CC BY
25УДК 621.833.2(31)
РАСЧЕТ НАЛАДОК ЗУБОРЕЗНОГО СТАНКА ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЬЕВ КОЛЕС ПЛОСКОКОНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ
CALCULATION OF GEAR-CUTTING MACHINE TOOLING FOR CUTTING THE TEETH OF CONE-AND-PLATE TRANSMISSION WHEELS
В. Н. Сызранцев, В. П. Вибе, Д. С. Федулов V. N. Syzrantsev, V. P. Wibe, D. S. Fedulov
Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень
Ключевые слова: прецессирующая передача, нарезание зубьев Key words: precessing transmission, cutting of teeth
Прецессирующая плоско-коническая передача позволяет для нефтегазового оборудования создавать приводы при ограниченных радиальных размерах [1, 2, 3], по сравнению с червячными и спироидными передачами, при одинаковых передаточных отношениях имеет значительно более высокий коэффициент полезного действия (достигающий величины 0,9...0,95 против 0,3...0,4 у передач червячного типа), малый страгивающий крутящий момент, что особенно важно при работе приводов в суровых условиях эксплуатации. В работе [4] рассмотрены вопросы формообразования двояковыпукло-вогнутых зубьев колес плоскоконической пре-цессирующей передачи. В настоящей работе представлена методика расчета базовых наладок зуборезного станка, необходимых как для моделирования процесса формообразования зубьев, так и для расчета наладочных параметров конкретных зуборезных станков и установки на них инструмента.
Основой расчета являются геометрические параметры шестерни и колеса плоскоконической передачи, представленные в таблице 1. В качестве примера, в таблице 1 приведены значения геометрических параметров конкретной передачи, имеющей межосевой угол X=178°, нормальный модуль mn = 3 мм, угол профиля исходного производящего контура ап = 20°. В продольном направлении зубья
шестерни имеют бочкообразную форму, а зубья колеса — корсетообразную. В среднем сечении как зубья шестерни, так и зубья колеса выполнены с нулевым углом наклона (Рп = 0). При формообразовании зубьев колеса используется двусторонний способ нарезания резцовой головкой. Зубья шестерни нарезаются односторонним способом, для процесса формообразования параметры резцовой головки устанавливаются исходя из заданной относительной длины пятна контакта в зацеплении зубьев колеса и шестерни.
Таблица 1
Геометрические параметры шестерни и колеса плоскоконической передачи
№ п/п Параметр Шестерня Колесо
Обозначение Значение Обозначение Значение
1 Число зубьев z, 64 Z 2 65
2 Внешний окружной модуль, мм m,e1 3,390 m,e2 3,385
3 Ширина венца, мм bw1 25 bw2 25
4 Среднее конусное расстояние, мм R 96,059 R 2 97,500
5 Внешнее конусное расстояние, мм Re1 108,559 Re 2 110,000
6 Внутреннее конусное расстояние, мм Ru 83,559 Ri2 85,000
7 Внешняя высота ножки зуба, мм hm 5,086 hfe2 5,077
8 Внешняя высота головки зуба, мм hae1 3,577 hae2 3,586
9 Внешняя высота зуба, мм he1 8,663 К 2 8,663
№ 5, 2014
Нефть и газ
99
№ п/п Параметр Шестерня Колесо
Обозначение Значение Обозначение Значение
10 Номинальный диаметр резцовой головки, мм - - ¿0 315
11 Развод резцов резцовой головки для нарезания колеса, мм - - 0,9
12 Угол ножки зуба, град. 0/1 2,682 в/ 2 2,643
13 Число зубьев плоского производящего колеса для нарезания 2Л 64,039 65,000
14 Угол конуса впадин зуба, град. 8/1 85,318 8/ 2 87,357
15 Нормальная толщина зуба в расчетном сечении, мм ■„1 4,712 ■„2 4,712
Разработанная методика определения базовых наладок зуборезного станка для нарезания зубьев колеса и шестерни плоскоконической прецессирующей передачи представлена в таблице 2 в виде последовательно рассчитываемых зависимостей. В правом столбце таблицы 2 приведены результаты расчета по полученным зависимостям на основе данных таблицы 1.
Таблица 2
Методика определения базовых наладок зуборезного станка для нарезания зубьев колеса и шестерни плоскоконической прецессирующей передачи
№ п/п Параметр, обозначение Расчетная формула Значение
1 Коэффициент к р кр — Я^ / ¿0 0,305
2 Коэффициент ка ка — Я2 / ^0 0,310
3 Расчетный угол , радиан gр — аг^ (0,5/ кр) 1,023
4 Расчетный угол , радиан gа — аг^ (0,5/ ка) 1,016
5 Угол наклона зуба шестерни на внешнем торце, радиан Рер — 2 • (Яе1 - Я1)/ 0,079
6 Угол наклона зуба колеса на внешнем торце, радиан Ра — 2• Я -Я2)/¿0 0,079
7 Угол наклона зуба шестерни на внутреннем торце, радиан Рр — 2 • (Яп - Я1)/ -0,079
8 Угол наклона зуба колеса на внутреннем торце, радиан Ра — 2 • (Яп - Я2) / ¿0 -0,079
9 Высота ножки зуба колеса в расчетном сечении зуба, мм / — / - 0,5 • К» • ^(вц) 4,500
10 Высота ножки зуба шестерни в расчетном сечении зуба, мм 1 — / - 0,5 • К • ^(0/1) 4,500
11 Высота ножки зуба колеса на внутреннем торце зуба, мм 2 — / - К ■ ^ (0/2 ) 3,923
12 Высота ножки зуба шестерни на внутреннем торце зуба, мм к/11 — / - К ■ ^ (0/1) 3,914
13 Расчетная величина с14, мм с14 — 1 + 2 9,000
14 Расчетная величина Па Па — 0,5^0 / Бт(gа ) 185,236
15 Расчетная величина Пр ир — 0,5^0 gр) 184,482
Наладки для нарезания зубьев колеса
16 Число зубьев производящего колеса 2ш2 — 2 • С0*в/2 64,931
100
Нефть и газ 2014
№ п/п Параметр, обозначение Расчетная формула Значение
17 Радиальная установка, мм U2 = 0,5 • d0 / sin gG 185,236
18 Угловая установка бабки изделия, град. Sf 2 87,357o
№ п/п Параметр, обозначение Расчетная формула Значение
19 Осевое смещение заготовки, мм A2 = 0 0
20 Гипоидное смещение, мм Em2 = 0 0
21 Осевое смещение стола, мм B2G = 0 0
22 Наружный диаметр резцовой головки, мм D2vG = d0 + W2 315,9
23 Внутренний диаметр резцовой головки, мм D2vP = d0 " W2 314,1
Расчет наладок для нарезания зубьев шестерни
24 Расчетная величина с50р C50 P = tgan ■ tg (в/1 +®f 2)/tg (gp ) 0,021
25 Расчетная величина с53р C53P = tg 1 2) /Sin an 0,273
26 Расчетная величина с57р с57p = 0,01(1 - 0,012zc1) • zc1cos2 an 0,131
27 Расчетная величина с58р C58P = (C57P - C53P )SinaJgan -0,018
28 Расчетная величина с60р C60P = C58P / tg (gP ) -0,011
29 Расчетная величина с92р C92P = (C50P + C58P / tg (gP ))/tg(gP ) + C58P -0,012
30 Относительная длина контакта (задать) F 0,7
31 Расчетная величина Аг 2, мм Д2 = 0,5W2 + C14 • tgan 3,726
32 Расчетная величина с74р , мм C74P =Дг2 0,02mtel ° 1 2KF ) -1,767
33 Расчетная величина с75р , мм с = —c 75 P 74P 1,767
34 Расчетная величина с81, мм C81 = 0,5W2 — C74 P + CJgan 5,492
35 Расчетная величина с82, мм c82 = 0,5W, + C75P + CJgan 5,492
36 Расчетная величина с84 C84 = —2 • C81tg(gP )/ d0 -0,057
37 Расчетная величина с 85 C85 = —2 • C82{g (gP )/ d0 -0,087
38 Расчетная величина с86 C86 = tg Wf 1 + W 2)tgan 0,034
39 Расчетная величина АП1Р ДUlp = 0,5(C84 + C86)d0 cos(gP) -1,907
40 Расчетная величина Аи1в Дию = —0,5(c84 + C86)d0 cos( gP) 1,907
41 Расчетная величина Аи2р Ди2P = 0,5 • 92P • 0 cos( P) -0,948
42 Расчетная величина АП2а ди^ = —Ди 2 P 0,948
Наладки для нарезания зубьев шестерни (вогнутая сторона)
43 Число зубьев производящего колеса Zm1G = Zc1 • CoSW 1(1 — C60P — C50P ) 63,333
44 Радиальная установка, мм U1G = UG + ДU1G +Ди 2G 187,337
45 Угловая установка бабки изделия, град Sf 1 85,318
№ 5, 2014
Нефть и газ
101
№ п/п Параметр, обозначение Расчетная формула Значение
46 Осевое смещение заготовки, мм А1Ю = -(С50Р + С58Р / {8 (8р ))И1 / 008 8/1 -11,698
47 Гипоидное смещение, мм Е =-С • И тЮ °58Р 1М 1,693
48 Осевое смещение стола, мм В1Ю =- А1Ю 81п8/1 11,659
49 Образующий диаметр резцовой головки, мм ^■Ю = ¿0 + 2 • С75Р 318,533
Наладки для нарезания зубьев шестерни (выпуклая сторона)
50 Число зубьев производящего колеса 2т1Р = 2с1 • С08в/1(1 + С60Р + С50Р ) 64,605
51 Радиальная установка, мм и1Р = иР+ди1Р+ди2Р 181,626
52 Угловая установка бабки изделия,град 8/1 85,318
53 Осевое смещение заготовки, А1Р = (С50 Р + С58 Р / (8р )) И1 / С088/1 11,698
54 Гипоидное смещение, мм Е = С • И т1Р °58Р •'М -1,693
55 Осевое смещение стола, мм В1Р = - А1Р бШ 8 (1 -11,659
56 Образующий диаметр резцовой головки, мм = ¿0 + 2 • С74Р 311,467
Рис. 2. Шестерня плоскоконической передачи с бочкообразными зубьями
При необходимости обеспечения повышенных требований к геометро-кинематическим характеристикам плоскоконической передачи стоит воспользоваться представленным в работе [6] программным комплексом. Отраженные в таблице 2 результаты расчета использованы при нарезании колеса и шестерни плоскоконической передачи (рис. 1, 2).
Рассчитанные в соответствии с изложенной методикой базовые наладки станка позволяют определить в зависимости от модели станка конкретные значения его наладочных параметров и установок. Данная задача с исчерпывающей полнотой рассмотрена в работе [5].
Рис. 1. Нарезание шестерни на зуборезном станке
102
Нефть и газ
2014
Список литературы
1. Сызранцев В. Н., Плотников Д. М., Денисов Ю. Г., Ратманов Э. В. Патент № 2334125 Российская Федерация, С1 (RU), F04C 2/107, F04B 47/02. Установка скважинного винтового насоса. Опубликована: 20.09.2008. Бюл. №26.
2. Сызранцев В. Н., Новоселов В. В., Голофаст С. Л. Приводы на основе прецессирующей передачи для запорной арматуры трубопроводов// Известия вузов. Нефть и газ. - 2011. № 6. - С. 87-90.
3. Syzrantsev V., Golofast S. Drives of Pipelines' Block Valve based on the Pan Precess Gear // Global Journal of Researches in Engineering: A Mechanical and Mechanics Engineering (USA). Volume 14 Issue 2 Version 1.0 Year 2014 P 15-17.
4. Сызранцев В. Н., Вибе В. П. Формообразование поверхностей зубьев колес прецессирующей передачи привода запорной арматуры // Известия вузов. Нефть и газ. - 2012. № 2. - С. 97-101.
5. Лопато Г. А., Кабатов Н. Ф., Сегаль М. Г. Конические и гипоидные передачи с круговыми зубьями. Справочное пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1977. - 423 с.
6. Сызранцев В. Н., Вибе В. П., Котликова В. Я. Проектирование редуктора с прецессирующей зубчатой передачей // Научно-технический вестник Поволжья. - 2011. -№ 2. - С. 53-58.
Сведения об авторах
Сызранцев Владимир Николаевич, д. т. н., профессор, заведующий кафедрой «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности», Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень, тел. 8(3452)484563, e-mail: v_syzrantsev@mail.ru
Вибе Вячеслав Петрович, аспирант, Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень, e-mail: wiebe45rus@mail.ru
Федулов Дмитрий Сергеевич, аспирант, Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень, e-mail: dmitfedulov@mail.ru
Syzrantsev V. N., Doctor ofEngineering, professor, head of the chair «Machines and equipment of oil and gas industry», Tyumen State Oil and Gas University, phone: 8(3452)484563, e-mail: v_syzrantsev@mail.ru
Wibe V. P., postgraduate student, Tyumen State Oil and Gas University, e-mailrwiebe45rus@mail.ru
Fedulov D. S., postgraduate student, Tyumen State Oil and Gas University, e-mail: dmitfedulov@mail.ru
