СОСТАВНОЕ ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО Российский патент 1997 года по МПК F16H55/17 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам или механизмам передач с зубчатым зацеплением, и применяется в передачах повышенной надежности.

Известна зубчатая передача смешанного зацепления [1] содержащая корпус, размещенные в нем валы и установленные на двух валах по крайней мере пару прямозубых зубчатых колес с состоящими из участков зубьев профилями зацепления, причем колеса выполнены с коэффициентом профильного перекрытия, меньшим единицы, передача снабжена аналогичными основной, установленными на тех же или на других валах дополнительными парами колес, образующими с основной парой кинематическую цепь с параллельными ветвями, а колеса каждой из ветвей закреплены на валах с пропорциональным шагу и числу ветвей угловым смещением относительно колес соседних ветвей.

Однако конструктивно передача громоздка и предназначена лишь для повышения нагрузочной способности.

Известна передача зацеплением [2] содержащая по крайней мере три элемента, образующих две ступени передачи с различными модулями зацепления, соседний модуль имеет две зубчатые нарезки, причем элементы, имеющие зубчатые нарезки большего модуля и установленные на одном из валов, составлены по крайней мере из двух частей, равномерно смещенных по окружности относительно друг друга, и имеют по периферии зубьев нарезку меньшего модуля зацепления, предназначенного для зацепления с колесом аналогичного модуля, установленным на третьем валу.

Но в последовательной цепи указанной передачи остается нескомпенсированным увеличенный зазор между зубьями ведущего и ведомого колес, имеющих больший модуль зацепления, а значит, остаются нескомпенсированными и круговые вибрации колес при работе передачи, что снижает ее надежность, ее работа сопровождается усиленным шумом, опасностью поломки зубьев и искрообразования при взаимоударах зубьев, исключает возможность применения передачи во взрывоопасных механизмах.

Наиболее близким к изобретению относится составное зубчатое колесо [3] содержащее скрепленные между собой с торцевым зазором и угловым смещением друг относительно друга соосные зубчатые диски, причем соседние диски скреплены между собой торцевым зубчатым соединением с зубьями в торцовой плоскости дисков кругового профиля для взаимного выпукло-вогнутого контакта, а угловой шаг зубьев торцевого соединения выбран равным взаимному угловому смещению соседних дисков.

Однако известное составное зубчатое колесо обладает следующими существенными недостатками:
торцевые зазоры увеличивают осевые размеры колеса;
поскольку все диски имеют одинаковый модуль зацепления, между зубьями сцепленных колес сохранен неизбежный зазор, а значит, люфт между колесами, вибрация и т.д. что сопровождается повышением шума, снижением надежности из-за возможных вследствие этого поломок и повышенного износа зубьев, лишь частично компенсируемыми угловым смещением зубьев соседних дисков;
повышенная опасность искрообразования исключает применение указанных колес во взрывоопасном оборудовании;
его изготовление требует повышенной точности.

Задачей изобретения является создание такого составного зубчатого колеса, которое наряду с сохранением величины передачи крутящего момента при конструктивной простоте обладает повышенными надежностью и долговечностью, бесшумностью и возможностью применения во взрывоопасных устройствах.

Суть изобретения заключается в том, что для максимального уменьшения зазора между зубьями в зубчатом зацеплении составных колес передачи модуль зубчатой нарезки каждого из зубчатых дисков, из которых составлено колесо, отличается от модуля зубчатой нарезки другого диска, зацепление каждого из дисков одного составного колеса с другим составным колесом передачи осуществлено через соответствующий диск этого колеса, имеющий аналогичный модуль зубчатой нарезки и расположенный в той же плоскости, что и диск правого колеса, основные силовые диски имеют наибольшую толщину и ширину зубчатого венца и наибольший модуль зубчатой нарезки, а торцевое скрепление дисков между собой в каждом колесе осуществлено посредством поперечных стержней, расположенных параллельно оси колеса.

Технический результат, достигаемый в результате осуществления изобретения, следующий: составное колесо имеет предельную конструктивную простоту, минимальный общий зазор между зубьями в зацеплении колес передачи и минимальный люфт, вследствие чего повышена надежность колес, снижен шум при работе и понижена опасность искрообразования между зубьями в их зацеплении.

Составное зубчатое колесо передачи зацеплением содержит скрепленные между собой с торцов в единое колесо зубчатые диски параллельных ветвей передачи, нарезка зубьев каждого из которых выполнена с модулем зацепления, отличным от модуля зацепления зубьев других дисков, а радиусы начальных окружностей зубчатых дисков равны между собой и равны радиусу начальной окружности составного колеса, причем зубчатые венцы дисков с наиболее крупными модулями зацепления имеют наибольшую ширину, а сами диски наибольшую толщину, и при этом зубчатые диски скреплены между собой посредством стягивающих стержней, параллельных оси колеса, и один из них стержень согласования взаиморасположения зубчатых венцов каждого из дисков с зубчатыми венцами других дисков и пропущенных через всю толщину дисков, а каждый из дисков колеса той или иной ветви передачи, имеющий индивидуальный модуль зацепления зубьев, расположен в плоскости диска того же модуля зацепления и той же ветви передачи на другое составное зубчатое колесо, предназначенное для зубчатой связи с указанным колесом.

