устройство для передачи вращательного движения

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ, содержащее установленные параллельно входной и выходной валы, установленные на них колеса, находящиеся в зацеплении друг с другом, и прижимной механизм, кинематически связанный с одним из валов, отличающееся тем, что слой зацепления одного из колес сформирован из твердого или сверхтвердого материала и выполнен в виде покрытия, нанесенного на образующей поверхности колеса, и выступающих из него фракций, высота выступов которых выбрана превышающей величину упругой деформации тела или покрытия образующей поверхности второго колеса при взаимодействии с первым.

Описание изобретения к патенту

Изобретение может быть использовано в приборостроении, автомобилестроении.

Известна цилиндрическая зубчатая передача с профилем зубьев колес, очерченных по эвольвенте, содержащая параллельно расположенные входной и выходной валы, установленные на них колеса, находящиеся в зацеплении друг с другом, с профилем зубьев, очерченных по эвольвенте, прижимной (опорный) механизм.

Недостатком этой передачи является малая ее долговечность за счет усталостного выкрашивания, возникающего при соприкосновении зубьев по выпуклой поверхности. Кроме того, в таких передачах за счет технологических допусков неизбежен люфт.

Цель изобретения - повышение долговечности передачи.

Для этого слой зацепления одного из колес формируют из твердого или сверхтвердого материала и выполняют в виде покрытия, нанесенного на образующей поверхности колеса, и выступающий из него фракций, высота выступов которых выбрана превышающей величину упругой деформации тела или покрытия образующей поверхности второго колеса при взаимодействии с первым.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Устройство содержит первое колесо 1, фракции 2 из твердого или сверхтвердого материала или из материала, твердостью не менее твердости материала образующей поверхности второго колеса 3, связку 4 для соединения фракции 2 с телом первого колеса 1, прижимной механизм 5. Образующие поверхности колес 1 и 3 касаются по площадке зацепления матрицы 6. Валы колес 1 и 3 располагаются в опорах 7 и 8 соответственно, причем опоры одного из валов имеют свободный ход для прижима колес друг к другу. Прижим колеса 1 к колесу 3 может осуществляться также за счет изгиба валов.

Устройство работает следующим образом.

Ведущим может быть как колесо 1, так и колесо 3. Вращающий момент, приложенный через вал, например, к первому колесу 1, создает касательное усилие, приложенное через связку 4 к фракции 2. Усилие прижимного механизма 5, направленное перпендикулярно к матрице 6, формирует результирующее усилие, направленное как в тело колеса 1, так и в тело колеса 3.

Прижим колеса 1 к колесу 3 осуществляется за счет свободного хода опор 7 относительно опор 8. Одновременно в результате прижимного усилия выступающие твердые фракции 2 углубляются в тело или покрытие второго колеса 3 в рамках упругих или незначительных остаточных деформаций тела или покрытия последнего. Вращающее усилие передается на вал второго колеса 3 и далее в нагрузку.

В процессе вращения колес фракция 2 первого колеса 1 образует отпечаток (матрицу 6) на образующей второго колеса 3, причем матрица 6 перемещается на образующей этого колеса, возникая в зоне зацепления и исчезая при выходе колес из зацепления, так как деформации упругие.

В частном случае при кратном соотношении диаметров колес 1 и 3 матрица перемещается синхронно с вращением колес и соприкосновение выступающих фракцией 2 с образующей колеса 3 происходит в фиксированных точках. Чтобы не нарушилась безлюфтовость передачи, допустимая величина остаточной деформации матрицы 6 не должна превышать высоты выступающих частей фракции 2. Величина матрицы 6 зависит от величины усилия, развиваемого прижимным механизмом 5, от упругости материала образующей и тела колеса 3, а также от диаметров колес 1 и 3. Именно формирование матрицы 6 обеспечивает безлюфтовое зацепление колеса 1 с колесом 3, а также возможность передачи усилия к нагрузке.

Кроме того, преобладающее усилие сжатия при этом создает условия для работы кристаллов алмаза, так как прочность последних на изгиб невелика. Развитая поверхность матрицы 6, получаемая за счет контакта большого количества частиц фракции 2 с образующей колеса 3 в сочетании с высокой теплопроводностью сверхтвердых и твердых материалов, их термоустойчивостью и низким коэффициентом трения позволяет использовать это устройство без смазки, обеспечивает низкие удельные нагрузки.

Слой зацепления первого колеса может быть сформирован из материала этого колеса или поверхностного покрытия методом наклеивания, накатки, напыления, электроэрозионной или лазерной обработки. При этом важно, чтобы полученные таким образом выступающие фракции имели твердость, большую чем твердость второго колеса, и углублялись в его поверхность в рамках упругих деформаций последней. Перспективным для этого варианта может быть зацепление таких материалов как синтетика - металл, резина - металл, синтетика - синтетика и т. д.

Технология крепления твердых и сверхтвердых фракций 2 к образующей колеса 1 сводится к пайке кристаллов после металлизации, запрессовыванием при высокой температуре в металлокерамическую связку с последующим протравливанием последней или же к соединению методом порошковой металлургии.

Эффективность предлагаемого устройства матричного зацепления заключается в том, что по прочности, надежности, термоустойчивости, технологичности изготовления и эксплуатации оно превосходит существующие механические передачи, а отсутствие люфта делает его незаменимым в точном приборостроении, станкостроении, роботостроении. (56) Колгин Н. И. Зубчатые и червячные передачи. Л. : Машиностроение, 1974, с. 70.