ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО Российский патент 2016 года по МПК F16H55/08 

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

Известна конструкция зубчатого колеса, содержащего тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу; причем наружный диаметр накладок равен диаметру окружности вершин зубчатого венца колеса (см., например, патент на изобретение РФ №2488725, кл. F16H 55/12, опубл. 27.07.2013 г., Бюл. №21).

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубья его зубчатого венца имеют одинаковую ширину боковых (рабочих) поверхностей, участвующих в зацеплении с парным зубчатым колесом, по всей высоте зубьев. Это не учитывает того, что парность зацепления зубьев сопряженных зубчатых колес в передаче не одинакова по высоте зубьев: в районе полюса зацепления зубьев имеет место однопарное зацепление; на участках зубьев, прилегающих к их вершинам и основаниям, имеет место двухпарное зацепление. Прямопропорциональна величине зацепления, соответственно, и величина нагружения соответствующих участков боковых поверхностей зубьев - в районе полюса зацепления величина нагружения зубьев вдвое больше, чем на участках боковых поверхностей, прилегающих к вершинам и основаниям зубьев. А ширина боковых (рабочих) поверхностей зубьев, выполненная одинаковой по всей высоте зубьев, этой разности в нагружении по высоте зубьев не учитывает и задана с учетом максимального нагружения зубьев (в районе их полюсов). Это приводит к перерасходу материала, идущего на изготовление зубчатого венца и колеса в целом.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2547201, кл. F16H 55/08, опубл. 10.04.2015 г., Бюл. №10. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело и зубчатый венец с зубьями, причем на участках головок зубьев ширина зубьев выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорциональна зависящей от кратности парности зацепления, причем граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев на величину осевого зазора зубчатой передачи.

Недостаток прототипа состоит в том, что при работе колеса в зацеплении с парным колесом передачи, пластичный смазочный материал вытесняется с боковых поверхностей зубьев на торцы колеса. Вытесненный смазочный материал исключается из процесса смазывания трущихся поверхностей зубьев колеса, это приводит к перерасходу смазочного материала и загрязнения торцов колеса вытесненным смазочным материалом, на который налипают загрязнения из окружающей среды. Это ухудшает процесс смазывания зубьев колеса.

Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и повышения качества смазывания.

Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями, на участках головок которых ширина боковых поверхностей зубьев выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления, а граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев, и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу; причем граница изменения ширины смещена на величину половины осевого зазора передачи; наружный диаметр накладок равен диаметру окружности, описываемой границей изменения ширины боковых поверхностей зубьев на участках их головок; а на наружном торце каждой накладки, перпендикулярно ей, укреплено цилиндрическое кольцо, имеющее наружный диаметр, равный наружному диаметру кольцевой накладки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент зубчатого колеса - вид сбоку в сечении, с проекцией на сечение характеристик боковых поверхностей зубьев.

На чертеже показаны: тело 1 колеса, зубчатый венец с зубьями 2, кольцевые накладки 3 и 4, ширина B зубчатого венца, высота h зубчатого венца, полюсная линия p-p, диаметр Д_в окружности вершин зубчатого венца, диаметр Д_о окружности оснований зубчатого венца, осевой зазор с передачи, внутренний диаметр Д₁ кольцевых накладок, наружный диаметр Д₂ кольцевых накладок, толщина m кольцевых накладок, участок b-с одного парного зацепления зубьев, участки а-b и c-d двухпарного зацепления зубьев, цилиндрические кольца 5 и 6, ширина колец - n.

Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 шириной B. Участки головок зубьев, на участках их двухпарного зацепления c-d (со смещением в сторону вершин зубьев на величину половины осевого зазора - с/2) выполнены с размером ширины их боковых поверхностей, равной В/2. На торцах зубьев 2 и участках торцов тела 1 колеса, прилегающих к зубчатому венцу, укреплена пара кольцевых накладок 3 и 4 толщиной m, имеющих внутренний диаметр Д₁ и наружный диаметр Д₂, равный диаметру окружности, описываемой границей изменения ширины головок зубьев (на участке с двухпарным зацеплением c-d). На наружных торцах кольцевых накладок (3 и 4), перпендикулярно им, укреплена пара цилиндрических колец 5 и 6, шириной n, имеющих наружный диаметр, равный наружному диаметру Д₂ кольцевых накладок 3 и 4.

При работе колеса в передаче, боковые поверхности его зубьев участвуют как в однопарном зацеплении с зубьями парного колеса (участок b-с), так и в двухпарном зацеплении (участки а-b и c-d). При двухпарном зацеплении каждый зуб колеса воспринимает половину нагрузки, воспринимаемой колесом в целом; это позволяет снизить ширину боковых поверхностей зубьев (в частности - на участках их головок) вдвое - до величины В/2. Граница изменения ширины головок зубьев смещена в сторону вершин зубьев на величину половины осевого зазора c - для компенсации возможных погрешностей при сборке передачи и погрешностей в ее работе. Наличие торцевых накладок 3 и 4 повышает изгибную прочность зубьев колеса. Кроме того, они локализуют зону смазывания зубьев колеса, образуя вместе с поверхностями зубчатого венца смазочные карманы для пластичного смазочного материала. Наличие цилиндрических колец 5 и 6 не позволяет пластичному смазочному материалу, вытесняемому с боковых поверхностей зубьев и зоны зацепления зубьев парных зубчатых колес, попадать на торцы колеса (наружные торцы кольцевых накладок 3 и 4), загрязняя эти поверхности и выходя из процесса смазывания зубьев колеса.

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса учитывает изменение ширины боковых поверхностей зубьев на участках их головок с двухпарным зацеплением - путем выполнения торцевых кольцевых накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности, описываемой границей изменения ширины боковых поверхностей зубьев на участках их головок. Наличие цилиндрических колец 5 и 6 позволяет предотвратить попадание пластичного смазочного материала на торцы колеса. Это повышает качество смазывания зубчатого колеса.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых передачах, смазываемых пластичными смазочными материалами. Зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями, на участках головок которых ширина их боковых поверхностей выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления. Граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев на величину, равную половине величины осевого зазора передачи. На торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу, укреплена пара кольцевых накладок, наружный диаметр которых равен диаметру окружности, описываемой границей изменения ширины боковых поверхностей на участках головок зубьев. На наружных торцах каждой кольцевой накладки, перпендикулярно ей, укреплено цилиндрическое кольцо, имеющее наружный диаметр, равный наружному диаметру кольцевой накладки. Обеспечивается оптимизация конструкции зубчатого колеса. 1 ил.

Зубчатое колесо, содержащее тело, зубчатый венец с зубьями, на участках головок которых ширина их боковых поверхностей выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления, а граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев, и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу, отличающееся тем, что граница изменения ширины смещена на величину половины осевого зазора передачи; наружный диаметр кольцевых накладок равен диаметру окружности, описываемой границей изменения ширины боковых поверхностей на участках головок зубьев; а на наружном торце каждой кольцевой накладки перпендикулярно ей укреплено цилиндрическое кольцо, имеющее наружный диаметр, равный наружному диаметру кольцевой накладки.