close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7412

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7412
(13) C1
(19)
(46) 2005.09.30
(12)
7
(51) F 16H 1/00,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
РЕДУКТОР
(21) Номер заявки: a 20030537 / u 20000116
(22) 2000.07.26
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт механики и
надежности машин Национальной
академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Берестнев Олег Васильевич; Басинюк Владимир Леонидович; Кирейцев Максим Валерьевич;
Комаров Александр Иванович; Антюшеня Любовь Михайловна (BY)
BY 7412 C1 2005.09.30
F 16F 15/10
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт механики и надежности машин Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) WO 82/01753.
DE 1400313, 1968.
SU 300672, 1971.
SE 8008077, 1981.
DE 2411354, 1974.
GB 901959, 1962.
(57)
1. Редуктор, содержащий корпус, в котором размещены зубчатые колеса, установленные на валах и подшипники, размещенные в корпусе через виброизолирующий элемент,
отличающийся тем, что виброизолирующий элемент выполнен в виде последовательно
чередующихся в осевом направлении кольцевых элементов из материала с коэффициентом сухого трения 1-2,5, например металлокерамики, и полимерных кольцевых элементов,
при этом крайними являются кольцевые элементы из материала с коэффициентом сухого
трения 1-2,5.
2. Редуктор по п. 1, отличающийся тем, что кольцевые элементы из материала с
коэффициентом сухого трения 1-2,5 выполнены на ширине 0,2-0,8 ширины подшипника.
3. Редуктор по пп. 1 или 2, отличающийся тем, что кольцевые полимерные элементы
установлены в корпусе с предварительным натягом.
4. Редуктор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что кольцевые элементы из
материала с коэффициентом сухого трения 1-2,5 выполнены неразъемно с корпусом
редуктора.
BY 7412 C1 2005.09.30
Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в конструкциях
редукторов, их механизмов и узлов, и прочих деталях машин, применяемых в машиностроительной, металлообрабатывающей, станкостроительной, авиационной промышленности и других.
Известна конструкция узла с зубчатыми колесами, где для улучшения виброакустических характеристик применяются виброизолирующие элементы. В таком узле основной
источник шума - зубчатые колеса - виброизолируют путем размещения упругих элементов
из резины или полимерного материала между ступицей колеса и валом (патент США
5113713, МПК F 16H 55/18, 1991).
Недостатком этой конструкции является низкая прочность и нагрузочная способность
упругого элемента из резины или полимерного материала при повышенных нагрузках и
нагреве редуктора до 150…300 °С (например в технологическом оборудовании химического производства). В этих условиях резко снижаются модуль упругости и прочностные
свойства упругого элемента и теряется жесткость фиксации зубчатого колеса относительно его оси. Это приводит к относительному смещению зубчатого колеса относительно вала, возникновению эксцентриситета и дисбаланса, а также связанному с этим ухудшению
виброакустических характеристик редуктора.
Из известных аналогов наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является конструкция редуктора с виброизолирующим элементом (заявка
PCT 01753, МПК F 16H 1/48, 1982). Этот редуктор содержит корпус, в котором размещены зубчатые колеса, установленные на валах, подшипники, установленные в корпусе через кольцевой виброизолирующий элемент, выполненный из резины.
Существенным недостатком этой конструкции редуктора является низкая прочность и
нагрузочная способность резинового виброизолирующего элемента при повышенных нагрузках и температурах в эксплуатации. При нагреве свыше 150-300 °С резиновый элемент
размягчается, отслаивается от корпуса и разрушается, существенно снижая свои прочностные
и виброизолирующие свойства. При этом под действием относительно низких нагрузок подшипник смещается в корпусе редуктора. В результате вышеуказанные недостатки приводят
к повышению вибраций и колебаний редуктора, снижению его рабочих характеристик.
Задачей изобретения является создание редуктора, имеющего улучшенные прочностные и виброизолирующие характеристики при повышенных нагрузках и температурах.
Для решения поставленной задачи в редукторе, содержащем корпус, в котором размещены зубчатые колеса, установленные на валах, подшипники, размешенные в корпусе
через виброизолирующий элемент, согласно техническому решению виброизолирующий
элемент выполнен в виде последовательно чередующихся в осевом направлении кольцевых элементов из материала с коэффициентом сухого трения 1…2,5, например металлокерамики, и полимерных кольцевых элементов, при этом крайними являются кольцевые
элементы из материала с коэффициентом сухого трения 1-2,5.
