PL B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1. fig.1 F16H 55/17 E21C 31/00 F04C 2/24 RZECZPOSPOLITA POLSKA

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21 ) Numer zgłoszenia: Urząd Patentowy (22) Data zgłoszenia: Rzeczypospolitej Polskiej (13) B1 (51) Int.Cl.7 F16H 55/17 E21C 31/00 F04C 2/24 (54)Koło zębate (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 13/98 (73) Uprawniony z patentu: Zabrzańskie Zakłady Mechaniczne Spółka Akcyjna, Zabrze, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 08/01 (72) Twórcy wynalazku: Andrzej Kostoń, Zabrze, PL Krzysztof Karowiec, Gliwice, PL Andrzej Skrzypiec, Zabrze, PL Ryszard Serwotka, Zabrze, PL Janusz Sedlaczek, Gliwice, PL (57) 1. Koło zębate, którego zęby maja za rys głowy zęba utworzony z epicykloidy, a zarys stopy zęba z hypocykloidy, znamienne tym, że punkt (12) końca epicykloidy (4) i punkt (13) końca hypocykloidy (5) są ze sobą połączone odcinkiem (6) prostej, który to odcinek (6) tworzy część zarysu zęba (1). PL B1 fig.1

2 Koło zębate Zastrzeżenia patentowe 1. Koło zębate, którego zęby mają zarys głowy zęba utworzony z epicykloidy, a zarys stopy zęba z hypocykloidy, znamienne tym, że punkt (12) końca epicykloidy (4) i punkt (13) końca hypocykloidy (5) są ze sobą połączone odcinkiem (6) prostej, który to odcinek (6) tworzy część zarysu zęba (1). 2. Koło zębate według zastrz. 1, znamienne tym, że głowa (2) zęba (1) składa się z początkowej części epicykloidy (4) i części odcinka (6) prostej, a stopa (3) zęba (1) składa się z początkowej części hypocykloidy (5) i części odcinka (6) prostej. 3. Koło zębate według zastrz. 2, znamienne tym, że część odcinka (6) prostej tworząca cześć zarysu stopy (3) zęba (1) jest większa od części odcinka (6) prostej tworzącej część zarysu głowy (2) zęba (1). 4. Koło zębate według zastrz. 1, znamienne tym, że prosta (14) łącząca punkt (12) końca epicykloidy (4) z punktem (13) końca hypocykloidy (5) przechodzi przez środek (01) podziałowego koła (7). * * * Przedmiotem wynalazku jest koło zębate, którego zęby m ają zarys głowy zęba utworzony z epicykloidy, a zarys stopy zęba z hypocykloidy. Znane z publikacji Kazimierza Ochęduszko Koło zębate Państwowe Wydawnictwo Techniczne, Warszawa, 1954 r., t.1, s.36, koło zębate ma zarys głowy zęba utworzony z epicykloidy, a zarys stopy zęba z hypocykloidy. Epicykloidę i hypocykloidę zakreśla się przez odtaczanie jednego koła odtaczającego po zewnętrznej stronie koła toczonego i drugiego koła od odtaczającego po wewnętrznej stronie tego samego koła tocznego, rozpoczynając odtaczanie obydwu kół z jednego i tego samego punktu na kole tocznym. Przez to epicykloida i hypocykloida mają jeden wspólny punkt, w którym krzywe te się łączą. Koło toczne jest zarazem kołem podziałowym, czyli epicykloida i hypocykloida stykają się w znanym kole zębatym w punkcie leżącym na kole podziałowym. Wadą znanych kół zębatych, których zęby mają zarys złożony z epicykloidy i hypocykloidy jest ich wrażliwość na niedokładność odległości osi dwóch współpracujących kół. Odległość osi współpracujących ze sobą kół musi z dużą dokładnością być sumą promieni ich kół tocznych. Stwarza to szczególnie trudne do spełnienia warunki technologiczne. W przypadku bowiem, gdy nominalna tolerancja odległość osi kół współpracujących; o zarysach zębów utworzonych z epi cykloidy i hypocykloidy, zostaje choćby nieznacznie przekroczona, koła zębate ulegają szybkiemu zużyciu. Celem wynalazku jest koło zębate, którego zęby mają zarys utworzony z epicykloidy i hypocykloidy, które zezwala na rozszerzoną tolerancję odległości osi kół współpracujących. Cel ten osiągnięto przez utworzenie zarysu zęba z epicykloidy i hypocykloidy, których punkty końca są od siebie oddalone i połączone odcinkiem prostej, a który to odcinek stanowi część zarysu zęba w obszarze koła podziałowego. W szczególnym rozwiązaniu głowa zęba składa się z początkowej części epicykloidy i części odcinka prostej, a stopa zęba składa się z początkowej części hypocykloidy i części odcinka prostej. Korzystnie część odcinka prostej tworząca część zarysu stopy zęba jest większa od części odcinka prostej tworzącej cześć zarysu głowy zęba. Korzystnie prosta przechodząca przez punkt końca epicykloidy i punkt końca hypocykloidy przechodzi zarazem przez środek podziałowego koła. Koła zębate o zarysie zębów według wynalazku są mało wrażliwe na niedokładność odległości osi obrotu współpracujących kół, przeto nadają się do stosowania w urządzeniach du-

