ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2015 года по МПК F16H1/04 

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в цилиндрических зубчатых передачах с колесами большого диаметра.

Известна цилиндрическая зубчатая передача, содержащая пару сопряженных цилиндрических зубчатых колес - см., например, Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. для вузов. - 3-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1986. - 359 с: ил., стр. 154, рис. 12.1, а-г.

Недостаток данной конструкции состоит в том, что при больших диаметрах колес требуется выполнять большое уширение частей тел колес - ступиц, посредством которых зубчатые колеса фиксируются на валах. На это уходит большое количество металла, что повышает материалоемкость колес. Кроме того, при больших диаметрах колес ухудшается качество работы сопряженных в передаче зубчатых колес, т.е. имеют место взаимные макро- и микросмещения зубьев сопряженных колес друг относительно друга - поперек боковых (рабочих) поверхностей зубьев. Это ухудшает контактирование сопряженных зубьев колес - возникают дополнительный шум при работе, взаимные удары, нарушается нормальный контакт сопряженных зубьев; все это способствует усилению изнашивания зубьев.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатой передачи, содержащей пару сопряженных цилиндрических зубчатых колес - см. Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для машиностр. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. М.: Высш. шк., 1984. - 336 с: ил., стр. 96, рис. 8.2, а, б.

Недостаток прототипа - тот же, что и у аналога.

Изобретением решается задача снижения материалоемкости зубчатых колес и повышения качества работы сопряженной зубчатой пары.

Для этого зубчатая передача содержит корпус с сопряженными зубчатыми колесами, состоящими из тела и зубчатого венца, причем каждое колесо большого диаметра снабжено парой опорных роликов, установленных с обоих торцов тела, с примыканием к ним в районе зубчатого венца, ролики установлены с возможностью свободного вращения на осях, укрепленных на корпусе передачи и расположенных в одной плоскости с осями вращения колес, ролики выполнены в форме усеченных корпусов, с основаниями, обращенными в сторону зубчатого венца, и с соотношением между длинами окружностей их вершин и оснований, равным соотношению между длинами окружностей, описываемых на поверхностях торцов тела колеса точками вершин и оснований роликов при вращении колеса.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена зубчатая передача, включающая зубчатое колесо большого диаметра - вид сбоку.

На чертеже показаны: зубчатое колесо малого диаметра 1; вал 2 малого колеса; ось вращения 3 малого колеса; тело колеса большого диаметра, состоящее из диска 4 и ступицы 5; вал 6; ось вращения 7 колеса большого диаметра; зубчатый венец 8; опорные ролики 9; оси 10 опорных роликов (показаны условно); корпус 11 передачи; ширина L_д диска (4); ширина L_c ступицы (5); диаметр D_c ступицы; диаметр основания d_o опорного ролика; диаметр d_в вершины опорного ролика; диаметр d₁ окружности, описываемой на поверхности торца диска 4 точками основания ролика 9; диаметр d₂ окружности, описываемой на поверхности торца диска 4 точками вершины ролика (при вращении колеса).

Колесо большого диаметра состоит из тела в виде диска 4, снабженного уширением - ступицей 5, посредством которого это колесо установлено на валу 6, и зубчатого венца 8, посредством которого осуществляется его зацепление со вторым (парным) колесом 1 передачи. Колесо большого диаметра снабжено парой опорных роликов 9, которые своими поверхностями катания сопряжены с обоими торцами диска 4 колеса - в районе его зубчатого венца 8, в зоне зацепления обоих колес передачи. Ролики установлены с возможностью свободного вращения на осях 10, укрепленных на корпусе 11 передачи. Оси роликов расположены в одной плоскости с осями вращения 3 и 7 обоих зубчатых колес. Ролики 9 выполнены в форме усеченных конусов с основаниями, обращенными к зубчатому венцу, и с соотношением между длинами окружностей их вершин и оснований, равным соотношению между длинами окружностей, описываемых при вращении колеса на поверхностях торцов диска точками вершин и оснований роликов.

Работает данная конструкция следующим образом. Ролики 9, упираясь в торцы диска 4 колеса большого диаметра, стабилизируют его вращение при работе этого колеса в передаче, предотвращая микро- и макросмещения боковых поверхностей его зубьев относительно боковых поверхностей зубьев колеса малого диаметра - поперек плоскости вращения колес. Ролики 9 вращаются свободно за счет силы трения качения между ними и поверхностями торцов диска 4. Выполнение роликов 9 в виде усеченных конусов с вышеописанными расположением и соотношением длин окружностей оснований и вершин позволяет осуществлять вращение роликов по торцам диска без проскальзывания отдельных частей роликов по диску, что устраняет трение между ними.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция позволяет стабилизировать процессы зацепления сопряженных зубьев обоих колес, тем самым снижается их изнашивание, уменьшается опасность взаимных ударов, шума и т.п. Кроме того, наличие роликов позволяет уменьшить размеры ступицы 5 колеса - ее ширину L_c, а также ее диаметр D_c. Помимо этого, можно снизить (в определенных пределах) и ширину диска 4 L_д: наличие опорных роликов 9 позволяет при этом обеспечить необходимую жесткость диска. Снижение размеров ступицы 5 и диска 4 способствует снижению материалоемкости всего колеса в целом.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в цилиндрических зубчатых передачах с колесами большого диаметра. Зубчатая передача состоит из пары сопряженных зубчатых колес, установленных в корпусе передачи, - колеса малого диаметра и колеса большого диаметра, состоящего из диска, ступицы, посредством которой установлено на валу с осью вращения и зубчатого венца. Колесо большого диаметра снабжено парой опорных роликов, которые своими поверхностями катания сопряжены с обоими торцами диска колеса - в районе его зубчатого венца, в зоне зацепления обоих колес передачи. Ролики установлены на осях, укрепленных на корпусе передачи с возможностью свободного вращения на этих осях. Оси роликов расположены в одной плоскости с осями вращения и обоих зубчатых колес. Ролики выполнены в виде усеченных конусов с основаниями, обращенными к зубчатому венцу, и с соотношением между длинами окружностей основания и вершин, равным соотношению между окружностями, описываемыми при вращении колеса на торцах диска точками основания и вершины. Обеспечивается снижение материалоемкости зубчатых колес и повышение качества работы сопряженной зубчатой пары. 1 ил.

Зубчатая передача, преимущественно цилиндрическая с колесами большого диаметра, содержащая корпус с сопряженными зубчатыми колесами, состоящими из тела и зубчатого венца, отличающаяся тем, что каждое сопряженное зубчатое колесо большого диаметра снабжено парой опорных роликов, установленных с обоих торцов тела, с примыканием к ним в зоне зубчатого венца, ролики установлены с возможностью свободного вращения на осях, укрепленных на корпусе передачи и расположенных в одной плоскости с осями вращения сопряженных зубчатых колес, ролики выполнены в форме усеченных конусов, с основаниями, обращенными в сторону зубчатого венца, и с соотношением между длинами окружностей их вершин и оснований, равным соотношению между длинами окружностей, описываемых на поверхностях торцов тела точками вершин и оснований роликов при вращении сопряженного зубчатого колеса.