Способ отделки зубчатых колес

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к изготовлению зубчатых передач. Сущность способа отделки зубчатых колес заключается в том, что при создании перекоса оси обрабатываемого зубчатого колеса путем поворота эксцентриковых втулок в подшипниковых узлах вала в противоположные стороны и поддержания номинального межосевого расстояния путем поворота в одну сторону на тот же угол эксцентриковых втулок в подшипниковых узлах вала с обкатным колесом происходит локализация контакта зубьев у торцовых поверхностей. В условиях обката в этих местах происходит интенсивный приработочный износ зубьев обрабатываемого колеса, так как оно имеет меньшую твердость, чем обкатное колесо. В результате достигается бочкообразная форма зубьев - продольная модификация. Угол поворота эксцентриковых втулок определяется конструктивными размерами и величиной модификации. Предлагаемый способ отделки зубчатых колес не требует специального оборудования и позволяет производить модификацию зубьев в условиях ремонтно-механического производства. 6 ил.

Изобретение относится к области изготовления зубчатых передач и может быть использовано при их технологической отделке, преимущественно в условиях ремонтно-механического производства.

Известен способ отделки зубчатых колее с продольной модификацией зубьев путем упругого поджатия режущего инструмента к зубчатому колесу по заданному закону, причем усилие упругого поджатия направляют радиально к оси зубчатого колеса (см.а.с. N 402434, B 23 Р 19/02).

Недостатком известного способа является необходимость наличия специального оборудования, а также невозможность изготовления копира, имеющего радиус кривизны, соответствующий радиусу кривизны кривой естественной модификации. Это снижает несущую способность и надежность реальной зубчатой передачи, характеризующейся наличием перекосов и несоосности зубчатых колес.

Известен способ приработки сопряженной пары зубчатых колес обкаткой, при которой определяют пятно контакта зубьев под нагрузкой, после чего осуществляют направленный съем металла с боковых поверхностей зубьев принудительно перемещаемым инструментом непосредственно в рабочем корпусе передачи (а.с. N 452451, B 23 Р 19/02).

Известен способ притирки сопряженной пары зубчатых колес, заключающийся в том, что в процессе окончательной притирки осуществляют непрерывный по длине зубьев контроль температуры в зоне зацепления парных колес и в зависимости от степени нагретости различных участков изменяют нагрузку между зубьями притира и соответствующими участками притираемого колеса, производя дополнительный направленный съем металла, пропорциональный температуре этого участка (а.с. N 582071, B 23 F 19/02).

Недостатком вышеуказанных способов является сложность их технического осуществления, а также невозможность получения кривой, описывающей бочкообразность зуба, соответствующей кривой естественной модификации, что снижает несущую способность и надежность зубчатой передачи.

Известен способ приработки сопряженной пары цилиндрических зубчатых колес в условиях обката под рабочей нагрузкой путем сообщения дополнительного вращения вокруг оси, непараллельной осям прирабатываемых колес (а.с. N 916156, B 23 F 19/02).

Недостатком данного способа является отсутствие возможности получения требуемой бочкообразной модификации зубьев, т. к. перекос валов зубчатых колес определяется величиной радиальных зазоров и деформацией подшипников. Таким образом, в известном устройстве можно получить бочкообразную модификацию, не поддающуюся расчету и прогнозированию, путем проб. В то же время при различном расположении зубчатых колес относительно опор (консольное, несимметричное) при недостаточной жесткости валов, при различных режимах эксплуатации для обеспечения несущей способности и надежности зубчатой передачи требуется различная величина модификации.

Наиболее близким по техническому решению является способ отделки зубчатых колес в условиях обката в корпусе редуктора на эксцентриковых втулках ( Кокичев В.Н. Зубоотделочные станки. Судпромгиз, 1960, с. 30-32).

Недостаткам данного способа является то, что при отделке зубчатых колес эксцентриковые втулки служат только для изменения межосевого расстояния с целью избежания стекания металла на ведомом зубчатом колесе от впадины и вершины зуба к полюсной линии, на ведущем колесе от полюсной линии к вершине зуба и к его впадине, и не обеспечивают возможность получения бочкообразной формы зуба в процессе обкатки.

Задачей изобретения является разработка способа отделки зубчатого колеса путем обкатки в редукторе с эксцентриковыми втулками для получения продольной модификации зуба.

Техническим результатом изобретения является получение бочкообразной формы зуба, описанной кривой естественной модификации, характеризующейся максимальным радиусом кривизны в средней части зубчатого венца и минимальным радиусом кривизны у торцов. Такая кривая модификации зуба обеспечивает повышение несущей способности и надежности зубчатой передачи, работающей в условиях перекоса и несоосности, характерных для реальных зубчатых передач.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе отделки зубчатых колес с продольной модификацией зубьев в условиях обкатки в редукторе с эксцентриковыми втулками эксцентриковым втулкам одного из валов сообщают поворот на угол , а эксцентриковым втулкам другого вала поворот в противоположные стороны на тот же угол ,,, определяемый по формуле где - угол поворота эксцентриковых втулок, a расстояние между опорами водой, D- величина модификации, j зазор в зубчатой паре, в ширина зубчатого венца, е эксцентриситет втулки.

