КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 621.833; 621.83.053 DOI: 10.17586/0021-3454-2020-63-8-769-771
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ С КОНУСООБРАЗНЫМИ ЗУБЧАТЫМИ ВЕНЦАМИ
В. М. Медунецкий, В. А. Зинков
Университет ИТМО, 197101, Санкт-Петербург, Россия E-mail: vm57med@yandex.ru
Для уменьшения зазора в зоне зубчатого зацепления цилиндрических эволь-вентных передач предлагается использовать конусообразные зубчатые венцы. Приводятся особенности такого вида зацепления и сборки зубчатой передачи. Зубчатые венцы предлагается изготавливать методом литья в силиконовые формы и методом 3D-печати.
Ключевые слова: конусообразные цилиндрические зубчатые передачи, зазоры в зубчатых зацеплениях, методы изготовления конусообразных зубчатых венцов
Современный период совершенствования техники отличается большим разнообразием устройств, в которых необходимо использовать зубчатые передачи с небольшими крутящими моментами. Такие зубчатые передачи изготавливаются в основном из пластмасс и композиционных материалов. Это связано с тем, что передачи из таких материалов обладают известными преимуществами по отношению к передачам, которые изготовлены из металлов [1, 2].
На практике достаточно часто используются малогабаритные зубчатые передачи не только с изменением скорости вращения, но и периодическим изменением направления вращения. Известным недостатком в таких передачах является наличие так называемого кинематического мертвого хода в зацеплении. Для уменьшения зазоров в зацеплении ранее применялись разводные (разрезные) зубчатые колеса [3, 4], которые состоят из двух частей, подвижно соединенных между собой через упругую связь для непрерывного устранения бокового зазора в зацеплении. Однако такие „беззазорные" передачи усложняют конструкцию, увеличивают массу и габариты устройства. Поэтому для зубчатых передач, которые изготавливаются из пластмасс и композиционных материалов, такой вариант значительно снижает надежность механизма.
Для уменьшения мертвого хода в зацеплении можно предложить конусообразные зубчатые венцы. Фрагмент предлагаемого зубчатого венца показан на рисунке. Каждый зуб колеса имеет некоторую конусность, т.е. плавное изменение толщины зуба от одной торцевой плоскости колеса к другой. Также каждое сечение зуба, перпендикулярное оси колеса (сечения, параллельные торцевой плоскости колеса), представляет собой эвольвенту.
Передача из таких колес собирается так, что в зоне зацепления образуется „клин". Смещая одно зубчатое колесо относительно другого при сборке такой передачи, можно обеспечить возможность выбора величины зазора в зацеплении зубьев. В предельном случае можно обеспечить полностью „беззазорное" зацепление.
При мелкосерийном производстве указанные зубчатые венцы следует изготавливать методом литья в силиконовые формы или с помощью 3Б-печати. При изготовлении зубчатых
770
В. М. Медунецкий, В. А. Зинков
венцов путем литья в силиконовые формы необходимо создать модель, к примеру, на 3D-принтере с последующей окантовкой внешней поверхности металлической оболочкой с заданным микрорельефом [5—7]. Это позволит обеспечить хорошую рабочую поверхность
изделия — зубчатого венца.
Для проектирования предложенной зубчатой передачи из конструкционных полимерных материалов и пластмасс можно рекомендовать методику, кратко изложенную в работе [8].
Таким образом, предложенное конусообразное зацепление обеспечивает возможность минимизации зазора в зоне зацепления, что улучшит работу цилиндрической передачи, в которой периодически меняется направление вращения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Старжинский В. Е., Шилько С. В., Шалобаев Е. В. Технологии производства зубчатых колес из термопластичных полимерных материалов (Обзор) // Полимерные материалы и технологии. 2018. № 2.
2. Dengel B. Plastic gears are the future: // Machine Design. 2017 [Электронный ресурс]: <https://www.machinedesign.com/materials/article/21836156/plastic-gears-are-the-iuture>, 20.03.2020.
3. Конструкторско-технологическое обеспечение качества приборных зубчатых передач // Технология проектирования и методы обеспечения качества зубчатых колес и передач / Под ред. В. Е. Старжинского и М. М. Кане. СПб: Профессия, 2007. 823 с.
