Design of heavily loaded cycloidal transmission with free cage based on contact strength

Актуальность исследования обусловлена потребностью в проектировании тяжелонагруженных механизмов для горнодобывающей промышленности, например: проходческих комбайнов, транспортеров и др., а также отсутствием методик для предварительного определения геометрических параметров таких механизмов на основе циклоидальной передачи с промежуточными телами качения и свободной обоймой из условия контактной прочности. Разработка такой методики позволяет применять в приводах проходческих и транспортных механизмов компактные и энергосберегающие передачи с обоснованной надежностью и долговечностью. Цель: определение зависимости одного из основных геометрических параметров передачи с промежуточными телами качения и свободной обоймой из условия контактной прочности, а также разработка графических материалов для выбора кинематического коэффициента передачи, входящего в итоговую зависимость. Объекты: циклоидальные профиля колес передачи в местах контакта с промежуточными телами качения, а также основные геометрические параметры колес необходимые для их проектирования. Методы: аналитические методы теории зубчатых зацеплений и напряженно-деформационного состояния детали. Результаты. Представлены основные формулы для определения геометрического параметра передачи с промежуточными телами качения и свободной обоймой из условия контактной прочности, получены выражение для определения минимально допустимого значения геометрического параметра передачи с промежуточными телами качения и свободной обоймой, представлена гистограмма определения кинематического коэффициента передачи с промежуточными телами качения и свободной обоймой по заданному коэффициенту смещения и числу тел качения. Полученные результаты будут способствовать проектированию надежных компактных энергоэффективных механизмов для тяжелых условий работы, что особенно востребовано в горнодобывающей и нефтегазовой промышленности.The relevance of the research is caused by the need to design heavily loaded mechanisms for mining industry and by the lack of methods for preliminary determination of geometric parameters of cycloidal transmission with intermediate rolling bodies and free cage loading links based on contact strength condition. The technique makes it possible to use compact and energy-saving transmissions with reasonable reliability and durability in drives of mining and transport mechanisms. The main aim of the research is to identify the dependence of one of the main geometric parameters for transmission with intermediate rolling bodies and a free cage from the contact strength condition, as well as to develop graphic materials for choosing the transmission kinematic coefficient included in the final dependence. Objects of the research are the cycloidal profiles of the transmission gears at the points of contact with intermediate rolling bodies, as well as the main geometric parameters of the gears necessary for their design. Methods: analytical methods of the gear engagement theory and stress-strain state of the part. Results. The authors have given basic equations for determining the geometric parameter of transmission with intermediate rolling bodies and a free cage from the condition of contact strength; an expression was obtained for determining the minimum permissible value of the geometric parameter of transmission with intermediate rolling bodies and a free cage. The paper introduces the histogram for determining the kinematic coefficient of the transmission from a given displacement coefficient and the number of rolling bodies. The results will contribute to the design of reliable, compact, energy-efficient mechanisms for difficult working conditions, which is especially in demand in the mining and oil and gas industries