Нью-Васюки – 2.
А ПОКА ТАК
Передать производство зубчатых колёс куды как высококультурной подшипниковой промышленности – мысль, понятное дело, мощная, сопоставимая по новизне и полезности с великим изобретением самого графа Сендвича. А пока в ожидании таких свершений начнём-ка изготовлять накидные зубчатые кольца обычным способом навивки цилиндрических пружин.
Применим прямоугольное сечение проволоки (прутка), которое своей длинной стороной должно быть расположено радиально, то есть перпендикулярно к оси такой пружины. Витки её навиты вплотную друг к другу, а параллельные торцы этой пружины должны быть плоско сошлифованы, - перпендикулярно её оси.
Навивка такой пружины осуществляется, разумеется, при должной температуре нагрева ее материала током высокой частоты. При этом нагреве валками довольно примитивного приспособления предварительно сплющивают круглое сечение прутка, поставляемого в больших бухтах с прокатного завода. Короче говоря, это есть самое обычное производство цилиндрических пружин растяжения.
Непривычно лишь то, что внутри калёной пружины надо прорезать зубья, а для этого использовать шлифовальный круг соответствующего профиля и довольно мощную шлифовальную головку, достаточно компактную для размещения ее в отверстии кольца.
Профиль шлицов в этих кольцах представляет собой по высоте лишь треть стандартного профиля эвольвентного зуба. Внешние зубья на колесе нарезаны стандартной фрезой червячной, но профиль их срезан по высоте на две трети. То есть сама заготовка под зубчатое колесо имеет соответственно меньший диаметр, чем заготовка под колесо с тем же числом стандартных зубьев полного профиля. Срезав по две трети высоты внешних зубьев, мы выводим зубчатые колёса из зацепления друг с другом.
Получается, что в оставшейся части профиля внешних зубьев впадина меньше, чем выступ, а в накидном кольце – наоборот. Поскольку прочность материала стальной пружины выше, чем прочность типичного материала для зубчатых колёс, прочность наружного зуба на колесе и прочность внутреннего зуба в накидном кольце частично уравниваются. Такое зацепление существенно прочнее, чем зацепление внешних зубьев друг с другом. За счет огромного выигрыша по прочности зубьев в таком зацеплении есть возможность уменьшить модуль этих зубьев. Таким образом, существенно снижаются трудозатраты при нарезке зубьев.
Более того, крутящий момент создаёт эффект вклинивания вкатывающегося колеса в изгиб окружности по радиусу накидного кольца. Распорное усилие под действием этого вклинивания очень сильно прижимает кольцо к колесу и создаёт этим ещё и эффект фрикционной передачи крутящего момента. Кольцо должно быть достаточно упругим, чтобы усилия на подшипники валов были не чрезмерные.
Поскольку фрикционная передача частично разгружает зубья от нагрузки в передаче крутящего момента, модуль зубьев можно ещё уменьшить.
Таким образом, в редукторах с накидными зубчатыми кольцами и колёса дешевле, а накидные кольца, как и вообще самые обычные витые пружины, вполне технологичны, а поэтому вовсе не так уж пугающе дороги.
Такие накидные кольца, во-первых, повышают нагрузочную способность зацепления, во-вторых, повышают предельную частоту оборотов зубчатых колёс и даже, в-третьих, как мне кажется, могут компенсировать некоторые погрешности в том, что касается точности нарезки зубьев.
Представим себе, что под действием усилий на пружинящие витки накидного кольца в работе такой передачи, эти витки чуть-чуть разгибаются. Такая деформация на вид ничтожно мала, но, всё же, профили зубьев каждого витка микроскопически смещаются относительно зубьев соседнего витка такой пружины. За счет этого зазоры в зацеплении зубьев упруго выбираются, что дополнительно препятствует вибрации и способствует достижению более высокой частоте оборотов всех звеньев в механизме редуктора.
Теперь подытожим сумму достоинств редукторов с накидными зубчатыми кольцами, выполненными в виде витых цилиндрических пружин, с витками лучше бы достаточно тонкого прямоугольного сечения.
Разумеется, по внешнему диаметру зубчатых колёс должны быть предусмотрены и по два проволочных запорных кольца со своей канавкой под каждое из них, - с целью устранения соскальзывания накидного кольца с этих колёс.
_______________