
r
r = 0,503 d;
2
r
r = 1,0 d;
3
ц
r = 1,2 Р;
вписанный угол выпуклости зуба - 15°,
r
где d - диаметр ролика цепи;
ц
Р - шаг цепи.
На фиг. 1 изображен профиль зубьев звездочек скоростных и высокоскоростных цепных передач.
На фиг. 2 изображен профиль исходного производящего контура инструментадля формирования зубьев звездочек.
Сила удара шарниров цепи о зубья звездочки определяются:
пр
где m- эквивалентная сосредоточенная масса цепи, приведенная к точке удара;
пр
С - приведенная жесткость соударяющихся систем;
у
V- 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
d<sub>r</sub>
Число зубьев звездочки
z
-
Угловой щаг
τ
τ = 360º/z
Диаметр делительной окружности
d
d = P/sin 0,5∙τ
Коэффициент высоты головки зуба
h<sub>a</sub>*
h<sub>a</sub>* = 0,25
Диаметр окружности вершин зубьев
d<sub>a</sub>
d<sub>a</sub> = d + 2⋅h<sub>a</sub>*∙P
Радиус впадины
r<sub>1</sub>
r<sub>1</sub> = 0,503∙ d<sub>r</sub>
Диаметр окружности впадин
d<sub>f</sub>
d<sub>f</sub> = d - 2∙ r<sub>1</sub>
Высота головки зуба
h<sub>a</sub>
h<sub>a</sub> = h<sub>a</sub>*∙P
Высота ножки зуба
h<sub>f</sub>
h<sub>f</sub> = 0,5(d - d<sub>f</sub>)
Высота зуба
h
h = h<sub>a</sub> + h<sub>f</sub>
Смещение центров дуг впадин
e
e = 0,015∙P
Радиус профиля рабочей части
r<sub>2</sub>
r<sub>2</sub> = (1 + 3,5/z)⋅ d<sub>r</sub>
Радиус головки зуба
r<sub>3</sub>
r<sub>3</sub> = (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 О<sub>2</sub> дуги рабочего участка профиля
a<sub>2</sub>
a<sub>2</sub> = (0,497 + 3,5/z)∙d<sub>r</sub>∙sin β
b<sub>2</sub>
b<sub>2</sub> = (0,497 + 3,5/z)∙d<sub>r</sub>∙cos β
Координаты центра О<sub>3</sub> дуги головки зуба
a<sub>3</sub>
a<sub>3</sub> = (r<sub>2 </sub>+ r<sub>3</sub>)∙sin(β+γ) - a<sub>2</sub>
b<sub>3</sub>
a<sub>3</sub> = (r<sub>2 </sub>+ r<sub>3</sub>)∙cos(β+γ) - b<sub>2</sub>
Таблица 2 - Параметры исходного производящего контура для формирования зубьев звездочек скоростных и высокоскоростных цепных передач
Наименование параметра
Обозначение
Расчетная формула
Шаг цепи
Р<sub>ц</sub>
ГОСТ 13568-75; ГОСТ 21834-76.
Диаметр элемента зацепления
d<sub>r</sub>
ГОСТ 13568-75; ГОСТ 21834-76.
Шаг основной рейки
Р
Р = 1,011⋅ Р<sub>ц</sub>;
Радиус головки зуба
r<sub>1</sub>
r<sub>1</sub> = 0,503⋅∙ d<sub>r</sub>;
Радиус выпуклости зуба
r<sub>2</sub>
r<sub>2</sub> = 1,0⋅ d<sub>r</sub>;
Высота ножки зуба
Н
Н = 0,25⋅ Р<sub>ц</sub>;
Смещение центров дуг вершины зуба
е
е = 0,015⋅ Р<sub>ц</sub>;
Радиус дуги ножки зуба
r<sub>3</sub>
r<sub>3</sub> = 1,2⋅ Р<sub>ц</sub>;
Радиус впадины
r<sub>4</sub>
<img file="00000006.jpg" he="21" wi="61" img-content="undefined" img-format="jpg" />