PL236519B1 - Przekładnia zębata z regulowaną strefą zazębienia - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przekładnia zębata z regulowaną strefą zazębienia, przeznaczona do stosowania w przekładniach mechanicznych, a zwłaszcza do zastosowania w układach do bezluzowego przemieszczania. Przekładnia taka może być wykonana zarówno z metali, jak i tworzyw sztucznych o specjalnych właściwościach wytrzymałościowych.

W stanie techniki znane są przekładnie falowe zawierające mechanizm zębaty, który składa się z trzech głównych elementów: koła zębatego wewnętrznie uzębionego, koła podatnego stalowo-kompozytowego z naciętym wieńcem zębatym oraz odkształcającego go generatora fali. Zaletą tego rozwiązania jest wykonanie stalowego koła z naciętymi zębami wieńca zębatego. Natomiast kompozyt nanoszony jest na wewnętrzną powierzchnię stalowego koła podatnego, polepszając znacząco w tych obszarach jego właściwości mechaniczne.

Znana jest również przekładnia ślimakowa bezluzowa, która ma dzieloną ślimacznicę, składającą się z dwóch połówek, symetrycznych względem płaszczyzny prostopadłej do osi obrotu. Obie połówki ślimacznicy osadzone są na wspólnej piaście i mają możliwość niewielkiego kątowego przemieszczenia względem siebie oraz mają elementy łączące w postaci śrub umożliwiających unieruchomienie połówek ślimacznicy w ustalonym względem siebie położeniu kątowym, eliminującym luz międzyzębny przekładni.

Ponadto według polskiego patentu nr 228444 znana jest przekładnia ślimakowa, która posiada koło ślimakowe podzielone szczeliną na dwie części w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu, dzielącej wieniec koła ślimakowego na dwie połowy, przy czym jedna część koła ślimakowego ma piastę, na której osadzona jest obrotowo druga część koła ślimakowego, dociśnięta do pierwszego pierwszej części. Przekładnia ta znamienna jest tym, że obie części koła ślimakowego są wydrążone na powierzchniach czołowych zwróconych do sobie, a wewnątrz tego wspólnego wydrążenia znajduje się odkształcalny element, korzystnie w kształcie tulei, zamieniający niewielkie odkształcenie w kierunku osi koła ślimakowego na odkształcenie obrotowe wokół tej osi. Element ten utwierdzony jest po obu stronach do połówek koła ślimakowego.

Celem wynalazku jest rozwiązanie problemu regulacji zazębienia przekładni zębatych walcowych o zębach prostych lub skośnych.

Kolejnym celem wynalazku jest również osiągnięcie cichobieżności przekładni, zmniejszenie jej drgań oraz osiągnięcie równomierności przekazywania momentu obrotowego.

Przekładnia zębata z regulowaną strefą zazębienia, zgodna z wynalazkiem, charakteryzuje się tym, że posiada dwa sprzężone ze sobą zespoły par kół zębatych. Pierwszy zespół czynnych kół zębatych, osadzony jest na wale wejściowym i składa się z dwóch kół zębatych, z których jedno koło zębate jest połączone wpustem z wałem wejściowym, a drugie koło zębate jest połączone z kołem zębatym poprzez tuleję sprężystą oraz kołki. Drugi zespół biernych, kół zębatych osadzony jest na wale wyjściowym i składa się z dwóch kół zębatych, z których jedno koło zębate jest połączone wpustem z wałem wyjściowym, a koła zębate połączone na stałe kołkami. Ponadto koła zębate zespołu czynnych kół zębatych oraz odpowiednio koła zębate zespołu biernych kół zębatych są względem siebie skręcone o kąt s odpowiadający połowie podziałki p na walcu podziałowym.

