HUT54782A - Gear drive - Google Patents

Description

A találmány tárgya fogaskerekes hajtásátviteli szerkezet, vagyis hajtómű.

A fogaskerekes hajtóművek közül a kis fogszám különbséggel kialakított bolygóműves hajtóműveknek előnyös tulajdonsága a kis tömeg és a nagy fordulatszám arány. Hiányosságuk azonban a viszonylag alacsony hatásfok és az elégtelen terhelhetőség.

A találmánnyal célunk ezen hiányos tulajdonságok javítása egyrészt a bolygócsapágyak veszteségének csökkentése, másrészt a fogaskerekek kapcsolódási hatásfokának növelése útján.

A kitűzött cél elérésére a találmány értelmében újfajta szerkezetű fogaskereket, nevezetesen fogazott kettős gyűrűt alakítottunk ki, amely két fogazott gyűrűből és a kettőt egymáshoz koaxiálisán összefogó homloklapból alakítható ki. A fogazott kettős gyűrű alapvető felépítését az 1. ábra mutatja. A fogazott kettős gyűrű egy körkörös kettős rétegű szerkezet, amely 1 fogazott gyűrűt tartalmaz, amely koaxiálisán 2 fogazott gyűrű körül kívülről van elrendezve. Az 1 és 2 fogazott gyűrűket ugyanazon oldalukon elhelyezett 3 homloklap erősíti koaxiálisán egymáshoz. Kettőjük közös középvonala képezi az 5 fogazott kettős gyűrű középvonalát. A 3 homloklapot az 1 és 2 fogazott gyűrűkhöz 4 illesztőcsap fogja hozzá. Természetesen az összeeerősítésre más megoldás is alkalmazható. Az 1 vagy 2 fogazott gyűrűk egyike például a 3 homloklappal integrálisán is kialakítható a gyártás egyszerűsítése érdekében. Amennyiben a rendelkezésre álló fogazási technológia ezt lehetővé teszi, akkor mindkét 1, 2 fogazott gyűrű kialakítható a 3 homloklappal integráltan. Az 5 fogazott kettős gyűrű mindkét 1, 2 fogazott gyűrűjének fogszélességére vonatkoztatott középvonalai • ·

- 3 merőlegesen az 5 fogazott kettős gyűrű középvonalára vetítve ugyanazon pontban metszik egymást, vagyis mindkét 1, 2 fogazott gyűrű fogszélességei középvonalainak vetületei közötti különbségnek az 5 fogazott kettős gyűrű középvonalának irányában 0 értékűnek kell lennie. Ha a gyakorlati gyártási folyamatok miatt ez a különbség nem 0 értékű, abban az esetben a különbség nem lehet több, mint ugyanazon 5 fogazott kettős gyűrű minimális fogszélességének egynegyede, célszerűen nem több, mint annak egytizédé. Az 5 fogazott kettős gyűrű fogazatai mind külső, mind belső fogazatként alakítandók ki. A külső fogazat a térfogat csökkentése szempontjából előnyös. Amenynyiben az 5 fogazott kettős gyűrű 1 és 2 fogazott gyűrűit nem homloklap kapcsolja egymáshoz, hanem valamilyen más elem, akkor ennek kell teljesítenie az összekapcsolásra fent előírt feltételeket.

A fogazott kettős gyűrű főleg NN típusú hajtásátvitelre alkalmazható. Egy ilyen hajtómű alapvető szerkezeti felépítését a 2. ábra mutatja. Az 5 fogazott kettős gyűrű (az ábrán integrált fogaskerékként van feltüntetve) 8a és 8b bolygócsapágyak segítségével 7 excentrikus tengelyre van felszerelve. A feltüntetett kiviteli alak esetében az 5 fogazott kettős gyűrű mindkét fogazata külső fogazatként van kialakítva. Ezek közül a kívül levő fogazat rögzített forgástengelyü belső 11b fogazathoz kapcsolódik, amely a hajtómű baloldali 11a tokjában van kialakítva. A belül levő külső fogazat elforgatható, de rögzített forgástengelyű, belső 6b fogazathoz kapcsolódik, amely alacsony forgástengelyű 6a tengellyel van összeszerelve, vagy azzal integráltan van kialakítva. A 6a tengely a hajtómű jobb oldali 12 tokjában 11a és 11b csapágyakkal van ágyazva, amelyek alacsony fordulatszámú csapágyak. A 7 excentrikus tengely 16 tengelyhez van erősítve, amely a hajtómű baloldali 11a tokjában 9a és 9b csapágyakkal van ágyazva, amelyek magasabb fordulatszámhoz vannak kialakítva. A 16 és 6a tengelyeket 14 és 15 tömítések tömítik, amelyek védenek az olajszivárgással szemben. A 11a és 12 tokot egymáshoz 13 rögzítőcsap rögzíti. A hajtóművekben szokásosan alkalmazott ellensúly és egyéb alkatrészek - amelyek a találmány szempontjából nem különösebben lényegesek - az ábrán nincsenek feltüntetve. A szerkezet kinematikai elve megegyezik a kis fogszám különbséggel kialakított NN típusú hajtóművek kinematikai elvével. Miközben a 7 excentrikus tengely nagy sebességgel forog, meghajtja az 5 fogazott kettős gyűrűt, amely kapcsolatban van a rögzített tengelyű belső 11b és 6b fogazatokkal és forgása bolygómozgás. A rögzített belső 6b fogazat lassan forgatja a 6a tengelyt. Megjegyzendő, hogy az 5 fogazott kettős gyűrű 2. ábrán feltüntetett helyzete az a helyzet, mikor mozgása közben a legmagasabb pontra érkezik. A szerkezet méretei úgy vannak kialakítva, hogy az 5 fogazott kettős gyűrű külső fogazott gyűrűjének belső átmérője és a belső fogazott gyűrűhöz kapcsolódó rögzített forgástengelyű 6b belső fogazattal ellátott fogaskerék külső átmérője közötti különbségnek, vagyis a 2. ábrán feltüntetett felső szélső helyzethez tartozó b távköznek, legalább kétszer akkorának kell lennie, mint a 7 excentrikus tengely excentricitását jellemző a távköznek. A belső 11b fogazat természetesen külön is elkészíthető és utólag hozzákapcsolható a baloldali 11a tokhoz. Az NN típusú hajtásátvitel áttételi arányának és hatásfokának számítási módszere ismert és kivétel nélkül alkalmazható a találmányra.

A hagyományos kis fogszám különbséggel kialakított bolygóműves hajtóművek esetében a bolygócsapágyakra eső terhelés magában foglalja az egymáshoz kapcsolódó fogaskerékpárok osztókörére eső kerületi erőt (a kapcsolási erő tangenciális komponense) . Az NN típusú és fogazott kettős gyűrűt tartalmazó hajtóműben a fogazott kettős gyűrű belső és külső fogazatára ható kerületi erők egymással ellentétesek, csupán ezek különbsége és a kapcsolási erő radiális komponense hat egymással együtt a bolygócsapágyakra, amely lényegesen kisebb terhelést jelent ezen bolygócsapágyak számára. Ezáltal a csapágyak élettartama mégegyszer vagy több tízszeresével megnövekszik, lecsökken a csapágyveszteség és megnövekszik a hajtómű terhelhetősége.

Annak érdekében, hogy csökkenjen a bolygócsapágyakra jutó terhelés, viszonylag kis profilszögű evolvens fogazás alkalmazható a belső fogaskerékpáron, kis fogszám különbséggel kombinálva. A fogaskerék szilárdsága kielégítő a belső fogazás, a kis fogkülönbség és viszonylag nagy fogszám, valamint az egymással egyidejűleg kapcsolódó fogak nagy száma következtében. Annak érdekében, hogy az 0Λ szög csökkentése ne okozzon korlátozást az alámetszés vagy a dolgozó felületek interferenciája, illetve a szilárdság miatt, ezért a fejmagasság h_a tényezője nagymértékben lecsökkenthető (általában kisebb mint 0,5 értékre) és a pozitív addendum módosítás alkalmazható. Természetesen mind a belső, mind a külső fogazás módosítási tényezője 0 értékű is lehet, és az profilszög 20° érték alá csökkent hető (egészen 6° értékig), és ezen a tartományon belül a 6-14° tartomány különösen fontos. Az szög csökkentésével egyidejűleg csökken a kapcsolóerőknek a bolygócsapágyakra gyakorolt radiális összetevője, növekszik a koincidencia és javul a kapcsolódás hatékonysága. A fogazott kettős gyűrűt tartalmazó NN típusú hajtásátviteli szerkezetben a bolygócsapágyakat legfőképpen a kapcsolódási erő radiális összetevője terheli. Ennélfogva különös jelentősége van kis értékű profilszög alkalmazásának.

A fogaskerekes átvitel kapcsolódási hatékonyságának növe kedése érdekében és különösen abban az esetben, ha a hajtómű fogazott kettős gyűrűt tartalmaz és a fogak száma közötti kü lönbség kicsi, kis fogmagasságú ferde evolvens fogazás alkalmazható. A helikális fogaskerekek teljes kapcsolószáma (koincidenciája) β, ahol a végfelületek kapcsolószáma és β a fogazott rész kapcsolószáma. Amennyiben biz tosítjuk, hogy a belső fogaskerékpár belső fogaskerekének módosított 2 tényezője és a külső fogaskerék módosított Xl tényezője közötti 3C különbség 0 értékű vagy abszolút értéke nem haladja meg a 0,1 értéket, akkor a kapcsolódási hatékonyság általában véve növelhető csökkentése útján.

Amennyiben értékét lecsökkent jük, akkor a helikális fogaskerék 0 β értéke megnövekszik annak érdekében, hogy _r>j értékű legyen (általában véve 1). Néhány különleges esetben, amikor csak kicsi különbség van a belső fogaskerékpár fogainak száma között, akkor figyelembe kell venni a fogaskerekek közötti többszörös fogkapcsolatot (S^növelése útján. Ilyen esetben ajánlatos _r értékét >0,7 értékre választani. Ez a megoldás egyúttal arra is használható, hogy növelje a külső evolvens fogazású fogaskerékpár kapcsolódási hatékonyságát. A külső fogaskerékpár esetében h_a értéke lecsökkenthető 0,5-0,1 értékre csökkentése (f?β értékét növelni kell érdekében, mikoris ezzel egyidejűleg (például β értékének és a fogszéles csökkentésével stb.), annak érdekéség növelésével, a modul ben, hogy d? _r>l értékű legyen. A belső fogaskerékpár részletesen a következőképpen értékelhető. és számítási menete ismeretes. ugyanolyan úton csökkenthető, mint a h_a fejmagassági tényező, annak érdekében, hogy elkerülhetővé váljék a profilok közötti esetleges interferencia, mikor a belső és külső fogaskerék fogszáma közötti különbség nagyon kis értékű. Az optimális paramétereket a következő tartományokból kell kiválasztani: |X|^0,l, előnyösen χ=Χ2-Χχ=0, χχ>0, X2^0, osztókor helikális szöge β=1-14° (helikális fogazás) és β=25-60° (kétszeresen ferde nyílfogazás), mikoris a fokszámok közötti különbség Zj=l, h_a=0,06-0,2, továbbá Ζ^=2, h_a=0,20,35, h_a<0,2 érték is megengedhető. Ha Ζ^=3 vagy 4, akkor h_a általában nem több, mint 0,5 és az profilszög a fentiekkel összhangban lecsökkenthető, de előnyösen 14-25° tartományban van, ha a fogszám különbség 1. h_a lecsökkentése esetében a gyártási pontosságot ennek megfelelően növelni kell.

Függetlenül attól, hogy az NN típusú hajtómű fogazott kettős gyűrűvel van megvalósítva-e vagy sem, amennyiben helikális fogaskerekeket tartalmaz, abban az esetben az egymáshoz kapcsolódó belső fogaskerékpár csavarvonalainak azonos irányultságúaknak kell lenniük, vagy mind a kettő balirányú vagy jobbirányú, annak érdekében, hogy eltolják a bolygócsapágyakra ható tengelyirányú erőket. Amennyiben a fogaskerekek egyenes fogazásúak, ebben az esetben az optimális fogszám különbség 4, 5 vagy 6 és h_a értéke 0,35-0,6 és a módosított koefficiensnek az értéke |X|<0,05, előnyösen X=0.

A kis fogszám különbséggel megvalósított belső fogaskerékpár megszerkesztését és méretezését számos irodalmi hely ismerteti és ezért ennek részletesebb ismertetésére itt nincs szükség. Itt csupán azt kell hangsúlyozni, hogy a technika állása szerint a szög módosításakor mindig viszonylag nagy X értéket vettek figyelembe a profil interferencia és egybeesés miatt, mikor a fogszám különbség viszonylag kis értékű volt, például egy vagy két fog különbséget alkalmaztak. A kis fogszám különbséggel kialakított belső fogaskerékpár kapcsolási hatékonyságának javítása ezen a módon nehézkes. A találmány szerinti eljárással optimalzálhatók ezek a paraméterek és megvalósítható a belső kapcsolódás 1 vagy 2 fog különbséggel és nem szögbeli módosítással, miközben kielégíthető valamennyi korlátozó körülmény annak érdekében, hogy hatékony kapcsolatot lehessen kialakítani. így például abból kiindulva, hogy a profilszög =14,5°, β=6° a külső fogaskerék fogszáma Ζχ=87, a belső fogaskerék fogszáma Z2=89, X₃=X2=0, h_a=0,l, a fogszélesség b=80 mm, a modulus m=3,5, akkor a hagyományos számí tási módszer szerint nyert értékek a következők:

26,

C β=0,76, G_r=l ,02. A profilok átfedését jelző interferencia indikátor paraméter értéke G_s=0,0172. Ha NN típusú csökkentő át tételre alkalmazva az áttételi arány i=1000, akkor ebben az esetben a veszteség 9% értékű, ilyen szögmódosítási módszer esetében. A fogaskerékpár kapcsolódási hatásfoka körülbelül

0,9916.

Amennyiben az NN típusú hajtómű előtt előcsökkentő fokozat van elhelyezve, amely fogazott kettős gyűrűt tartalmaz, és együtt összetett hajtóművet alkotnak, és ebben az esetben további olyan előnyök érhetők el, amelyek külön-külön való működtetés esetén nem érhetők el. Ha a kapcsolódási és csapágyazási veszteség, valamint a hidraulikus veszteség csökken, a szilárdsági tulajdonságok javulnak és ezért a teherbíró képesség is növekszik. Növekszik a hőmérséklet, csökken a rezgés és zaj, csökken a térfogat. Mivel a kis fogszám különbséggel megvalósított hajtásátvitelre az a jellemző, hogy a kimeneti oldalon ható nagy nyomaték hat a nagysebességű alkatrészekre (például csapágyakra stb.) és az NN típusú fogazott kettős gyűrűt tartalmazó hajtómű szokásosan egyszeresen excentrikus, ezért dinamikus egyensúlyozását nem könnyű elérni. Olajszintje meglehetősen nagy, ami nagyobb hidraulikus vesztesége okoz. Ebben az esetben a bemeneti sebesség csökkentése igen előnyös a hatásfok javítása és az átvitel minőségének javítása szempontjából. A kis fogszám különbséggel megvalósított hajtómű nagy sebességaránya nagymértékben lecsökkentheti az előfokozat sebességaránya és tömege erőssége és hatékonysága közötti ellentétet. A hajtásátvitel a következő kombinációban tekinthető előnyösnek: Az előfokozat NGW típusú, amely például rögzített bolygókerék tartó állvánnyal és belső fogaskerék által képzett kimenő fogaskerékkel kialakított módosított változat lehet. A fő csökkentő fokozat NN típusú lehet, amely fogazott kettős gyűrűt tartalmaz. Jó eredmények érhetők el kis fogszám különbséggel megvalósított más hajtásátviteli szerkezetekkel, ha ezek előcsökkentő fokozattal, különösen NGW típusú előcsökken tő fokozattal vannak ellátva.

Claims (10)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Fogaskerekes hajtómű, amely koaxiálisán összeerősített két fogazott gyűrűt és ezeket összekötő kapcsolórészt tartalmaz, azzal jellemezve, hogy első fogazott gyűrűje (1) sugárirányban második fogazott gyűrűjén (2) kívül és azzal koaxiálisán van elrendezve és együttesen sugárirányban körkörös kettős rétegű szerkezetet alkotnak és közös tengelyük fogazott kettős gyűrű (5) tengelyét képezi, amely fogazott kettős gyűrű (5) kétlépcsős fogaskerék, aholis a fogazott kettős gyűrű (5) tengelyén lévő két fogazott gyűrű (1 és 2) fogszélességeinek középvonalai függőleges vetületben egy pontba esnek, vagyis a fogazott gyűrűk (1 és 2) fogszélességeinek középvonalai közötti távköz a fogazott kettős gyűrű (5) tengelyének irányában nulla értékű, de nem lehet több, mint ugyanezen fogazott kettős gyűrű minimális fogszélességének háromnegyed része, továbbá a fogazott gyűrűkön (1 és 2) külső és belső fogazattal, előnyösen külső fogazattal vannak ellátva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti hajtómű, azzal jellemezve, hogy a két fogazott gyűrű (1 és 2) homloklappal (3) van koaxiálisán egymáshoz erősítve, valamint mindkét fogazott gyűrű (1 és 2) a homloklap (3) ugyanazon oldalához van erősítve, továbbá az egyik fogazott gyűrű (1, 2) a homloklappal (3) azonos tömbből van kialakítva.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti hajtómű, azzal jellemezve, hogy NN típusú hajtásátviteli szerkezetként van kialakítva, és legalább az egyik fogazott gyűrű (1) rögzített fogazathoz (11b) kapcsolódik, és a másik fogazott gyűrű (2) rögzített forgástengelyű forgó fogazathoz (6b) kapcsolódik, és a fogazott kettős gyűrű (5) bolygócsapágyakkal (8a, 8b) excentrikus tengelyen (7) van ágyazva, aholis a fogazott kettős gyűrű (5) külső fogazott gyűrűjének (1) belső átmérője és a belső fogazott gyűrűhöz (2) kapcsolódó rögzített forgástengelyű fogaskerék külső átmérője közötti különbség nagyobb vagy egyenlő, mint az excentrikus tengely (7) excentricitása.
4. 4. Evolvens belső fogazattal ellátott fogazott gyűrűpár, azzal jellemezve, hogy profilszöge 6-14°, fogmagasság tényezője h_a<0,55 pozitív módosítással vagy a belső és külső fogazott gyűrű (1 és 2) módosított tényezői 0 értékűek a bolygóműves hajtóműben.
5. 5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti hajtómű, azzal jellemezve, hogy NN típusú hajtásátvitelhez használatos evolvens fogazású fogazott kettős gyűrűje (5) a 3. igénypont szerint van kialakítva, és a 4. igénypont szerinti belső fogazású fogazott kettős gyűrűként van kialakítva.
6. 6. Evolvens fogazású fogaskerékpár, azzal jellemezve, hogy ferde fogazáshoz és kétszeresen ferde fogazáshoz osztókörének helikális szöge β=1-14°, dupla ferde fogazáshoz helikális szöge 3=25-60°, külső fogazott gyűrűjének (1) fejmagasság tényezője h_a=0,1-0,5, belső fogazott gyűrűjéhez (2) a fejmagassági tényező h_a^0,35, fogainak száma közötti különbség 2, továbbá a fogszám különbség 3 vagy 4, akkor h_a<0,5 és a módosított tényező abszolút értéke |x|<0,l, aholis χχ>0, x₂>0, és különösen x=0, egyenes fogazású fogazat esetében, továbbá 4, 5 vagy 6 fogszám különbséghez h_a=0,3-0,6 érték és |x|<0,05, különösen x=0 módosított koefficiens tartozik.

   *·♦:
7. 7. Belső evolvens fogazású fogaskerékpár a 4. vagy 6. igénypont szerint, azzal jellemezve, hogy profilszöge =614°, ha a fogszámok közötti különbség kettő vagy kettőnél több, továbbá a profilszög =14-25°, ha a fogszám különbség 1.
8. 8. Az 1., 2. vagy 6. igénypontok bármelyike szerinti fogaskerék, azzal jellemezve, hogy az 1. vagy 2. igénypont szerinti fogazott kettős gyűrűként (5) van kialakítva, és NN típusú bolygókerekes hajtóműbe van beépítve, és belső fogaskerékpárja a 6. igénypont szerint van kialakítva, és mindkét belső fogazatpár ferde fogazású és a fogazatok csavarvonala ugyanolyan értelmű, vagyis mindkettő vagy balirányú, vagy jobbirányú.
9. 9. Az 1., 2. vagy 4. vagy 6. igénypontok bármelyike szerinti fogaskerék, azzal jellemezve, hogy az 1. vagy 2. igénypont szerinti fogazott kettős gyűrűként (5) van kialakítva és NN típusú hajtásátviteli szerkezet bolygókerekét képezi, továbbá a vele kialakított belső fogaskerékpár a 4. és 6. igénypont szerint van kiképezve, valamint a felhasználásával kialakított belső fogaskerékpárok helikális fogazásúak és mindegyik ferdesége azonos irányú, vagyis vagy balra, vagy jobbra ferde.
10. 10. Kétlépcsős csökkentő áttételű hajtómű, azzal jellemezve, hogy előcsökkentő fokozatot és egy utánakapcsolt fő csökkentő fokozatot tartalmaz, amely kis fogszám különbséggel megvalósított hajtásátviteli szerkezet, és az előcsökkentő fokozot NGW típusú, amely rögzített bolygókerék tartóval ellátott módosított változatként alakítható ki és kimenő fogaskereke belső fogazású, továbbá a fő csökkentő fokozat fogazott kettős gyűrűt (5) tartalmazó NN típusú hajtásátviteli szerkezetként van kialakítva.