Источник: http://www.uran.donetsk.ua/~masters/2001/mech/konstantinov/elbib/statja.htm
Широкое распростронение в современном машиностроении получило применение зубчатых муфт. Традиционно они применяются при незначительных углах перекоса осей валов (до ±1,5°). Что является недостаточным в современных условиях.
Конструкции муфт и методы их изготовления с течением времени постоянно развивались. И прошли путь в своём развитии от скругления кромок до реализации пространственного зацепления между зубьями втулки и обоймы [1]. И от традиционных способов получения зубчатых колёс до реализации сложных пространственных движений инструмента.
При работе муфт происходят сложные контактные процессы [2] влияющие на работоспособность всего узла в целом. А также элементы в муфте совершают сложные пространственные относительные перемещения [3], оказывающие влияние на распределение нагрузки между зубьями и по их высоте. Поэтому проблема поиска новых конструкций зубчатых муфт и технологических способов их получения актуально и по сей день.
Создание новых конструкций зубчатых муфт состоит, как правило, в изменении геометрии зубьев втулки и (или) обоймы. Что несомненно влечёт за собой создание новых видов инструментов и технологических устройств, которые позволяют реализовывать на практике конструкторские решения.
Наиболее современным в настоящее время является реализация пространственного зацепления между зубьями втулки и обоймы, основы синтеза которых изложены в работе [3].
Исходя из выше изложенного для разработке технологических методов повышения несущей и компенсирующей способности зубчатых муфт необходимо выполнение двух обязательных условий:
-- реализация при обработке изделия условий, при которых оно будет эксплуатироваться;
--- использование инструмента (по крайней мере на последней стадии обработки), напоминающего деталь сопрягаемую с обрабатываемым изделием.
Разберём применение двух этих условий на примере получения пространственной поверхности на зубьях втулки с параметрами описанными в [3].
На рис. 1 представлен общий вид приспособления предназначенного для хонингования зубьев. В процессе зубохонингования реализуются условия работы муфты. В результате чего на боковых поверхностях зубьев получается сложная пространственная поверхность, в сечении по высоте зуба имеющая эвольвентный профиль. При этом улучшается качество поверхности, повышается точность изготовления зубьев.
Приспособление состоит из привода главного движения, на шпиндель которого одевается втулка; вала на который одевают зубчатый хон с внутриними зубьями; привода доворота инструмента; привода подвода и отвода инструмента.
Привод главного движения состоит из коробки скоростей 1, в шпиндель ко-то-рой вставлена цанговая оправка 2. На цанговую оправку одевают зубчатую втулку 3 и зажимают посредством винта.
Вал 4 устанавливается на опоры качения 5 состоящие из трёх роликов. Ролики поддерживают вал в пространстве и позволяют ему совершать вращательное и по-ступательное движения. На одном конце вала устанавливается хон 24, а на другом - торцовый кулачок 9, предназначенный для сообщения непрерывно вращающемуся валу поступательного перемещения вдоль своей оси.
Ролики 5 крепятся жестко барабану 6, установленному в подшипниковых опорах на поворотной плите 12.
Привод поворота состоит из электродвигателя 23, двумя соединительными муфтами 20 и 22, вала 16, зубчатого сектора 14. Зубчатый сектор входит в зацепление с зубчатым венцом 13, прикрученным к поворотной плите 12, которая поворачивается в вертикальной подшипниковой опоре (вал, подшипники и т.д.) 15.
Для поддержания плиты 12 в горизонтальном положении и для разгружения подшипников в опоре 15 устанавливается ролик 11.
Привод подвода и отвода инструмента состоит из плиты 17, которая крепится на суппорте и ходового вала 19.
Приспособление работает следующим образом: вращающийся момент передаётся от привода главного движения, через коробку скоростей 1 на зубчатую втулку 3 закреплённую в цанговой оправке 2, зубчатая втулка находится в зацеплении с зубчатым хоном 24, установленном в стакане закреплённом на вал 4.
Крутящий момент передаётся через зубья втулки на хон и дальше на вал. Вал подвешен в пространстве на опорах качения 5, через которые передаёт крутящий момент на барабан 6, установленный в подшипниковых опорах на поворотной плите 12.