3 żych gabarytowo, których zębata przekładnia przenosi bardzo duże obciążenia, a koło mniejsze ma małą liczbę zębów. Zęby o zarysie według wynalazku nie są podcinane, także gdy koło ma ich małą liczbę, a więc są zdolne do przenoszenia dużych obciążeń. Mała wrażliwość na niedokładność wykonania odległości osi kół współpracujących jest dużym ułatwieniem w wykonywaniu kadłubów przekładni, bo zezwala na zwiększenie tolerancji odległości osi gniazd na łożyska współpracujących kół. Koła według wynalazku są przeznaczone do stosowania zwłaszcza do napędu posuwu węglowego kombajnu ścianowego, gdzie jest konieczne stosowanie kół zębatych z małą liczbą zębów, niniejszą od dziesięciu. Koła o zębach według wynalazku stanowią przedostatni stopień przekładni napędu posuwu, która to przekładnia powoduje przesuwanie się kombajnu po przenośniku wzdłuż wyrobiska ścianowego. Ostatnia przekładnia napędu posuwu jest przekładnią palcową z nieruchoma zębatką, która leży w zastawkach ścianowego przenośnika. Koła o zazębieniu cykloidalnym według wynalazku, tworzące przedostatni stopień napędu posu wu są obciążone bardzo dużymi udarowymi siłami, pochodzącymi od oporów posuwu skrawania warstwy węgla i od oporów posuwu ruchu po przenośniku kombajnu. Koła te są szczególnie obciążone, gdy skrawanie węgla odbywa się po wzniosie, gdy trzeba pokonywać dodatkowo składową bardzo dużego ciężaru kombajnu, która to składowa jest skierowana wzdłuż kierunku ruchu kombajnu. W wyniku sumy tych oporów na zębach tych kół są bardzo duże i leżą blisko granicy wytrzymałości zmęczeniowej na ściskanie materiału zęba. Podobnie duże naprężenia na zginanie występują w materiale zęba. W tych warunkach pracy koła zębate według wynalazku wykazują zwiększoną wytrzymałość na naciskanie między zębne i na zginanie zębów, a przy tym są niewrażliwe na nieodkładność odległości osi kół tworzących przekładnię, czyli zezwalają na stosunkowo dużą tolerancje tej odległości. Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 jest widokiem z boku pojedynczego zęba koła zębatego, fig. 2 jest schematem wykreślania szczególnego zarysu zęba, a fig. 3 jest zarysem zębów dwóch współpracujących kół. Głowa 2 zęba 1 ma w części zarys w kształcie epicykloidy 4. Stopa 3 zęba 1 ma w części zarys hypocykloidy 5. Epicykloida 4 i hypocykloida 5 nie łączą się w obszarze podziałowego koła 7 ze sobą, lecz punkt 12 końca epicykloidy 4 i punkt 13 końca hypocykloidy 5 są połączone odcinkiem 6 prostej 14, która to prosta 14 przechodzi korzystnie przez środek 01 podziałowego koła 7, czyli odcinek 6 jest usytuowany promieniowo. W szczególnym rozwiązaniu odcinek 6 przecina podziałowe koło 7 tak, że część odcinka 6 leży na zewnątrz podziałowego koła 7, a część odcinka 6 leży wewnątrz podziałowego koła 7. Przy tym wspomniane części odcinka 6 nie muszą być równe. Oznacza to, że punkt 12 końca odcinka epicykloidy 4, który tworzy część zarysu głowy 2 zęba 1 leży na zewnątrz podziałowego koła 7, a punkt 13 końca odcinka hypocykloidy 5, który tworzy część zarysu stopy 3 zęba leży wewnątrz podziałowego koła 7. W szczególnym rozwiązaniu istotnym jest to, że część zarysu głowy 2 zęba 1 tworzy początkową część epicykloidy 4, oraz część zarysu stopy 3 zęba 1 tworzy początkową część hypocykloidy 5. Przez początkową część epicykloidy i hypocykloidy rozumie się tu część tych krzywych, która ma początek na zasadniczym kole, po którym odtacza się koła z punktem zakreślającym jedną lub drugą krzywą cykloidalną. Konsekwencją tego jest tworzenie epicykloidy i hypocykloidy na dwóch różnych zasadniczych kołach. I tak zasadnicze koło epicykloidy 4 musi przechodzić przez punkt 12 końca odcinka 6, a zasadnicze koło hypocykloidy 5 musi przechodzić przez punkt 13 końca odcinka 6. Na figurze 2 przedstawiono konstrukcję zarysu zęba 1 według wynalazku, czyli wykreślanie tego zarysu. Koło zębate ma podziałowe koło 7 zakreślone promieniem R 1ze środka 01. Ze środka 01 jest zakreślone także zasadnicze koło 8, po którym, po jego zewnętrznej stronie, odtacza się koło 9 zakreślające punktem leżącym na nim epicykloidę 4 głowy 2 zęba 1. Zasadnicze koło 8 ma promień R1A, który to promień jest sumą promienia R, podziałowego koła 7 i dodatkowego odcinka Ra. Przez to punkt 12 końca epicykloidy 4, który leży na zasadniczym kole 8, jest oddalony od podziałowego koła 7, mierząc odległość wzdłuż promienia wychodzącego ze środka 01 o odcinek Ra. Ze środka 01 jest zakreślone zasadnicze koło 10, po którym odtacza się po jego wewnętrznej stronie koło 11 zakreślające punktem leżącym na nim hypocykloidę 5 stopy 3 zęba 1. Zasadnicze koło 10 ma promień R 1B, który powstaje przez pomniejszenie promienia R, podziałowego koła 7 o odci--

4 nek Rb. Hypocykloida 5 leży zatem wewnątrz zasadniczego koła 10, a punk 13 końca hypocykloidy 5 leży na zasadniczym kole 10 i jest oddalony, mierząc odległość wzdłuż promienia wchodzącego ze środka 0l5 od podziałowego koła 7 o odcinek RB. Punkty 12 i 13 końców epicykloidy i hypocykloidy łączy odcinek 6 prostej. Okazało się korzystne aby dla koła mniejszego przekładni składającej się z dwóch kół zębatych odcinek RB był większy od odcinka Ra, przez co większa część odcinka 6 leży wewnątrz podziałowego koła 7 Jak wspomniano, korzystnie odcinek 6 leży na prostej 14 przechodzi przez środek 01 czyli przebiega promieniowo, co osiąga się umieszczając punkty 12 i 13 epicykloidy i hypocykloidy na tym samym promieniu. Działanie koła zębatego według wynalazku zostanie opisane z posłużeniem się fig. 3, gdzie przedstawiono dwa koła we współpracy, gdzie ich osie 01i 02 są oddalone od siebie o odległość a + a, czyli o odległość większą o a od nominalnej odległości a ich osi obrotu. Liniami ciągłymi zaznaczono zarys zębów bez stosowania odcinka 6 prostej, a liniami przerywanymi zarys zębów zawierających odcinek 6 prostej między punktem 12 końca epicykloidy i punktem 13 końca hypocykloidy. Rozsunięcie osi 01 i 02 kół o znanym zarysie o odcinek Aa spowodowało powstanie luzów międzyzębnych i tak luz między zębami 1-1 wynosi LI, a dla zębów 2-2 jest równy LII. Gdy koło o promieniu R 1obraca się w lewo, jak to na fig. 3 zaznaczono strzałka, prace podejmie tylko para zębów 1-1, gdyż luz międzyzębny LI jest mniejszy od luzu LII między zębami 2-2. Koło o promieniu R1obróci się o kąt odpowiadający luzowi LI i wejdzie w przypór z kołem o promieniu R1. W chwili wejścia w przypór pary zębów 1-1, druga para zębów 2-2 nie będzie współpracowała, gdyż nie dojdzie do przypora między zębami 2-2 bo LII> LI. Ponieważ pracuje tutaj tylko jedna para zębów 1-1. Przerywaną linią pokazano zarys jednej strony zębów według wynalazku. Oś obrotu koła o promieniu R2 oznaczono 02' i jest ona odsunięta od osi 01 o dodatkowy odcinek a, czyli odległość między osiami 01i 02'jest większa od nominalnej odległości R1 + R2. Zgodnie z wynalazkiem zastosowanie odcinka 6 prostej powoduje przesunięcie zarysu zębów, tak że następuje likwidacja luzów międzyzębnych LI i LII. W wyniku tego w przyporze znajdują się dwie pary zębów 1-1 i 2-2, co spowoduje spowolnienie zużycia koła. Dzięki odcinkowi 6 prostej, łączącemu punkty 12 i 13, odległość D osi kół współpracujących o promieniach kół podziałowych odpowiednio R1i R2 zębatej przekładni może mieć większe tolerancje. Ponadto zmiana odległości D w przekładni złożonej z zębatych kół według wynalazku, wpływa w niewielkim stopniu na jakość współpracy zębatych kół w czasie pracy, co ma praktyczne znaczenie również wówczas, gdy jedno z kół jest ukształtowane jako zębatka, której odległość od środka obrotu współpracującego koła jest zmienna, a spowodowana jest konstrukcją urządzenia.

5 Fig

6 fig.1 fig. 2 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.