РЕДУКТОР

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта, а именно к приводу подвагонного генератора системы электроснабжения пассажирского вагона, включающего последовательно соединенные редуктор, карданный вал и упругую муфту.
В настоящее время при изготовлении новых пассажирских вагонов используется конический одноступенчатый редуктор с передачей крутящего момента от оси колесной пары через две резиновые муфты и полый вал. (Редуктор ВБА 32/2, производство Германия, фирма «Флендер», зубчатые колеса одноступенчатого редуктора ВБА 32/2 выполнены по ГОСТу 19325-73).
Этот редуктор содержит корпус, установленные в корпусе в подшипниках валы с размещенными на них ведущим коническим зубчатым колесом и ведомой конической зубчатой шестерней. Зубья колеса и шестерни выполнены круговыми с постоянной высотой по всей ширине зубчатого венца. (III осевая форма по терминологии ГОСТ 19326-73).
а
f
а
f
ам
fm
Образующие делительных конусов, впадин и вершин зубьев колеса и шестерни параллельны, вследствие чего углы делительных конусов δ, вершин δ, и впадин δ равны, т.е. δ=δ=δ. В продольном направлении толщина зубьев колеса и шестерни уменьшается по мере удаления от внешнего торца к внутреннему, что обусловлено геометрическими размерами зубчатых колес и зуборезной головки. Активная поверхность зубьев колеса и шестерни расположена относительно делительных конусов так, что высота головки h равна высоте активной части ножки h зуба. Профили равновысоких зубьев колеса и шестерни, нарезанные методом обкатки теоретически являются сопряженными.
Из-за отсутствия профильной локализации возможны концентрация нагрузки на вершинах и удары на входе и выходе зубьев из зацепления, вызванные неточностями изготовления и деформациями деталей редуктора.
n
n
Осевая форма используемого устройства вызывает заострение зубьев на внутреннем торце. Из-за малой толщины вершин зубьев возникает опасность их сколов. Для предотвращения этого явления изготовитель вынужден снизить высоту зубьев на всей длине до 2,1m - средний нормальный модуль. (В ГОСТ 16202-70 рекомендуется высота 2,25m). В результате уменьшились активная поверхность зубьев и коэффициент перекрытия.
am
fm
Опасность заострения зубьев шестерни вынуждает при сравнительно большом передаточном числе u=3,727 использовать отношение h/h=1 (отказываясь от смещения исходного контура зубьев), несмотря на то что этот вариант характеризуется малым значением приведенного радиуса кривизны в крайних точках активных профилей зубьев на ножке шестерни (головки колеса). Кроме того, у используемого варианта зубчатой передачи удельное скольжение в нижних точках активных профилей зубьев колеса и шестерни отличается в несколько раз, что приводит к неравномерному и интенсивному износу. Для предотвращения износа требуются более высокая твердость и чистота поверхности, большая точность формы зуба.
Технической задачей, поставленной в настоящей полезной модели является повышение надежности и долговечности зубчатой передачи редуктора и тем самым обеспечение безопасности движения транспортного средства и повышения его ресурса.
Эта задача достигается тем, что редуктор содержит корпус и установленные в корпусе в подшипниках валы с размещенными на них ведущим коническим зубчатым колесом и ведомой конической зубчатой шестерней с круговыми зубьями форма которых изменяется вдоль зубчатого венца. Зубья колеса и шестерни выполнены понижающимися в продольном
а
f
направлении от внешнего торца к внутреннему. Угол конуса вершин δ и угол конуса впадин δ зубьев колеса находятся в следующих диапазонах:
0
0
a
(δ+1)≤δ≤(δ+2),
0
0
f
(δ-330`)≤δ≤)(δ-230`)
где - δ - угол делительного конуса колеса
ам
fm
aм
fm
n
n
n
Отношение высоты головки зуба h к высоте активной части ножки h колеса в середине зубчатого венца находится в диапазоне 0,25≤h/h≤0,5. Профиль зуба шестерни выполнен с отклонением в крайних точках на головке и ножке в тело зуба от теоретически сопряженного профиля в диапазоне от 0,005m до 0,007m, где m - средний нормальный модуль.
На фиг.1 изображен продольный разрез описываемого редуктора.
На фиг.2 - продольный разрез зуба колеса
На фиг.3 - разрез А-А фиг.2 (профиль зуба колеса).
На фиг.4 - профиль зуба шестерни.
Редуктор содержит установленные в корпусе 1 в подшипниках 2 вал 3 шестерни и полый вал 4. На валах размещены конические зубчатое колесо 5 и шестерня 6, находящиеся в зацеплении.
Редуктор установлен на оси колесной пары. Крутящий момент от оси передается через эластичное цельное кольцо 7 на полый вал 4, на фланце которого крепится коническое зубчатое колесо 5 в зацеплении с конической шестерней 6.
n
Высота зубьев шестерни и колеса в середине зубчатого венца принята стандартной равной 2,25m что позволило по сравнению с используемой конструкцией шестеренной передачи увеличить площадь активных поверхностей зубьев на 7%. В то же время понижение высоты зубьев на внутреннем и увеличение на внешнем торцах обеспечило по всей ширине зубчатого венца одинаковую толщину зубьев на поверхности вершин. Такая форма исключает опасность заострения и сколов вершин зубьев даже при
увеличении высоты головки зуба шестерни по сравнению с высотой ножки зуба.
Рациональное соотношение высот головок и ножек зубьев за счет смещения исходного контура привело к увеличению приведенных радиусов кривизны активных профилей, а также выравниванию (в крайних точках профилей зубьев шестерни и колеса) и уменьшению наибольшего удельного скольжения сопряженных зубьев. В результате снижаются контактные напряжения и удельная мощность трения, что существенно уменьшает интенсивность изнашивания.
На фиг.4 сплошной линией показано отклонение фактического профиля от теоретического, которое при понижающихся зубьях сравнительно просто обеспечивается специальной наладкой зуборезного станка. Профильная локализация контакта снижает удары зубьев на входе и выходе зубьев из зацепления и препятствует концентрации нагрузки на вершинах зубьев.
Рациональная геометрия поверхностей зубьев способствует благоприятным условиям работы подшипников, исключает смещение усилий к кромкам зуба и значительно увеличивает износостойкость зубчатой передачи. Повышается надежность и долговечность зубчатой передачи редуктора, обеспечивается безопасность движения транспортного средства и повышается его ресурс.