Обработка зубьев зубчатой втулки ведётся за счёт того, что инструменту 24 в процессе вращения сообщается притормаживание тормозом, состоящим из конического шкива 7, который устанавливается на барабане 6 и вращается вместе с ним. Тормозной момент создаётся за счёт того, что к шкиву поджимается, посредствам пружин, на специальном диске 8 ролики. Пружина поджимает ролики к конической поверхности шкива в результате чего возникает сила трения качения препятствующая свободному вращению всей системы.
Для ускорения процесса обработки вал совершает возвратно поступательные движения с помощью привода 9, 10.
Ось 25 поворота поворотной плиты 12 расположена в плоскости симметрии центрального сечения зубчатого венца обрабатываемого изделия.
Для получения пространственного зацепления между зубьями втулки и хона, последний должен поворачиваться вокруг вертикальной опоры располо-женной в нижней части приспособления на плите суппорта.
Поворот инструмента осуществляется при помощи привода поворота. При этом крутящий момент передаётся от электродвигателя 23 через соединительную муфту 22, редуктор 21, вторую соединительную 20 муфту на вал 16. Угловая скорость привода доворота инструмента изменяется при помощи управляемого двигателя. Изменение угловой скорости привода поворота является необходимым условием для поддержания постоянной скорости поворота инструмента относительно обрабатываемой поверхности.
Цикл обработки изделия включает 4-6 перемещений вала относительно своей продольной оси, после чего останавливают вращение шпинделя и отводят суппорт вместе с инструментом, с помощью ходового винта 33. снимают обработанную зубчатую втулку и закрепляют следующую. После чего суппорт вместе с инструментом подводят по упору к зубчатой втулке и включают привод главного движения.
Если существует технологический метод получения какой либо поверхности, то возникает необходимость контролировать параметры её изготовления.
Очевидно при контроле, как и при изготовлении, необходимо моделировать условия работы всего узла в целом.
На рис. 2 изображен общий вид контрольного приспособления предназначенного для определения суммарного пятна контакта на зубьях втулки. Для чего измеряемая втулка вводится в зацепление с эталонным зубчатым колесом с внутринними зубьями. При работе приспособления моделируются реальные условия работы зубчатой муфты: используется пространственное зацепление при перекосе осей валов.
Приспособление состоит из привода главного движения (коробка скоростей 1, двигатель, шпиндельный вал), механизма поворота, механизма подвода отвода вращающегося центра.
Эталонное зубчатое колесо, с внутринними зубьями, закрепляется при помощи гайки внутри сборного барабана. Сборный барабан устанавливается в стакан 2 на подшипниках качения и затем вместе со стаканом в корпус.
Корпус 9 устанавливается в обод 5 с закреплёнными на нем двумя валиками. Оси валиков проходят через ось симметрии центрального сечения зубчатого венца обрабатываемого изделия.
Корпус 9 с ободом и валиками устанавливаются в стойки 11 которые затем прикручиваются к станине 4.
К верхней части барабана прикручивается специальный диск 19 предназначенный для создания, совместно с прижимным диском 8 и прикрученными к нему роликами, тормозного момента.
Тормозной момент создаётся за счёт сжатия пружин между диском 8 и диском с тормозными роликами 19 и нижней плитой механизма подвода-отвода 3 вращающегося центра . Регулирование силы прижатия диска осуществляется при помощи пальцев 10.
Для уменьшения погрешности измерения шпиндельный вал поджимается вращающимся центром .
Привод поворота приспособления состоит из вала 14, на который с одной стороны прикручена рукоятка 7, а с другой два клина 13, скользящие по направляющим станины 4. Поворот корпуса приспособления осуществляется посредством вращения рукоятки 7, с в следствии чего перемещаются клинья 13 вместе с упором 15.
Цикл определения суммарного пятна контакта на зубьях втулки включает: покрытие краской зубьев втулки, установки её на цанговую оправку, зажим при помощи торцового ключа, подвод вращающегося центра. После чего вращением рукоятки привода поворота корпус 9 приспособления в подшипниковых опорах поворачивается на требуемый угол перекоса осей. После чего включается привод вращения шпинделя.
После некоторого времени обкатки привод вращения шпинделя останавливают и поворачивают корпус приспособления на зеркально противоположный угол. После чего снова включают привод вращения шпинделя.
После окончания обкатки вращающийся центр отводят, откручивают зубчатую втулку и на её место устанавливают новую и цикл повторяется снова.
Суммарное пятно контакта определяют при помощи специальных шаблонов по следам краски. По измеренным величинам судят о точности изготовления изделия по нормам контакта зубьев.