ЗУБЧАТАЯ РОЛИКОВАЯ ПЕРЕДАЧА

Название	ЗУБЧАТАЯ РОЛИКОВАЯ ПЕРЕДАЧА
Разработчик (Авторы)	Пивень В.В., Костенко С.Г.
Вид объекта патентного права	Полезная модель
Регистрационный номер	194541
Дата регистрации	13.12.2019
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет"

Описание изобретения

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к зубчатым роликовым передачам.

Известна цилиндрическая зубчато-роликовая передача (авторское свидетельство №1446390, МКИ F16Н 1/24, 1988 г.), образованная на базе производящей рейки, состоящая из зубчатых колес с круговыми профилями впадин арочных зубьев, тороидальных роликов-зубьев и упругого или жесткого кольца, охватывающего ролики-зубья в среднем сечении несущего колеса. В случае применения упругого кольца производят симметричную ориентацию роликов-зубьев. Однако использовать упругое кольцо в зубчато-роликовой передаче можно лишь при небольших окружных скоростях (до 5 м/с). Кроме того, уровень шума и вибраций передачи при симметричной ориентации роликов-зубьев выше, чем при ориентации роликов-зубьев на вход в зацепление.

Недостатком конструкции зубчатой роликовой передачи с жестким кольцом (в которой производят ориентацию роликов-зубьев на вход в зацепление) являются узлы крепления роликов-зубьев, состоящие из резиновых вставок, установленных в пазах торцовых сепараторов. Ввиду того, что ролики-зубья во время вращения колес совершают колебательные движения, резиновые вставки непрерывно деформируются и перестают выполнять функцию ориентации роликов-зубьев на вход в зацепление, что приводит к увеличению шума, вибрации, ударным нагрузкам и, в конечном итоге, снижению долговечности передачи.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой конструкции является зубчатая роликовая передача (патент №178007 МКИ F16Н 1/24, 2018 г.) образованная на базе производящей рейки, состоящая из зубчатых колес с круговыми профилями впадин арочных зубьев, тороидальных роликов-зубьев, жесткого кольца, охватывающего ролики-зубья в среднем сечении несущего колеса и пружинных колец, охватывающих концы роликов-зубьев.

Недостатком указанной конструкции зубчатой роликовой передачи являются узлы крепления роликов-зубьев, состоящие из пружинных колец, установленных в проточках роликов-зубьев, выполненных на его концах. Как известно, для увеличения нагрузочной способности передачи необходимо стремиться к увеличению коэффициента перекрытия. Причем, чем больше коэффициент перекрытия, тем больше точек контакта, расположенных на поверхностях двух соседних арочных впадин и двух роликов-зубьев одновременно находится в зацеплении. При коэффициенте перекрытия больше 1, в тот момент, когда вершина тороидального ролика-зуба прижата к дну арочной впадины, его концы находятся на максимальном расстоянии от дна арочной впадины, приподнимая при этом пружинное кольцо, что приводит к образованию зазора между пружинным кольцом и вступившими в контакт концами последующего тороидального ролика-зуба. Это обстоятельство влечет за собой увеличение шума, вибрации, ударных нагрузок и, в конечном итоге, снижение долговечности передачи.

Техническая задача полезной модели состоит в увеличении долговечности зубчатой роликовой передачи, если нет необходимости ее работы при реверсе.

В предлагаемой передаче, образованной на базе производящей рейки, предусмотрена возможность крепления концов ролика-зуба с помощью постоянных кольцевых магнитов, закрепленных на торцовых плоскостях несущего колеса, которые все время ориентируют каждый ролик-зуб на вход в зацепление независимо друг от друга. При этом отпадает необходимость в пружинных кольцах, расположенных в проточках зубьев-роликов.

Технический результат заключается в повышении плавности работы передачи, снижении шума, увеличении ее долговечности, если нет необходимости ее работы при реверсе.

Пример реализации полезной модели иллюстрируется чертежами.

На фигуре 1 представлено наглядное изображение зубчатой роликовой передачи, показывающее расположение элементов передачи при вращении несущего колеса против часовой стрелки; на фигуре 2 - наглядное изображение ведомого (несущего) колеса с четвертью выреза; на фигуре 3 - вид спереди; на фигуре 4 - разрез А-А.

Зубчатая роликовая передача состоит из ведущего колеса 1, выполненного с арочными зубьями, имеющего круговой профиль в нормальном сечении, ведомого (несущего) колеса 2 с аналогичными арочными зубьями. В арочные впадины несущего колеса 2 установлены тороидальные ролики-зубья 3. На торцовых плоскостях колеса 2 закреплены постоянные кольцевые магниты 4. В среднем по ширине сечения зубчатого венца колеса 2 расположено жесткое кольцо 5. Внутренний диаметр кольца берется с учетом максимального отклонения вершины тороидального ролика-зуба от начального цилиндра несущего колеса 2 в среднем по ширине сечения зубчатого венца. На колесе 1 имеется кольцевая канавка 6, в которой, в зоне зацепления колес 1 и 2, расположено жесткое кольцо 5.

В заявляемой передаче, как и у прототипа, реализуется вариант зацепления Новикова, так как диаметр тороидального ролика-зуба может быть выбран меньшим, чем диаметр впадины с круговым профилем в нормальном сечении, расположенной между арочными зубьями передачи.

Работает передача следующим образом.

При вращении несущего колеса 2 против часовой стрелки за счет арочной формы зубьев образуются две симметричные точки контакта (фиг. 2), которые движутся с ускорением от торцов колес 1 и 2 к среднему по ширине сечению зубчатого венца (a₁в₁, а₂в₂, а₃в₃). В процессе работы передачи арочные поверхности зубьев колес 1 и 2 перекатываются по тороидальной поверхности роликов-зубьев 3, благодаря кольцевой канавке 6, выполненной под кольцо 5.

За один оборот несущего колеса 2 тороидальные ролики-зубья 3 производят движение следующим образом.

Во время, когда ролик-зуб 3 находится вне зоны зацепления, он вращается вместе с несущим колесом 2 вокруг его оси. Удерживается ролик-зуб в арочной впадине между зубьями за счет двух постоянных кольцевых магнитов 4, расположенных на буртиках в торцовых плоскостях несущего колеса 2 и жесткого кольца 5, которое компенсирует действующую на ролик-зуб центробежную силу. При этом отпадает необходимость установки пружинных колец для крепления роликов-зубьев на торцовых плоскостях несущего колеса, поскольку симметричное распределение нагрузки (наличие двух симметрично расположенных площадок контакта) за счет арочной формы зубьев приводит к отсутствию осевых усилий в зацеплении и возможности самоустановки роликов-зубьев относительно среднего по ширине сечения зубчатого венца несущего колеса, что позволяет компенсировать погрешности изготовления и монтажа колес. Ролик-зуб находится в устойчивом равновесном состоянии. Благодаря действию постоянных кольцевых магнитов при коэффициенте перекрытия больше 1, в зону зацепления ролик-зуб 3 попадает постоянно прижатым своими концами к дну арочных впадин между зубьями несущего колеса 2, а вершина ролика-зуба в этот момент находится на максимальном расстоянии от начального цилиндра несущего колеса 2, за счет чего снижается шум, повышается плавность работы передачи и увеличивается ее долговечность.

Устройство может найти применение в механизмах горнорудной промышленности, в подъемно-транспортном оборудовании, в передачах открытого типа, работающих в условиях загрязненной среды, в зубчатых передачах, которые работают с частыми кратковременными перегрузками.

Формула полезной модели

Зубчатая роликовая передача, образованная на базе производящей рейки, содержащая зубчатые колеса с круговым профилем в нормальном сечении арочных впадин зубьев колес, тороидальные ролики-зубья, установленные в арочные впадины несущего колеса, и жесткое кольцо, охватывающее ролики-зубья в среднем по ширине сечения зубчатого венца несущего колеса, отличающаяся тем, что она снабжена постоянными кольцевыми магнитами, установленными на торцах несущего колеса.

Изобретение "ЗУБЧАТАЯ РОЛИКОВАЯ ПЕРЕДАЧА" (Пивень В.В., Костенко С.Г.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога