соединительное звено круглозвенной цепи

Формула изобретения

Соединительное звено круглозвенной цепи, содержащее два идентичных U-образных полузвена, палец, соединяющий в центре последние, каждое полузвено на наружной части внутренней ветви и на внутренней части наружной ветви имеют расположенные параллельно друг другу и под углом к продольной оси звена последовательно чередующиеся выступы и впадины, образующие в звене зубчатые пары, ширина центральных выступов и впадин больше ширины крайних выступов и впадин, отличающееся тем, что крайние зубчатые пары имеют зазор между рабочими торцевыми поверхностями выступов, рабочие боковые и торцевые поверхности выступов и впадин наружной и внутренней ветвей полузвеньев выполнены коническими и сопряжены между собой, на наружных ветвях конические рабочие боковые поверхности выполнены вогнутыми, конические рабочие торцевые поверхности выпуклыми, на внутренних ветвях конические рабочие торцевые поверхности выполнены выпуклыми, конические рабочие боковые поверхности - вогнутыми, радиусы кривизны выпуклых рабочих торцевых и боковых поверхностей соответствующего выступа и впадины меньше вогнутых на одну и ту же величину в любом сечении по всему периметру их контакта и выполнены увеличивающимися к концу наружной ветви и уменьшающимися к концу внутренней ветви полузвена на постоянную величину, геометрическое место центров кривизны поверхностей выступов и впадин прямые линии, проходящие параллельно продольной оси звена через точку пересечения оси симметрии выступов и впадин наружной ветви, для выполнения рабочих и сопряженных с ними поверхностей выступов и впадин внутренней ветви, и оси симметрии выступов и впадин внутренней ветви, для выполнения рабочих и сопряженных с ними поверхностей выступов и впадин наружной ветви, и плоскость, расположенную перпендикулярно продольной оси звена, в которой лежит поперечная ось звена.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к общему машиностроению и предназначено для использования в тяговых цепях подземных добычных и транспортных машинах, например, комбайнов, струговых установок, конвейеров и др.

Известно соединительное звено круглозвенной цепи, состоящее из двух неидентичных U-образных полузвеньев, соединенных между собой поперечным пальцем. Полузвенья на своих внутренней и наружной ветвях имеют кругловые пилообразные зубья и впадины [1]

Недостаток известного соединительного звена состоит в том, что наклонные поверхности, образующие форму впадин, в местах стыка подразумевают наличие очагов, провоцирующих концентрацию напряжений, которые уменьшают усталостную прочность и долговечность.

Известно соединительное звено круглозвенной цепи, содержащее два идентичных U-образных полузвена с упругой втулкой и гладким пальцем в центре звена. Каждое полузвено выполнено с поверхностями в виде последовательно чередующихся выступов и впадин на наружной и внутренней ветвях. Боковые рабочие поверхности выступов и впадин параллельны друг другу, представляют собой элементы цилиндрических поверхностей и расположены под углом к оси звена. Торцевые рабочие поверхности выступов двух ветвей полузвена лежат в плоскостях, перпендикулярных оси звена [2]

Недостаток известного соединительного звена заключается в том, что форма контактных поверхностей выступов и впадин не гарантирует приложение результирующих сил от внешней нагрузки в центре симметрии выступов по высоте и ширине и влечет за собой уменьшение усталостной прочности и долговечности за счет возникновения дополнительных напряжений от крутящих и изгибающих моментов.

Техническим результатом является повышение усталостной прочности и долговечности звена круглозвенной цепи.

Технический результат достигается тем, что в соединительном звене круглозвенной цепи, содержащем два идентичных U-образных полузвена и палец, соединяющий в центре последние, каждое полузвено на своих наружной части внутренней ветви и на внутренней части наружной ветви имеет расположенные параллельно друг другу под углом к продольной оси звена фасонные контуры в виде последовательно чередующихся выступов и впадин, образующие в звене зубчатые пары, ширина центральных выступов и впадин больше ширины крайних выступов и впадин.

Важно, чтобы звено при приложении внешних сил воспринимало нагрузку сначала конструктивно более мощными зубчатыми парами, которые образованы выступами большей ширины и расположены в районе пальца, а в процессе достижения максимальных нагрузок, за счет упругих свойств металла, вступали в работу остальные зубчатые пары.

Для увеличения усталостной прочности и долговечности соединительного звена необходимо, чтобы равнодействующие силы в зубчатых парах от внешних нагрузок были приложены с максимальной точностью в центре симметрии выступов, а их линии действия проецировались на ось звена, тогда дополнительные напряжения в выступах от крутящих и изгибающих моментов будут минимальны.

Изобретение соответствует этим требованиям, так как конструктивно обеспечивает самоустановку полузвеньев относительно друг друга с максимальной точностью за счет зазора между рабочими торцевыми поверхностями в крайних зубчатых парах, конических и сопряженных между собой рабочих боковых и торцевых поверхностей выступов и впадин наружной и внутренней ветвей полузвеньев, при этом на наружных ветвях конические рабочие боковые поверхности выполнены вогнутыми, конические рабочие торцевые поверхности - выпуклыми, на внутренних ветвях конические рабочие торцевые поверхности выполнены выпуклыми, конические рабочие боковые поверхности вогнутыми, радиусы кривизны выпуклых рабочих торцевых и боковых поверхностей соответствующего выступа и впадины меньше вогнутых на одну и ту же величину в любом сечении по всему периметру их контакта и выполнены увеличивающимися к концу наружной ветви и уменьшающимися к концу внутренней ветви полузвена на постоянную величину, что достигается за счет расположения центров кривизны поверхностей выступов и впадин на прямых линиях, проходящих параллельно продольной оси симметрии выступов и впадин наружной ветки для выполнения рабочих и сопряженных с ними поверхностей выступов и впадин внутренней ветви, и оси симметрии выступов и впадин внутренней ветви, для выполнения рабочих и сопряженных с ними поверхностей выступов и впадин наружной ветви, и плоскость, распложенную перпендикулярно продольной оси звена, в которой лежит поперечная ось звена.

Сочетание этих условий позволяет в собранном звене обеспечить контакт рабочих торцевых и боковых поверхностей выступов и впадин наружной и внутренней ветвей двух полузвеньев посредством выпуклых поверхностей с вогнутыми разной кривизны, причем, выпуклые поверхности имеют большую кривизну за счет смещения центра давления относительно полюса зацепления, что способствует восприятию внешней нагрузки сначала центральными зубчатыми парами и максимально точному совмещению осей полузвеньев в продольную ось звена.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 дан общий вид соединительного звена в плане; на фиг. 2 общий вид полузвена в плане (фиг. 1),на фиг. 3 вынос III внутренней ветви полузвена (фиг. 2); на фиг. 4 - вынос IV соединительного звена (фиг. 1); на фиг. 5 сечение Б-Б согласно (фиг.4); на фиг. 6 сечение А-А согласно (фиг. 1).

На фиг. 1 цифрами 1 и 2 обозначены два одинаковой формы полузвена, образующие совместно с пальцем соединительное звено круглозвенной цепи. Каждое из полузвеньев имеет наружную ветвь 3 и внутреннюю ветвь 4. Внутренние ветви 4 соединены пальцем 5.

Наружные и внутренние ветви полузвеньев, соответственно на внутренней и наружной частях имеют расположенные параллельно друг другу контуры, выполненные в виде последовательно чередующихся выступов и впадин, которые образуют зубчатые пары 6-7, 8-9, 10-11, 12-13, 14-15, 16-17 и расположены под углом к продольной оси звена. Все зубья имеют одинаковую высоту. Две пары зубьев звена 8-9 и 14-15 имеют более мощную конструкцию по сравнению с другими парами. Исчезающий под нагрузкой зазор обеспечен в зубчатых парах 10-11, 12-13.

На фиг. 2 показано полузвено 2, где цифрой 3 обозначена наружная ветвь, а цифрой 4 внутренняя ветвь. Рабочие боковые поверхности выступов 19 и впадин 20 и рабочие торцевые поверхности выступов 21, сопряжены между собой элементами поверхностей различной формы. На внутренней ветви боковые рабочие поверхности выступов и впадин выпуклые, а торцевые рабочие поверхности вогнутые.

На наружной ветви, наоборот, боковые рабочие поверхности выступов и впадин вогнутые, а торцевые рабочие поверхности выпуклые.

O₃ и O₄ точки пересечения оси симметрии выступов и впадин наружной и внутренней ветвей с плоскостью, расположенной перпендикулярно продольной оси звена, в которой лежат поперечная ось звена.

Линия 1-1, проходящая через точку O₄ параллельно продольной оси звена, геометрическое место центров вращения каждого элемента выступов и впадин наружной части внутренней ветви 4. Линия II-II, проходящая через точку O₃ параллельно продольной оси звена, геометрическое место центров вращения каждого элемента выступов и впадин внутренней части наружной ветви 3.

Благодаря такому расположению осей вращения, боковые рабочие поверхности выступов и впадин получаются коническими, а рабочие торцевые поверхности выступов имеют радиус кривизны в однотипных поперечных сечениях увеличивающийся к концу наружной ветви полузвена и уменьшающийся к концу внутренней ветви полузвена на одну и ту же величину.

Фиг. 3 представляет собой фрагмент III сопряженной наружной части внутренней ветви 4.

На элементе центрального сечения выступа и впадин показаны геометрические формы сопряжения рабочих боковых поверхностей выступа 19 и впадины 20 с рабочей торцевой поверхностью выступа 21. Из чертежа видно, что рабочая торцевая поверхность"b-c" расположена вблизи полюса зубчатой пары звена P и представляет собой коническую поверхность, расположенную под углом b к плоскости, перпендикулярной оси звена.

Здесь также показан принцип обеспечения величины d смещения центра давления выступа ЦД относительно полюса зацепления P зубчатой пары и взаимосвязь величины j изменения радиусов кривизны контактных поверхностей наружной и внутренней ветвей полузвеньев при совмещении центра давления выступов в полюсе зацепления зубчатой пары звена.

На фиг. 4 показан фрагмент IV центрального сечения соединительного звена в рабочем состоянии, когда центры давления выступов 14 и 15 полузвеньев совмещены с полюсом зацепления зубчатой пары звена.

На фиг. 5, 6 видны конкретные сечения, на примере которых показан принцип обеспечения соосности одного полузвена относительно другого за счет взаимодействия выпуклых поверхностей большей кривизны с вогнутыми поверхностями меньшей кривизны.

Это позволяет ослабить контакт в области нерабочих торцевых поверхностей выступов и впадин и в момент приложения внешней растягивающей нагрузки с максимальной точностью совместить оси полузвеньев в осью звена, что гарантирует приложение составляющих сил от внешней нагрузки в районе полюсов зацепления зубчатых пар звена и тем самым уменьшить влияние крутящих и изгибающих моментов.

При возрастании нагрузок на соединительное звено в пределах упругих деформаций осуществляется полный контакт между рабочими поверхностями зубчатых пар.

Кроме того, такая схема контакта рабочих поверхностей, не снижая прочности на растяжение, увеличивает усталостную долговечность за счет более эффективного использования упругих свойств металла в предлагаемой конструкции соединительного звена. Сборка U-образных полузвеньев 1 и 2 осуществляется прямолинейным перемещением относительно друг друга, при этом выступы одного полузвена входят в зацепление с впадинами другого полузвена, образуя зубчатые пары и фиксируются поперечным пальцем 5.