Такой поворот эксцентриковых втулок позволяет получить перекос обрабатываемого колеса относительного обкатного колеса. Это приводит к локализации контакта у торцов зубчатых колес, что сопровождается интенсивным приработочным износом рабочих поверхностей зубьев обрабатываемого колеса, имеющего меньшую твердость по сравнению с обкатным колесом. Перекос оси обрабатываемого колеса создается постепенно по мере приработочного износа. Такая обработка приводит к тому, что радиус кривизны бочкообразности по длине зуба имеет разную величину максимальную в середине и минимальную у торцов. Таким образом получается кривая, близкая к кривой естественной модификации, что позволяет повысить несущую способность и надежность зубчатой передачи.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающей поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, это заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителям техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ поясняется чертежами, где: на фиг. 1 представлена схема обкатки; на фиг. 2 схема изменения положения осей валов при повороте эксцентриковых втулок; на фиг. 3 поперечное сечение поделительной окружности зубьев пары после отделки при номинальном положении осей валов; на фиг. 4 - положение зубьев обрабатываемого колеса при перемещении конца вала на величину "С"; на фиг. 5 полученная бочкообразная модификация зуба; на фиг. 6 форма радиуса кривизны при применении копира с постоянным радиусом кривизны R-Rconst и радиуса кривизны естественной кривой модификации.

Отделку зубчатого колеса 1 осуществляют в условиях обката под нагрузкой. Для этого обрабатываемое колесо 1 и обкатное колесо 2, твердость зубьев которого значительно превышает твердость зубьев обрабатываемого колеса, устанавливают в редуктор 3 и с помощью муфт 4 и 5, способных обеспечить работоспособность при наличии радиального биения и перекоса валов, соединяют одно колесо с электродвигателем 6, а другие с тормозом 7. Валы 8 и 9 с подшипниками 10, 11 и 12, 13 устанавливают в эксцентриковые втулки 14, 15 и 16, 17, при этом эксцентриситет "е" втулок 14, 15 и 16, 17 одинаков и расположен в горизонтальной плоскости с одной стороны от осей валов (в данном случае с левой, если смотреть со стороны электродвигателя 6). Эксцентриковые втулки 14, 15 и 16, 17 установлены в корпус редуктора 3 с возможностью осевого поворота. Зубчатые колеса расположены симметрично относительно подшипников, расстояние между которыми равно а".

После приработки зубчатого колеса при номинальном взаимном положении осей зубчатых колес и достижения требуемого суммарного пятна контакта, эксцентриковым втулкам 16, 17 сообщают поворот на угол v,, втулке 14 на тот же угол ,, а втулке 15 на угол -..

Поворот втулок 14 и 15 осуществляют постепенно, по мере приработанного боточного износам, который наиболее интенсивно будет происходить на участке l.

Если принять, что расстояние между подшипниковыми опорами равно "а", зубчатые колеса расположены симметрично относительно опор, то перекос оси вала, а следовательно, и зубчатого колеса на угол возможен при перемещении конца вала на величину С. Учитывая, что угол a имеет малые значения, принимаем D=.. Тогда из подобия треугольников ОАВ и О'А'В' справедливо соотношение откуда
где a расстояние между опорами валов,
величина модификации,
j зазор в зубчатой паре,
в ширина зубчатого венца.

С другой стороны
C = esin, (2)
где e величина эксцентриситета втулки,
угол поворота втулки.

Из зависимoстей (1) и (2) получаем
Отделка зубьев эубчатого колеса 1 с противоположных сторон у разных торцов закончена при повороте втулки 14 на угол ,, втулки 15 на угол - -..

Для полной обработки зубьев необходимо осуществить поворот втулок 14 и 15 в противоположные стороны от исходного положения на ту же величину угла ...

Предлагаемый способ позволяет получать величину требуемой модификации зубьев в зависимости от конструктивных особенностей зубчатой передачи и конкретных условий эксплуатации.

При использовании эксцентриковых втулок с различной величиной эксцентриситета е возможно данным способом производить модификацию широкой гаммы зубчатых колес.

Отделка зубчатых колес с продольной модификацией зубьев может осуществляться и без нагрузки. В этом случае время отделки увеличивается.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
средство, включающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, в частности, при производстве зубчатых колес:
для заявленного изобретения в том виде, как оно характеризуется в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеизложенных в заявке средств и методов,
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Способ отделки зубчатых колес в условиях обката в редукторе, подшипниковые узлы валов которого устанавливают в эксцентриковых втулках, отличающийся тем, что эксцентриковым втулкам одного из валов сообщают поворот на угол , а эксцентриковым втулкам другого вала сообщают поворот в противоположные стороны на ту же величину угла v, значение которого определяют по формуле

где а расстояние между опорами валов,
величина модификации,
jn зазор в зацеплении,
b ширина зубчатого венца,
e эксцентриситет втулки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6