ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО Российский патент 2016 года по МПК F16H55/12 

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах.

Известно зубчатое колесо, содержащее тело со ступицей и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Иосилевич Г.Б. и др. Прикладная механика: Для студентов втузов / Г.Б. Иосилевич, П.А. Лебедев, В.С. Стреляев. - М.: Машиностроение, 1985. - 576 с., ил.», стр. 315, рис. 20.2.

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что тело колеса между ступицей и зубчатым венцом выполнено сплошным, зубчатый венец выполнен как часть тела, - все это приводит к неоправданному расходу материала, идущего на изготовление колеса, особенно при большом диаметре колеса.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2544467, кл. F16H 55/12, опубл. 20.03.2015 г., Бюл. №8. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело со ступицей и зубчатый венец с зубьями, причем участок тела между ступицей и зубчатым венцом выполнен в виде пары дисков, укрепленных на торцах ступицы и торцах зубчатого венца; зубчатый венец выполнен в виде отдельных зубьев, не связанных между собой; зубья укреплены своими торцами между этими дисками, причем зубья выполнены усеченными по своим основаниям, с сохранением рабочих участков своих боковых поверхностей.

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что при его работе со смазыванием - жидким или пластичным смазочным материалом - этот смазочный материал будет попадать (вследствие взаимодействия с зубьями парного колеса в процессе зацепления и под воздействием силы тяжести) со смазываемых поверхностей зубьев в область между зубчатым венцом и ступицей, накапливаясь в этой области (при смазывании пластичным материалом) или смачивая внутренние поверхности дисков и поверхность ступицы. Накапливание в этой области пластичного смазочного материала будет приводить к его перерасходу и способствовать загрязнению этой области. Смачивание же поверхностей в этой области жидким смазочным материалом будет приводить к образованию излишних поверхностей, смоченных смазочным материалом, что будет способствовать увеличению площади контактирования смазочного материала с окружающим воздухом, что будет способствовать дополнительному окислению смазочного материала и как следствие - ухудшению его свойств. Кроме того, наличие на поверхностях этих областей любого смазочного материала будет способствовать загрязнению этих поверхностей - пылью из окружающего воздуха и т.п.

Изобретением решается задача повышения эксплуатационных характеристик зубчатого колеса при работе его в режиме смазывания, а также повышение жесткости и прочности колеса.

Для этого зубчатое колесо содержит тело и зубчатый венец с зубьями, участок тела между ступицей и зубчатым венцом выполнен в виде пары дисков, укрепленных на торцах ступицы и торцах зубчатого венца; зубчатый венец выполнен в виде отдельных зубьев, не связанных между собой; зубья укреплены своими торцами между этими дисками; зубья выполнены усеченными по своим основаниям с сохранением рабочих участков своих боковых поверхностей; причем рабочие участки боковых поверхностей зубьев соответствуют расчетным для зубьев данного колеса, а нерабочие участки этих поверхностей выполнены в виде плоскостей, ориентированных радиально относительно колеса; размер этих плоскостей по высоте зубьев равен величине осевых зазоров зубчатого венца; соосно оси колеса расположено жесткое кольцо шириной, равной ширине зубчатого венца, и наружным диаметром, равным диаметру окружности оснований зубьев зубчатого венца; кольцо жестко укреплено между дисками и на основаниях зубьев, с примыканием к ним по всей их поверхности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: зубчатое колесо (вид с торца) - фиг. 1, то же колесо (вид сбоку в сечении) - фиг. 2, зуб зубчатого колеса (вид с торца) - фиг. 3.

На чертеже показаны: ступица 1, тело колеса - торцевые диски 2 и 3, зубья 4, боковые поверхности 5 зубьев, основания 6 зубьев, кольцо 7; высота h зубьев, длина l рабочих участков боковых поверхностей 5 зубьев, величина осевого зазора С колеса.

Зубчатое колесо состоит из ступицы 1, тела, выполненного в виде пары торцевых дисков 2 и 3, укрепленных на торцах ступицы и имеющих диаметр, равный диаметру окружности вершин зубьев зубчатого венца, и зубчатого венца, выполненного из отдельных, не связанных между собой зубьев 4. Зубья своими торцами жестко укреплены между торцевыми дисками 2 и 3. Зубья 4 имеют рабочие участки длиной l боковых поверхностей 5, идентичные по профилю расчетному профилю зубьев данного зубчатого колеса; ниже рабочих участков (l) боковые поверхности 5 (размером С, равным размеру осевого зазора колеса) до основания 5 зубьев выполнены в виде плоскостей, ориентированных радиально относительно оси колеса. С примыканием по всей площади оснований 6 зубьев между дисками 2 и 3 жестко укреплено кольцо 7, соосное оси колеса; ширина кольца равна ширине зубчатого венца колеса. Кольцо 7 является элементом, усиливающим жесткость колеса, и само обладает достаточной жесткостью и прочностью, выполнено оно может быть из металла.

Работает данное зубчатое колесо следующим образом. При зацеплении в передаче с парным зубчатым колесом рабочие нагрузки воспринимаются и передаются рабочими участками (длиной l) боковых поверхностей 5 зубьев 4; наличие жесткого кольца 7, связывающего между собой зубья и диски 2 и 3, способствуют перераспределению нагрузок между элементами зубчатого колеса. Боковые поверхности 5 зубьев, обращенные друг к другу, участки торцевых накладок 2 и 3 между ними и поверхности кольца 7 совместно образуют карманы, не соединенные с областью колеса между кольцом 7 и ступицей 1. Поэтому при смазывании колеса смазочным материалом (пластичным или жидким) этот материал в эти области не попадает.

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса не позволяет при его смазывании попадать смазочному материалу в области между основаниями зубьев и ступицей. Тем самым снижается перерасход смазочного материала, предотвращается загрязнение этой области (смазочным материалом, грязью и т.п.), а также лучше сохраняются эксплуатационные свойства смазочного материала. Наличие жесткого кольца, связывающего между собой зубья колеса и торцевые диски, повышает жесткость и прочность колеса в целом.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых передачах. Зубчатое колесо содержит тело со ступицей, выполненное в виде пары дисков, укрепленных на торцах ступицы и торцах зубчатого венца, выполненного в виде отдельных зубьев, укрепленных своими торцами между дисками. Рабочие участки боковых поверхностей зубьев соответствуют расчетным для зубьев данного колеса, а нерабочие участки этих поверхностей выполнены в виде плоскостей, ориентированных радиально относительно колеса. Размер этих плоскостей по высоте зубьев равен величине осевого зазора зубчатого венца. Соосно оси колеса расположено жесткое кольцо шириной, равной ширине зубчатого венца, и наружным диаметром, равным диаметру окружности оснований зубчатого венца. Кольцо жестко укреплено между дисками и на основаниях зубьев, с примыканием к этим основаниям по всей их поверхности. Обеспечивается повышение прочности колеса. 3 ил.

Зубчатое колесо, содержащее тело со ступицей, выполненное в виде пары дисков, укрепленных на ее торцах и торцах зубчатого венца, выполненного в виде отдельных зубьев, укрепленных своими торцами между дисками, отличающееся тем, что рабочие участки боковых поверхностей зубьев соответствуют расчетным для зубьев данного зубчатого колеса, а нерабочие участки этих поверхностей выполнены в виде плоскостей, ориентированных радиально относительно зубчатого колеса, размер этих плоскостей по высоте зубьев равен величине осевого зазора зубчатого венца, соосно оси зубчатого колеса расположено жесткое кольцо шириной, равной ширине зубчатого венца, и наружным диаметром, равным диаметру окружности оснований зубьев зубчатого венца, кольцо жестко укреплено между дисками и на основаниях зубьев, с примыканием к этим основаниям по всей их поверхности.