4. Элементы привода приборов: расчет, конструирование, технологии / В. Е. Старжинский, Е. В. Шалобаев, С. В. Шилько и др.; Под ред. Ю. М. Плескачевского. Минск: Беларус. навука, 2012. 769 с.
5. Холодов И. Технологии 3D-печати, 2014 [Электронный ресурс]: <https://www.ixbt.com/printer/3d/ 3d_tech.shtml>, 29.03.2020.
6. Зинков В. А., Медунецкий В. М. Повышение точности электромеханического прибора-датчика для измерения угла поворота судового оборудования // Морской вестник. 2019. № 1(69). С. 112—114.
7. Медунецкий В. М. Обеспечение качественных показателей комбинированных цилиндрических передач. СПб: Политехника, 2002. 160 с.
8. Медунецкий В. М., Шалобаев Е. В., Зинков В. А., Данг Нян Тхонг . Методика проектирования и расчета малогабаритных зубчатых передач из композиционных материалов // Изв. вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62. № 2. С. 192—194.
Сведения об авторах
Виктор Михайлович Медунецкий — д-р техн. наук, профессор; Университет ИТМО;
E-mail: vm57med@yandex.ru Владимир Александрович Зинков — аспирант; Университет ИТМО;
E-mail: zinkov21@yandex.ru
Поступила в редакцию 18.05.2020 г.
Ссылка для цитирования: Медунецкий В. М., Зинков В. А. Цилиндрические передачи с конусообразными зубчатыми венцами // Изв. вузов. Приборостроение. 2020. Т. 63, № 8. С. 769—771.
Цилиндрические передачи с конусообразными зубчатыми венцами 771
CYLINDRICAL GEARS WITH TAPERED TOOTHED RIMS V. M. Medunetskiy, V. A. Zinkov
ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia E-mail: vm57med@yandex.ru
To reduce the clearance in the gearing area of cylindrical involute gears, it is proposed to use tapered gears. Features of this type of gearing and assembly of a gear transmission are given. Gears are proposed to be made by casting in silicone molds and by 3D printing.
Keywords: tapered spur gears, gear clearances, methods for making tapered gears
REFERENCES
1. Starzhinsky V.E., Shil'ko S.V., Shalobayev E.V. Polimernyye materialy i tekhnologii, 2018, no. 2, pp. 6-31. (in Russ.)
2. Brian Dengel, Machine Design, 2017, https://www.machinedesign.com/materials/article/21836156/ plastic-gears-are-the-future.
3. Starzhinsky V.E., Kane M.M., ed., Tekhnologiya proyektirovaniya i metody obespecheniya kachestva zubchatykh koles i peredach (Design Technology and Quality Assurance Methods for Gear Wheels and Gears), St. Petersburg, 2007, 823 p. (in Russ.)
4. Starzhinsky V.E., Shalobayev E.V., Shil'ko S.V. Elementy privoda priborov: raschet, konstruirovaniye, tekhnologii (The Drive Elements of the Instrument: the Calculation, Designing, Technology), Pleska-chevskiy Yu.M., ed., Minsk, 2012, 769 p. (in Russ.)
5. https://www.ixbt.com/printer/3d/3d_tech.shtml. (in Russ.)
6. Zinkov V.A., Medunetskiy V.M. Morskoy Vestnik, 2019, no. 1(69), pp. 112-114. (in Russ.)
7. Medunetskiy V.M. Obespecheniye kachestvennykh pokazateley kombinirovannykh tsilindricheskikh peredach (Ensuring Quality Indicators of Combined Cylindrical Gears), St. Petersburg, 2002, 160 p. (in Russ.)
8. Medunetskiy V.M., Shalobaev E.V., Zinkov V.A., Dang Nhan Thong. Journal of Instrument Engineering, 2019, no. 2(62), pp. 192-194. (in Russ.)
Data on authors
Viktor M. Medunetskiy — Dr. Sci., Professor; ITMO University; E-mail: vm57med@yandex.ru Vladimir A. Zinkov — Post-Graduate Student; ITMO University; E-mail: zinkov21@yandex.ru
For citation: Medunetskiy V. M., Zinkov V. A. Cylindrical gears with tapered toothed rims. Journal of Instrument Engineering. 2020. Vol. 63, N 8. P. 769—771 (in Russian).
DOI: 10.17586/0021-3454-2020-63-8-769-771