Korzystnie, gdy w zespole czynnych kół zębatych z jednej strony do jednego koła zębatego a z drugiej strony do drugiego koła zębatego przytwierdzona jest tuleja sprężysta, przy czym przemieszczenie kątowe jednego koła zębatego względem drugiego koła zębatego uzyskuje się poprzez odkształcanie sprężyste tulei sprężystej, wskutek działania układu docisku zawierającego sprężynę naciskową i nakrętkę. Ponadto tuleja sprężysta posiada wydrążone na obwodzie rowki śrubowe tworzące śrubowe żebra, przy czym sumaryczna długość rowków jest korzystnie dwukrotnie większa od obwodu, na którym są one wykonane.

Korzystnie, gdy zespoły czynnych i biernych kół zębatych mają uzębienie walcowe proste lub śrubowe oraz gdy każdy z zespołów czynnych i biernych kół zębatych składa się z kół zębatych o takiej samej ilości zębów.

Korzystnie, gdy pary kół zębatych różnią się liczbą zębów i modułem przy zachowaniu tego samego przełożenia.

Korzystnie, gdy zespoły par kół zębatych są wykonane z metali, i/lub tworzyw sztucznych o specjalnych właściwościach wytrzymałościowych.

Wynalazek rozwiązuje problem adaptacji cech geometrycznych strefy zazębienia z uwzględnieniem lokalnych wartości parametrów geometrycznych sprzężonych kół zębatych walcowych o zębach

PL 236 519 B1 prostych lub śrubowych oraz z uwzględnieniem dokładności ich wzajemnego położenia. Zaletą tego wynalazku jest cichobieżność przekładni, zmniejszenie jej drgań oraz równomierność przekazywania momentu obrotowego.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania na rysunkach, na których: fig. 1 - przekładnia zębata z regulowaną strefą uzębienia jest w widoku bocznym, fig. 2 - przekładnia zębata z regulowaną strefą uzębienia w przekroju poprzecznym A-A z fig. 1, fig. 3 - przekładnia zębata z regulowaną strefą uzębienia w widoku izometrycznym, fig. 4 - pierwszy zespół czynnego koła zębatego w widoku z przodu, fig. 5 - pierwszy zespół czynnego koła zębatego w widoku poprzecznym B-B z fig. 4, fig. 6 - pierwszy zespół czynnego koła zębatego w widoku izometrycznym, fig. 7 - drugi zespół biernego koła zębatego w widoku z przodu, fig. 8 - drugi zespół biernego koła zębatego w przekroju poprzecznym C-C z fig. 7, fig. 9 - drugi zespół biernego, koła zębatego w widoku izometrycznym, fig. 10 - tuleja sprężysta w widoku z przodu, fig. 11 - tuleja sprężysta w półprzekroju osiowym, fig. 12 - tuleja sprężysta w widoku izometrycznym.

Przekładnia zębata według wynalazku posiada dwa sprzężone ze sobą zespoły kół zębatych o uzębieniu walcowym - prostym lub śrubowym. Pierwszy zespół składający się z dwóch kół o takiej samej ilości zębów, osadzony jest na wale wejściowym, a moment obrotowy jest przenoszony z wału wejściowego na pierwsze koło zębate poprzez połączenie wpustowe. Pierwszy zespół posiada oba koła zębate obrócone o kąt ε odpowiadający połowie podziałki p na walcu podziałowym są względem siebie. Ponadto koła te posiadają wydrążenia walcowe na powierzchniach czołowych zwróconych ku sobie, a wewnątrz tego wspólnego wydrążenia znajduje się tuleja sprężysta, zmieniająca niewielkie odkształcenia w kierunku osi kół na niewielkie odkształcenia skrętne względem siebie. Tuleja jest utwierdzona kołkami do obydwu kół i dociśnięta wzdłuż osi obrotu, za pomocą układu docisku zawierającego sprężynę naciskową oraz nakrętki osadzone na gwintowanej części wału wejściowego. W korzystnym rozwiązaniu tuleja sprężysta posiada wydrążone po obwodzie rowki śrubowe tworzące śrubowe żebra, przy czym sumaryczna długość rowków jest korzystnie dwukrotnie większa od obwodu na którym są wykonane.

Z kolei drugi zespół, składający się z dwóch kół o takiej samej ilości zębów, jest osadzony na wale wyjściowym. Moment obrotowy jest przekazywany poprzez połączenie wpustowe jednego z kół. Analogicznie do pierwszego zespołu, obydwa koła osadzone na wale wyjściowym, są również obrócone względem siebie o kąt ε i połączone trwale kołkami podczas montażu zespołu.

Każdy z zespołów składa się z kół zębatych o takiej samej ilości zębów, przy czym sprzężone z sobą pary kół różnią się liczą zębów i modułem przy zachowaniu tego samego przełożenia.

Przekładnia zębata z regulowanym zazębieniem (fig. 1) ma pierwszy zespół 1 czynnych kół zębatych i drugi zespół 2 biernych kół zębatych o uzębieniu walcowym prostym lub śrubowym. Pierwszy zespół, składający się z dwóch czynnych kół zębatych 3 i 5 o jednakowej ilości zębów, osadzony jest na obrotowym wale wejściowym 7 umieszczonym na końcach w łożyskach wałeczkowych 19 i 21. Oba koła zębate 3 i 5 są wydrążone na powierzchniach czołowych zwróconych ku sobie. Wewnątrz tego wydrążenia znajduje się tuleja sprężysta 9, utwierdzona po obu stronach na stałe do kół zębatych 3 i 5 za pomocą ciasno osadzonych kołków 16 i 17 podczas ich montażu. Koła zębate 3 i 5 oraz tuleja sprężysta 9 są do siebie dociśnięte wzdłuż osi obrotu, za pomocą układu docisku zawierającego sprężynę naciskową 14 oraz dwie nakrętki 15 osadzone na gwintowanej powierzchni wału 7. Ponadto koła zębate 3 i 5 są względem siebie obrócone o kąt ε odpowiadający połowie podziałki p na walcu podziałowym.

Tuleja sprężysta 9 posiada wydrążone po obwodzie rowki śrubowe 10 tworzące żebra śrubowe 11. Sumaryczna długość rowków 10 jest korzystnie dwukrotnie większa od obwodu tulei sprężystej 9, na którym są wykonane. Przykładowo dla przekładni zębatej walcowej o zębach prostych, pokazanej na fig. 1, koła zębate 3 i 5 posiadają po 29 zębów, a koła zębate 4 i 6 mają po 29 zębów, to przy module m = 4 mm, sumaryczna długość 12 rowków wynosi 504 mm, a długość, obwodu tulei sprężystej 9 wynosi 251 mm. Tuleja sprężysta 9 zamienia niewielkie odkształcenia wywołane obrotem nakrętki 15 na niewielkie odkształcenia obrotowe wokół osi wałka 7 wraz z obrotem koła zębatego 5. Kołki 16 i 17 unieruchamiające tuleję sprężystą 9 względem kół 3 i 5 umieszczone są w otworach tulei, w takim położeniu montażowym, które odpowiada względnemu obróceniu się tych kół o kąt ε.

PL 236 519 B1

Drugi zespół, składa się z dwóch kół zębatych biernych 4 i 6 o takiej samej ilości zębów, jest osadzony na obrotowym wale wyjściowym 8 umieszczonym na końcach w łożyskach wałeczkowych 20 i 22. W położeniu montażowym, w którym koła 4 i 6 są obrócone względem siebie o kąt ε, są one połączone trwale ciasno pasowanymi po obwodzie kołkami 18.

Moment obrotowy, z wału czynnego 7 na wał bierny 8, jest przenoszony przez połączenie wpustowe przy pomocy wpustów 12 i 13.