Целесообразно, чтобы кольцевые элементы из материала с коэффициентом сухого
трения 1…2,5 были выполнены неразъемно с корпусом редуктора по ширине 0,2-0,8 ширины подшипника, а кольцевые полимерные элементы установлены в нем с предварительным натягом.
Повышенные прочностные характеристики виброизолирующего элемента и редуктора
в целом обеспечены за счет того, что виброизолирующий элемент выполнен из последовательно чередующихся в осевом направлении кольцевых элементов из материала с коэффициентом сухого трения 1-2,5 и полимерных кольцевых элементов, размещенных между
ними в замкнутом со всех сторон пространстве. При выполнении кольцевых элементов из
материала с таким коэффициентом сухого трения, например из металлокерамики, обладающей высоким модулем упругости (до 250 ГПа) и микротвердостью (до 20 ГПа), значительно повышаются прочностные характеристики и надежность конструкции, а также
увеличивается ее нагрузочная способность (табл. 1). При локальном нагреве до 150…300 °С
и выше металлокерамические элементы не теряют свои прочностные свойства, что позволяет надежно удерживать подшипник в корпусе.
Надежная фиксация подшипника, исключающая его проворачивание в корпусе или на
валу с разрушением контактирующих поверхностей, обеспечена за счет высоких коэффици2
BY 7412 C1 2005.09.30
ентов трения и твердости металлокерамических элементов при сухом контакте. При коэффициенте сухого трения меньшем 1 под действием окружных сил резко возрастает вероятность проворачивания подшипника в корпусе или на валу. При коэффициенте сухого трения
большем 2,5, как правило, создаваемом с использованием элементов металлокерамики, требуются значительные усилия установки подшипника в корпусе или на валу. При этом создаются повышенные удельные контактные давления на трущихся поверхностях, что приводит к образованию трещин, микродефектов и разрушению металлокерамических элементов.
Кольцевые элементы из материала с коэффициентом сухого трения 1-2,5 выполнены
на ширине 0,2-0,8 ширины подшипника. При ширине этих элементов, например из металлокерамики, менее 0,2 ширины подшипника их площадь относительно невелика по сравнению с площадью полимерных кольцевых элементов, обладающих низкой твердостью и
нагрузочной способностью. Подшипник опирается в основном на эластичную и скользкую поверхность полимерного элемента. В результате снижается надежность фиксации
подшипника, резко возрастает вероятность его прокручивания и смещения в корпусе.
Кроме того, повышаются удельные радиальные нагрузки на металлокерамические элементы, и происходит их локальное разрушение. При ширине этих элементов более 0,8
ширины подшипника резко снижается эффективность использования виброизолирующего
элемента из-за существенного снижения уровня демпфирования, обеспечиваемого в основном полимерными элементами. В результате этого эффект снижения уровня вибраций
и шума редуктора незначителен (табл. 2).
Колебания и вибрации в диапазоне частот 0,5-6,0 кГц при температурах 150…300 °С и
выше позволяют эффективно демпфировать полимерные кольцевые элементы, например
из группы полиамидов, имеющие высокие виброизолирующие свойства. При размещении
полимерных кольцевых элементов в корпусе с предварительным натягом между полимерным элементом и подшипником возникает упругонапряженный контакт. Это позволяет
эффективно демпфировать колебания и вибрации, генерируемые телами качения и сепаратором подшипника, а также передаваемые валом от зубчатого зацепления. В совокупности
этого существенно улучшаются виброакустические характеристики редуктора (табл. 1).
Последовательное чередование кольцевых элементов с высоким модулем упругости и коэффициентом сухого трения, например из металлокерамики, и полимерных элементов позволяет надежно установить последние в корпусе с предварительным натягом. При размещении металлокерамических элементов по краям за счет их высокой прочности устраняется
выдавливание и отслоение полимерных элементов, обеспечивается их установка с натягом.
Кольцевые элементы из материала с коэффициентом сухого трения 1-2,5 выполнены
неразъемно с корпусом редуктора, за счет чего повышена прочность и надежность всей конструкции в целом. Формирование этих элементов неразъемно с корпусом из алюминиевого
сплава осуществляется, например микродуговой обработкой рабочих поверхностей.
