СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗУБЬЕВ ЗВЕЗДОЧЕК ДЛЯ ТЯГОВЫХ КРУГЛОЗВЕННЫХ ЦЕПЕЙ

Болтян А.В., Голубов Н.В., Горобец И.А., Черников А.С.
(ДонГТУ, г. Донецк, Украина)

     The asterisks for driving chains of round section are the most loaded element of system of a drive of machines. At its manufacture it is possible to apply the standard instrument. For definition of parameters of the instrument the special program is created.
     Звездочки для тяговых круглозвенных цепей транспортных и других машин и механизмов являются наиболее нагруженным элементом системы их привода, поскольку воспринимают, как правило, высокую динамическую нагрузку, обусловленную характером взаимодействия рабочих органов машин со средой и местными сопротивлениями перемещению тяговой цепи. До настоящего времени тяговые звездочки изготавливались из отливок с последующей механической обработкой только центрального посадочного отверстия. Такая конструкция обуславливает низкую надежность звездочек в условиях динамических и ударных нагрузок вследствие частых поломок зубьев, [1].
     В результате проведенных кафедрой «Технология машиностроения» ДонГТУ исследований предлагается изготавливать звездочки для тяговых круглозвенных цепей из поковок и без наличия реборды между смежными зубьями, [1]. В соответствие с рекомендуемым способом получения заготовки механической обработке должны подвергаться не только поверхности центрального отверстия, но и впадин между зубьями для размещения в них звеньев цепи, [2].
     Впадины между зубьями звездочек представляют собой сложную поверхность, образованную пересечением эвольвентной и цилиндрической поверхностями. Геометрические параметры впадин нормализованы, например [3].
     На практике для удобства построения и упрощения изготовления литейной формы (в случае исходной заготовки - отливки) эвольвентную поверхность аппроксимируют двумя цилиндрическими, что приводит к искажению формы поверхности впадин между зубьями.
     Предлагается применять для формообразования ложа впадины под звенья цепи концевые модульные фрезы, предназначенные для фрезерования зубьев зубчатых колес. Используемое оборудование – горизонтально-расточной станок с поворотным столом.
     Стоит задача выбора концевой модульной фрезы под соответствующий калибр и шаг цепи (d, p). Данная задача решается в следующей последовательности:
     1)Определяем возможные значения делительного диаметра модульной фрезы из условия, что делительный диаметр фрезы должен быть больше удвоенного радиуса впадины ложа звезды по ее делительному диаметру.
     2)При обработке делительный диаметр фрезы должен «находиться» на делительном диаметре звезды.
     3)Определяем число зубьев фиктивного зубчатого колеса, фрезеруемого с помощью выбранной модульной фрезы:
      ,
где 2r0 – диаметр делительной окружности фиктивного зубчатого колеса;
     m – модуль колеса или фрезы;
     ]...[ - антье, целая часть числа.
     4)Уточняем параметры фрезы по Zфикт.
     5)Поскольку число зубьев фиктивного зубчатого колеса всегда больше 12 (фрезы нормализованы), а фактическое число зубьев звезды принимается в соответствии с требованиями стандартов равным 5, 7 или 9, то делительный диаметр выбранной фрезы всегда будет меньше удвоенного радиуса впадины ложа звезды по ее делительному диаметру.
     Следовательно, для выполнения первого условия рассматриваемой последовательности необходимо заглубить фрезу к оси звезды, что влечет за собой относительный поворот осей фрезы и нарезаемого зуба фиктивного зубчатого колеса. Определим величины заглубления и угла поворота фрезы, рис. 1. Найдем координаты центров построения расчетного профиля ложа впадины звезды в системе координат, связанной с фрезой:


     Из рис. 1 следует, что

     где – угловой шаг звезды;
     М – шаг центров построения звезды;
     f – расстояние между смежными центрами окружностей впадин ложа зуба звезды по ее делительному диаметру;
     b – толщина зуба по делительному диаметру звезды;
     r0ф – радиус звезды по ее делительному диаметру.
Рисунок 1 – Схема для расчета параметров зуба звездочки круглозвенной цепи

     Аналогично

где ro - радиус впадин звезды.
     Таким образом, на делительной окружности звезды «находится» радиус фрезы r0ф , а нам необходимо иметь радиус ложа впадины зуба, Rвп:

     В таком случае необходимо заглубить фрезу к оси поворота звезды и довернуть зуб звезды на угол .
     Зная B4O2" из уравнения окружности, подставив в него величину B4O2" , получим:

     Тогда величина заглубления фрезы

     Далее сравниваем рассчитанное значение с величиной расстояния от делительного диаметра фрезы до места окончания режущих кромок ее зубьев . При фреза «отбрасывается» и повторяем все расчеты для другой нормализованной фрезы.
     Величина доворота фрезы при ее заглублении

     Зная величины и , определим новые координаты центров окружностей, описывающих получаемый профиль впадины зуба звезды:

     В соответствии с предложенными зависимостями была разработана программа подбора параметров пальцевых модульных фрез для фрезерования ложа зуба. Она была реализована на ПЭВМ. Блок –схема этой программы приведена на рис.2.
     Результат реализации программного определения координат формообразования профиля зуба звезды были опробированы при изготовлении звездочек экспериментального стенда в ДонГТУ.
     Разработанная программа позволяет оценить реальный профиль зуба звезды в любом его сечении плоскостью, перпендикулярной оси вращения звезды. Входные параметры: радиус делительной окружности, радиус отверстия звезды, радиус ложа звезды, наружный радиус фрезы и др. (рис. 3)
Рисунок 2 – Блок – схема программы по подбору параметров пальцевой модульной фрезы.

     Выходные параметры: модуль фрезы, число зубьев, величина заглубления фрезы и угол ее доворота (рис.4). Они являются исходными данными для наладки горизонтально-расточной операции.
Рисунок 3 – Результаты работы программы.

Список литературы:
1. Выбор формы и метода изготовления звездочек для тяговых круглозвенных цепей / Болтян А.В., Голубов Н.В., Горобец И.А., Черников А.С. // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научных трудов. – Донецк: ДонГТУ, 2001. Вып. 15. – С. 26 – 30.
2. Новый способ изготовления тяговых звездочек приводов горных машин / Болтян А.В., Куликов Д.Н., Барило А.В. // Тезисы докладов научн.-техн. конференции «Проблемы зубчатых передач и редукторостроения». – Харьков: НТО машиностроителей Украины, 1993. – С.90.
3. ГОСТ 13561-89 «Звездочки для грузовых и тяговых круглозвенных цепей. Методы расчета и построения профиля зубьев. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – Введ. с 01.01.90. - 5с



Прогрессивные технологии и системы машиностроения:междунсродный сб. научн. трудов-Донецк;ДонГТУ,2001 Вып.16.