Новыми существенными отличительными признаками являются следующие:
зубчатая нарезка каждого зубчатого диска одного составного колеса отличается модулем зубчатой нарезки от нарезки другого диска, чем достигается уменьшение общего зазора и люфта в зацеплении колес передачи;
силовые диски колеса имеют наибольшую толщину, наибольшую ширину зубчатого венца и наибольший модуль нарезки и предназначены для основной из параллельных ветвей передачи крутящего момента;
торцевое скрепление зубчатых дисков одного составного колеса между собой осуществлено посредством поперечных стержней, один из которых согласующий взаиморасположение зубчатых венцов, пропущенных через всю толщину дисков колеса.

На фиг. 1 схематично показано составное зубчатое колесо в сборе, на фиг. 2-5 зубчатые диски данного составного колеса, имеющие разные модули нарезки, но одинакового радиуса начальных окружностей.

Составное зубчатое колесо передачи зацеплением содержит скрепленные между собой с торцов в единое колесо (1) зубчатые диски (2) параллельных ветвей передачи, нарезка зубьев каждого из которых выполнена с модулем зацепления, отличным от модуля зацепления зубьев других дисков, а радиусы (r_д) начальных окружностей (3) зубчатых дисков равны между собой и равны радиусу начальной окружности составного колеса (R_к), причем зубчатые венцы дисков с наиболее крупными модулями зацепления имеют наибольшую ширину, а сами диски наибольшую толщину, и при этом зубчатые диски скреплены между собой посредством стягивающих стержней (4), параллельных оси колеса, и один из них - стержень (5) согласования взаиморасположения зубчатых венцов каждого из дисков с зубчатыми венцами других дисков, и пропущенных через всю толщину дисков, а каждый из дисков колеса той или иной ветви передачи, имеющий индивидуальный модуль зацепления зубьев, расположен в плоскости диска того же модуля зацепления и той же ветви передачи на другое составное зубчатое колесо, предназначенное для зубчатой связи с указанным колесом.

Составное зубчатое колесо работает следующим образом.

Зубчатые венцы дисков одного составного колеса, имеющие наиболее крупный модуль нарезки и наибольшую ширину, а также одновременно с этим наибольшую толщину самих дисков, являются основными силовыми элементами данной ветви передачи и предназначены для передачи большей части величины крутящего момента на зубчатые венцы с аналогичными модулями венцов дисков другого составного колеса, входящего в зацепление с первым колесом, а сравнительно большие относительные зазор и люфт между зубьями в зацеплении указанных дисков, обусловленные крупным модулем их нарезки, компенсируются дисками другой ветви передачи, имеющими более мелкий модуль нарезки и входящими в зацепление с дисками другого колеса, имеющими аналогичные модули, т.к. зазор в их зацеплении обусловлен этими модулями и, следовательно, он сравнительно невелик, значит, невелик и люфт, а поскольку составные колеса автоматически самоустанавливаются во время работы на минимальный зазор за счет притирки зубьев разномодульных дисков, упругости зубьев, более высокой относительной точности нарезки мелкомодульных зубьев, характер взаимодействия зубчатых венцов сцепленных колес и контакта в виде периодических взаимных ударов преобразуется в контакт в виде постоянного одностороннего давления, то шум, вибрация колес и износ их зубьев при этом снижаются, повышается надежность и долговечность их работы, устраняется вероятность искрообразования между зубьями при их соударении и поломке.

Использование изобретения в зубчатых передачах позволяет получить конструктивно простые, практически бесшумные, надежные и долговечные передачи, пригодные как в передачах общего назначения, так и в передачах во взрывоопасных устройствах.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: составное зубчатое колесо содержит скрепленные между собой с торцев в единое колесо зубчатые диски параллельных ветвей передачи. Модули зацепления дисков различны. Радиусы начальных окружностей зубчатых дисков и радиус начальной окружности составного колеса равны. Зубчатые венцы дисков с наиболее крупными модулями зацепления имеют наибольшую ширину. Зубчатые диски скреплены между собой посредством стягивающих стержней, параллельных оси колеса. Один из стержней - стержень согласования взаиморасположения зубчатых венцов дисков между собой. Стержни пропущены через всю толщину дисков. Для каждой ветви передачи диски колес имеют индивидуальный модуль зацепления. Они взаимодействуют с дисками того же модуля зацепления и той же ветви передачи другого составного колеса, образуя зубчатую пару. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Составное зубчатое колесо передачи зацеплением, содержащее скрепленные между собой с торцов в единое колесо зубчатые диски параллельных ветвей передачи, отличающееся тем, что нарезка зубьев каждого из дисков выполнена с модулем зацепления, отличным от модуля зацепления зубьев других дисков, а радиусы начальных окружностей зубчатых дисков равны между собой и равны радиусу начальной окружности составного колеса. 2. Колесо по п.1, отличающееся тем, что зубчатые венцы дисков с наиболее крупными модулями зацепления имеют наибольшую ширину, а сами диски - наибольшую толщину. 3. Колесо по пп.1 и 2, отличающееся тем, что зубчатые диски скреплены между собой посредством стягивающих стержней, параллельных оси колеса, и один из них стержень согласования взаиморасположения зубчатых венцов каждого из дисков с зубчатыми венцами других дисков и пропущенных через всю толщину дисков. 4. Колесо по пп.1 3, отличающееся тем, что каждый из дисков колеса той или иной ветви передачи, имеющей индивидуальный модуль зацепления зубьев, расположен в плоскости диска того же модуля зацепления и той же ветви передачи на другое составное зубчатое колесо, предназначенное для зубчатой связи с указанным колесом.