Po zmontowaniu przekładni zębatej, regulację zazębienia przeprowadza się za pomocą nakrętek 15. Dokręcanie nakrętki 15 powoduje dociskanie do siebie kół zębatych 3 i 5 z jednoczesnym przemieszczeniem kątowym tulei sprężystej 9 wraz kołem zębatym 5, suwliwie osadzonym na wale 7. Obydwa te przemieszczenia wywołują niewielkie przesunięcie względem siebie powierzchni współpracujących ze sobą kół zębatych 5 i 6, co skutkuje zwiększeniem rzeczywistej powierzchni przylegania zębów, a tym samym zmniejszeniem luzu i lokalnych nacisków a także przyczynia się do tłumienia hałasu.

Spis oznaczeń:

- zespół koła zębatego czynnego (składane koło zębate czynne), 2 - zespół koła zębatego biernego (składane koło zębate bierne), 3, 4, 5, 6 - koła zębate, 7 - wał wejściowy, 8 - wał wyjściowy, 9 - tuleja sprężysta, 10 - pojedynczy rowek śrubowy, 11 - żebro, 12, 13 - wpusty, 14 - sprężyna naciskowa, 15 - nakrętka dociskowa, 16, 17, 18 - kołki, 19, 20, 21,22 - łożyska wałeczkowe.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Przekładnia zębata z regulowaną strefą zazębienia posiadająca sprzężone ze sobą zespoły par kół zębatych osadzone na wałach, znamienna tym, że posiada dwa sprzężone ze sobą zespoły (1 i 2) par kół zębatych, przy czym pierwszy zespół (1) czynnych kół zębatych, osadzony jest na wale wejściowym (7) i składa się z dwóch kół zębatych (3 i 5), z których jedno koło zębate (3) jest połączone wpustem (12) z wałem wejściowym (7), a drugie koło zębate (5) jest połączone z kołem zębatym (3) poprzez tuleję sprężystą (9) oraz kołki (16), zaś drugi zespół (2) biernych kół zębatych osadzony jest na wale wyjściowym (8) i składa się z dwóch kół zębatych (4 i 6), z których jedno koło zębate (4) jest połączone wpustem (13) z wałem wyjściowym (8), przy czym koła zębate (4 i 6) połączone na stałe kołkami (18), ponadto koła zębate (3 i 5) oraz odpowiednio koła zębate (4 i 6) są względem siebie skręcone o kąt ε odpowiadający połowie podziałki p na walcu podziałowym.
2. 2. Przekładnia według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że w zespole (1) kół zębatych z jednej strony do koła zębatego (5) a z drugiej strony do koła zębatego (3) przytwierdzona jest tuleja sprężysta (9), przy czym przemieszczenie kątowe koła zębatego (5) względem koła zębatego (3) uzyskuje się poprzez odkształcanie sprężyste tulei sprężystej (9), wskutek działania układu docisku zawierającego sprężynę naciskową (14) i nakrętkę (15).
3. 3. Przekładnia według zastrzeżenia 2, znamienna tym, że tuleja sprężysta (9) posiada wydrążone na obwodzie rowki śrubowe (10) tworzące śrubowe żebra (11), przy czym sumaryczna długość rowków jest korzystnie dwukrotnie większa od obwodu, na którym są one wykonane.
4. 4. Przekładnia według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że zespoły (1 i 2) kół zębatych mają uzębienie walcowe proste lub śrubowe.
5. 5. Przekładnia według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że każdy z zespołów (1 i 2) kół zębatych składa się z kół zębatych o takiej samej ilości zębów.
6. 6. Przekładnia według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że pary kół zębatych (3 i 4) oraz kół zębatych (5 i 6) różnią się liczbą zębów i modułem przy zachowaniu tego samego przełożenia.
7. 7. Przekładnia według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że zespoły (1 i 2) par kół zębatych są wykonane z metali, i/lub tworzyw sztucznych o specjalnych właściwościach wytrzymałościowych.