Перспективные направления развития зубчатых колес
Объект исследования: упругое зубчатое колесо
Результат, полученный лично авторами: разработана конструкция упругого зубчатого колеса
Проблема снижения уровня динамических нагрузок в зубчатых передачах является одной из важных в области редукторостроения.
Анализ различных конструкций зубчатых колес, их преимуществ и недостатков, позволил инженерам найти перспективное техническое решение для создания упругого зубчатого колеса (рис.1).
Рис. 1. Упругое зубчатое колесо
Особенностью конструкции упругого зубчатого колеса является ступица 1, венец с диском 2, смонтированный с возможностью поворота относительно ступицы. Цилиндрические упругие элементы 3, установленные без зазора в пазах, выполненных равномерно по окружности колеса. В диске венца выполнены внутренние выступы 7, которые с регламентированными зазорами чередуются с наружными выступами 8, выполненными на ступице. Гнезда 4 выполнены несквозными, на стыке упомянутых выступов 7 и 8 с двух торцов колеса, причем одна половина каждого гнезда 4 выполнена на внутреннем выступе 7 в диске венца 2, а другая - на наружном выступе 8 ступицы 1. Смежные наружные выступы 8 ступицы 1 и внутренние выступы 7 на диске венца 2 сопряжены по плоскости, перпендикулярной плоскости вращения колеса и проходящей через ось втулки 5, на которой соосно установлена пара цилиндрических упругих элементов 3. Все наружные выступы ступицы по высоте выполнены равноудаленными от ее центра, со сферическими поверхностями на концах, контактирующими с впадинами между внутренними выступами в диске венца 2.
К достоинствам данной конструкции по сравнению с обычными зубчатыми колесами можно отнести:
˗ снижение уровня динамических нагрузок в зубчатой передаче;
˗ пониженные контактные напряжения и уменьшенный износ поверхностей венца и ступицы;
˗ сокращение расходов при эксплуатации за счет повышения долговечности вследствие снижения износа контактирующих поверхностей венца и ступицы.
Таким образом, данное упругое зубчатое колесо по эксплуатационным характеристикам превосходит существующие зубчатые колеса других типов. Высокая износостойкость контактирующих поверхностей венца и ступицы, простой монтаж и демонтаж венца, а также возможность выполнить венец с шевронными зубьями, что увеличивает коэффициент перекрытия зубьев и повышает их долговечность, в совокупности обеспечивая снижение расходов на ремонт при эксплуатации. Снижение уровня динамических нагрузок в зубчатой передаче за счет демпфирования.
Материал поступил в редколлегию 20.04.2017
УДК 621.817
В. С. Иванов
Научный руководитель: доцент кафедры «Детали машин», к.т.н., М.А. Измеров
РАЗРАБОТКА СПОСОБА УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАТОЧНЫМ
ОТНОШЕНИЕМ ПЛАВНО РЕГУЛИРУЕМОЙ
ПЛАНЕТАРНОЙ ПЕРЕДАЧИ
Объект исследования: планетарная плавнорегулируемая передача.
Результат, полученный лично авторами: проанализированы способы управления передаточным отношением планетарной плавнорегулируемой передачи и предложены рекомендации по их практическому применению.
К приводам современных машин и механизмов в последнее время предъявляются не только требования к бесступенчатому регулированию частоты вращения вала для обеспечения комфорта и снижения динамических нагрузок, но и осуществлению этого регулирования автоматически.
Используемые в современном машиностроении плавнорегулируемые приводы основаны на гидравлических, электрических, гидромеханических и электрогидравлических передачах, а автомобильные трансмиссии – на фрикционных вариаторах, но перспективными являются передачи с составными полисекторными зубчатыми колесами (СПЗК), представителем которых является планетарная плавнорегулируемая передача (ППП) (рис. 1).
Рис.1. Планетарная плавнорегулируемая передача:
1 - ведущий вал; 2 - центральное зубчатое колесо; 3 - сателлит; 4 - водило: 5 - передача для съема вращения с сателлита; б - ведомый вал
Задача механизма управления – это создание управляющего усилия во время работы механизма для осуществления изменения передаточного отношения и удерживание его до наступления очередного сигнала. Для этого необходимо синхронно изменить положение секторов неподвижного опорного колеса и положение подвижного сателлита по отношению к кривошипу (водило), а также отрегулировать соосность в передаче для съёма вращения с сателлита.
Электромеханический механизм управления. Для управления передаточ-ным числом используем дифференциальную управляющую передачу со следующими особенностями (рис. 2):
·
 Рис. 2. Схема управления плавнорегулируемой планетарной передачей |
· z1 закреплено на ведущем валу, z2 = z1, но z2 и z7 жёстко связаны между собой и вращаются независимо от z1.
· z5 = z6, z5 неподвижно, а z6 является непосредственно управляющим звеном и может поворачиваться.
· z6 и z8 жёстко соединены между собой.
· z9 и z10 находятся на одном валу, z9 зацеплена с z8.
Тогда передаточное число управляющего механизма найдём как
Когда управление не происходит, дифференциальный механизм работает как обычный планетарный с одной степенью свободы, крутящий момент с ведущего вала идёт напрямую к сателлиту, а колёса z5, z6, z9 и z10 неподвижны, при этом колесо z7 неподвижно зацеплено с зубчатой рейкой для регулировки межосевого расстояния и вместе вращается вокруг своей оси. При подаче управляющего усилия на звено z6 начинает работать дифференциальный механизм – скорости изменяются, колёса z5, z9 и z10 начинают вращаться, и синхронно им перемещаются обе зубчатые рейки – происходит регулирование.
Выводы.
1. Передаточным отношением планетарной плавно регулируемой передачи можно управлять с помощью механизма с одним источником управляющего воздействия, в качестве которого можно использовать, например, электродвигатель.
2. Использование электромеханического привода приводит к необходимости встраивать в корпус передачи разветвляющуюся механическую систему, способную удовлетворительно решать задачу управления передаточным отношением планетарной плавно регулируемой передачи, но отличающуюся сложностью.
Материал поступил в редколлегию 20.04.2017
УДК 531.4
Е.С. Кожелева
Научный руководитель: профессор кафедры «Детали машин», д.т.н.,
В.П. Тихомиров