В зависимости от конструкционных особенностей и требуемых прочностных и виброакустических характеристик редуктора виброизолирующий элемент выполняется на
корпусе и (или) на валу. Эксплуатационные характеристики редуктора зависят от реализованной комбинации и формы слоев, мест размещения виброизолирующих элементов.
На чертеже изображен редуктор, содержащий корпус 1, зубчатые колеса 2, установленные на валу 3, подшипник качения 4, размещенный в корпусе через виброизолирующий элемент 5, который состоит из полимерного кольцевого элемента 6, например из
полиамидов, и наружных кольцевых элементов 7, например из металлокерамики.
В процессе работы редуктора вибрации от зубчатых колес 2 передаются через вал 3 на
подшипники качения 4, которые, кроме того, генерируют собственные колебания. Общие
колебания, генерируемые зубчатыми колесами 2 и подшипником 4, поглощают виброизолирующие элементы 5, размещенные между корпусом и наружной обоймой подшипника.
За счет многоэлементной и неоднородной структуры виброизолирующего элемента достигается дискретное, многоступенчатое поглощение вибраций и шума. Полимерный кольцевой элемент 6 упруго деформируется, демпфируя вибрации и поглощая шум в редукторе. Кольцевые элементы 7 из материала с коэффициентом сухого трения 1-2,5, например
металлокерамики, обеспечивают высокую нагрузочную способность и прочность редук3
BY 7412 C1 2005.09.30
тора. В такой совокупности виброизолирующий элемент эффективно поглощает колебания и вибрации, препятствуя их распространению в редукторе, а также обеспечиваются
высокие прочностные характеристики системы в целом.
Экспериментально установлено, что виброизолирующий элемент в редукторе, согласно полезной модели, не разрушается и способен выдерживать значительные нагрузки и
нагрев до 150-300 °С и выше. Подшипник и редуктор в целом работают надежно. Их
нагрузочная способность значительно превышает данные характеристики прототипа.
Реализация полезной модели позволяет создать редуктор с улучшенными прочностными и виброакустическими характеристиками при повышенных нагрузках и температурах в эксплуатации.
Таблица 1
Сравнительные характеристики редукторов
Температура 100 °С
Температура 300 °С
Предлагаемый
Предлагаемый
Прототип
Прототип
Частотный диапазон
редуктор
редуктор
Уменьшение
Уменьшение
Вибрация, %
Вибрация, %
вибрации, дБ
вибрации, дБ
100
100
Частота до 700 Гц;
1…3
2…5
100
100
Частота 0,7…1,5 кГц;
4…6
3…6
100
100
Частота 1,5…3,5 кГц;
5…7
4…8
100
100
Частота 3,0…3,5 кГц;
4…5
4…7
100
100
Частота 3,5…4,5 кГц;
3…5
4…6
100
100
Частота 4,5…5,5 кГц;
2…5
3…7
100
100
Частота 5,0…6,0 кГц;
3…4
4…6
Таблица 2
Сравнительные характеристики редукторов
Ширина меТемпература 300 °С
Температура 100 °С
таллокераПрототип Предлагаемый редуктор
Прототип Предлагаемый редуктор
мических
Нагрузоч- Относитель- Уменьше- Нагрузочная Относитель- Уменьэлементов от ная способ- ная нагру- ние вибра- способность ная нагрушение
ширины
зочная
ции, дБ [σкр1] принята
зочная
вибрации,
ность [σкр1]
подшипника принята за 1 способность,
способность,
дБ
за 1
[σкр2]\[σкp1]
[σкр2]\[σкp1]
0,1
1
менее 1
1
менее 1
≈1
≈1
0,2
1
1,45
1
1,8
3…4
2…4
0,3
1
1,9
1
2,3
2…5
3…6
0,6
1
2,4
1
2,9
3…6
5…7
0,7
1
3,2
1
3,6
2…4
3…6
0,8
1
3,5
1
4,3
1,5…3
2…3
0,9
1
3,7
менее 1
1
4,6
менее 1
σкр1 - удельные напряжения, приводящие при осевом или радиальном нагружении к
смещению наружной обоймы подшипника относительно корпуса редуктора при исполнении виброизолирующего элемента согласно предлагаемому техническому решению; σкр2 удельные напряжения, приводящие при осевом или радиальном нагружении к смещению
наружной обоймы подшипника относительно корпуса редуктора при исполнении виброизолирующего элемента согласно прототипу.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
94 Кб
Теги
by7412, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа