Зубчатоременная передача

Е - МОДУЛЬ УПРУГОСТИ ПрИ ПОПЗРСЧНОМ растяжении рСМНЯ Р - площадь ПОПСРСЧНОГО СЕЧЕНИЯ РЕМНЯ.(56) 1. Иосилевич Г.Б. Детали машин. - М. Машиностроение, 1988. - С. 368, рис. 12.15. 2. Рекламно-техническое описание фирмы МЮЬСО (Германия), 1998. - С. 4 (прототип).Полезная модель относится к машиностроению, в частности к механическим передачам мощности посредством гибкой связи, и может быть использована в разнообразных приводах технологического оборудования, промышленной и бытовой техники.Известна зубчатоременная передача стандартного типа, содержащая прямозубые шкивы с ребордами и прямозубый зубчатый ремень, охватывающий шкивы и содержащий спирально навитый кордшнур (тросы) 1. Недостатком такой передачи является ее сравнительно низкая долговечность, обусловленная, в основном, двумя причинами.Во-первых, из-за спиральной навивки тросов в ремне во время работы последнего возникает осевая составляющая сил натяжения, стремящаяся сдвинуть ремень вдоль зубьев шкивов. При отсутствии реборд происходит спадание ремня со шкивов а при наличии реборд наблюдается трение боковой (торцевой) поверхности ремня о реборды. При этом ремень нагревается, а со временем происходит И уменьшение его ширины, сопровождающееся распределением окружных сил на остающееся сечение. Оба этих фактора - нагрев и боковой износ -отрицательно влияют на долговечность ремня.Во-вторых, анализируя процесс входа в зацепление зубьев ремня с зубьями шкива,можно сделать вывод о налигши ударных эффектов при входе в зацепление. Действительно, зуб ремня в момент касания с зубом шкива взаимодействует по всей своей рабочей ширине Ь. Возникающие ударные импульсы разрушают как сами зубья, так и воспринимающий их кордшнур ремня. Это также негативно сказывается на долговечности зубчатого ремня и передачи в целом.Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому техническому решению является зубчатоременная передача с продольной линией зубьев ремня И шкивов, описанной в виде дуги окружности 2.Очевидно, что зубчатоременная передача, имеющая зубья, продольная линия которых описана дугой окружности, не будет нуждаться в ребордах, так как возникающая осевая сила будет восприниматься наклонными зубьями шкива. Таким образом, исключается истирание торцев ремня о шкивы. Вход зубьев ремня в зацепление с зубьями шкива будет плавным, что также обеспечит повышенные показатели долговечности передачи.Недостатком такой зубчатоременной передачи является неравномерное распределение передаваемого окружного усилия Р, по ширине зубьев ремня в зацеплении со шкивами. Причиной такого неравномерного распределения является деформируемость ремня в поперечном (по отношению к шкивам - в осевом) направлении. Анализ силового взаимодействия зубьев на дугах обхвата свидетельствует о том, что из-за криволинейной формы зубьев будет наблюдаться разложение окружной силы на тангенциальную и осевую Р, составляющие, при этом по мере увеличения кривизны зуба и приближения к его свободному торцу величина Р, возрастает (см. фиг. 3). Деформации ремня в продольном направлениипрепятствует кордшнур, в то время как деформация ремня в поперечном (осевом) направлении определяется величиной модуля упругости его эластомера (резины, полиуретана),который в 2012 О раз меньше модуля упругости кордшнура. Таким образом, в результатеповышенной податливости зубьев ремня в осевом направлении будет наблюдаться концентрация осевых сил либо в центральной плоскости ремня, либо у его торцев. Это предопределяет недостаточный уровень долговечности ремня. Для предотвращения возникновения концентрации напряжений целесообразно изменить конфигурацию зубьев шкивовтаким образом, чтобы в деформированном состоянии форма зубьев ремня была адекватной форме зубьев шкивов.Задача, решаемая ПОЛСЗНОЙ МОДСЛЬЮ, заклкчается В ПОВЬПЦСНИИ ДОЛГОВСЧНОСТИ зубча тоременной передачи с зубьями, продольная линия которых описана в виде дуги окружности, Задача решается тем, что в зубчатоременной передаче, содержащей шкивы и охватывающий их зубчатый ремень, продольная линия зубьев которых описана в виде дуги окружности, образующей выпуклые и вогнутые стороны зубьев, радиусы зубьев шкивов,взаимодействующих соответственно с вогнутой стороной зуба ремня, увеличены до значения Кд, а взаимодействующих с выпуклой стороной зуба ремня уменьшены до значенияК по сравнению с радиусом дуги окружности зубьев ремня К, при этом значения 111 и К 2 определяются по зависимостямгде 3 агс 51 п Вр/2 К Вр - ширина ремня В, 2 агсст 3 Зп 1 р А К(1 сов В) К 51116 А В 2 агсст 3 ,2 к(1- сов в) где А - поперечная деформация ремня А Лак На сов В,ЕРЕ - модуль упругости при поперечном растяженииР - площадь поперечного сечения ремня.При проведении сопоставительного анализа отобранных конструкций зубчатоременнь 1 х передач признаков, сходных с заявленными, не обнаружено. Следовательно, предложенное техническое решение - зубчатоременная передача - обладает существенньши отличиями.Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, гдеФиг. 1 - общий вид зубчатоременной передачифиг. 3 - схема распределения усилий и деформаций зубьев ремня на ведущем и ведомом шкивах зубчатоременной передачифиг. 4 - геометрические соотношения при поперечном растяжении зубчатого ремня на шкивахфиг. 5 - геометрические соотношения при поперечном сжатии зубчатого ремня на шкивах.Зубчатоременная передача содержит ведущий 1 и ведомый 2 шкивы с дуговьпии зубьями 3, 4, а также охватывающий их зубчатый ремень 5 с зубьями 6, образующий ведущую 7 и ведомую 8 ветви. Между боковыми поверхностями зубьев 3, 4 шкивов и зубьями 5 ремня, как и в стандартном исполнении, предусмотрены тангенциальные зазоры 9.При работе передачи передача мощности (или окружного усилия) от ведущего шкива 1 к ведомому 2 осуществляется посредством зубчатого ремня 5 путем зацепления его зубьев 6 с зубьями 3, 4 ведущего 1 и ведомого 2 шкивов. Наличие зазоров 9 обеспечивает при этом беспрепятственное проникновение зубьев ремня 6 в межзубые впадины шкивов.Исполнение зубьев ремня 6 в виде дуг окружностей радиусом К вызывает появлениена их боковых гранях, контактирующих с соответствующими боковыми гранями, зубьев шкивов как окружных, так и осевых сип. При этом особенности функционирования пере дачи ПРИВОДЯТ К ТОМу, ЧТО вьшуклая ПОВСрХНОСТЬ зуба шкива ВЫЗЬЕВЗСТ растяжение зубаремня, сопровождающееся увеличением его цшрины на величину 2 А, распрямлением дуги зуба ремня с увеличением ее радиуса с К до К. Наоборот, вогнутая сторона зуба шкива приводит к сжатию зуба ремня с соответствующим уменьшением К до К 2. Таким образом, для компенсации действия осевых сил целесообразно изменить радиусы дуг окружностей зубьев шкивов до значений К 1 и Кд, приобретаемых зубьями ремня под действием передаваемой окружной силы.Определим абсолютные значения деформации и искажения дугового профиля зубьев ремня. Можно Доказать, что при осевом перемещении конца идеальной дуги радиуса К на величину А (фиг. 3) получаемая вновь конфигурация практически идеально соответствует участку окружности радиусом К 1. Выделим на половине зуба ремня (фиг. 3) элементарное сечение ах, в котором действует элементарная осевая сила с 1 Р а 615421301. В пределах выделенного участка деформацию зуба ремня будем считать параллельной оси Х и равной в соответствии с законом Гукагде Е - МОДУЛЬ УПРУГОСТИ РЕМНЯ ПрИ ПОПСРВЧНОМ РЗСТЯЖСНИИ, Р - площадь растягиваемогосечения ремня. В соответствии с (1) перемещение зуба ремня И в сечении на расстоянии 2 от свобод ного торца будет равно0 0 Так как, в свою очередь, со 30 1, 1 п 1 0, то абсолютная деформация у торца ремня будетЕсли по отношению к деформирующемуся сечению ремня сила Ра будет растягивающей, то соотношения между К И К примут вид, представленный на фиг. 4, а. Из него сле ДУСТ, ЧТОПри известном А (выражение (3 из (7) находим величину угла 61, а подставляя ее в(6) - получаем искомое значение радиуса дуги К в соответствии с которым необходимо выполнять конфигурацию зубьев на шкиве с расходящимися от оси симметрии осевыми силами.Схема деформации зуба ремня сходящимися осевыми силами представлена на фиг. 4. Опуская преобразования, по аналогии с предыдущим случаем получимВеличина А получается при этом из известного выражения (3).Таким образом, получены выражения для определения величин радиусов К и К дуг шкивов, на которых происходит соответственно поперечное растяжение и сжатие ремня. Для рассматриваемого случая (фиг. 1), когда на ведущей ветви ремень движется вершиной арочного выступа вперед, выражения (б) и (9) применимы соответственно для ведущего и ведомого шкивов. Если предположить, что ведущим будет не шкив 1, а шкив 2, т.е. ремень будет двигаться вперед оконечностями дуг своих зубьев, применимость формул (6) И(9) будет обратная, так зазоры 9 образуются с противоположных сторон зубьев ремня 6.Тем не менее в обоих случаях будет достигнуто равномерное распределение окружного усилия по ширине ремня, что благоприятно отразится на долговечности зубчатоременной передачи в целом.