ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО Российский патент 2016 года по МПК F16H57/04 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах, работающих со смазыванием жидкими смазочными материалами методом погружения.

Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями, см., например, «Заплетохин В.А. Конструирование деталей механических устройств: Справочник. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1990. - 660 с.: ил.», стр. 456, рис. 4.15.

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что при смазывании его жидким смазочным материалом методом погружения, когда смазочный материал подается в зону зацепления с парным зубчатым колесом передачи зубьями этого колеса, погруженными периодически при вращении колеса в масляную ванну с жидким смазочным материалом, этот смазочный материал, захваченный из ванны зубьями колеса, при перемещении его в зону зацепления, стекает с зубьев, поэтому смазочный слой в зону зацепления парных колес может быть недостаточным для качественного смазывания трущихся поверхностей зубьев колес. Это интенсифицирует процесс их изнашивания, что может привести к выходу колес передачи из строя.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2532451, кл. F16Н 55/10, опубл. 10.11.2014 г., Бюл. №31. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу; причем каждый зуб выполнен полым, состоящим из пары изогнутых по профилю боковых поверхностей расчетного для данного колеса зуба, закрепленных в торцевых накладках и образующих на пару профиль, соответствующий профилю боковых поверхностей расчетного зуба.

Недостатки прототипа - те же, что и у аналога.

Изобретением решается задача повышения качества смазывания сопряженных зубчатых колес передачи, смазываемых методом погружения одного из этих колес в масляную ванну с жидким смазочным материалом.

Для этого зубчатое колесо содержит тело, пару кольцевых накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности вершин зубчатого венца колеса, и укрепленных на торцах тела и зубчатый венец с полыми зубьями, выполненными из изогнутых пластин, образующих боковые поверхности зубьев и укрепленных между внутренними торцами накладок. Причем каждый зуб выполнен из одной изогнутой пластины, наружная поверхность которой идентична профилю расчетного зуба для данного колеса; со стороны отстающей - при вращении колеса - боковой поверхности зуба, часть пластины, образующая нерабочий участок этой поверхности, ориентирована радиально относительно колеса и укреплена на его теле; со стороны набегающей боковой поверхности аналогичная часть пластины вырезана по всей ширине зуба, а с внутренней стороны части пластины, образующей отстающую боковую поверхность зуба, в плоскости вращения колеса, расположено как минимум одно ребро жесткости, укрепленное на этой части пластины по всей ее длине, а также на внутренней части пластины, образующей вершину зуба, и на теле колеса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены фрагмент зубчатого колеса - вид с его торца (фиг. 1) и сечения фрагментов зуба - вид сбоку (фиг. 2, 3, 4).

На чертежах показаны: тело 1 зубчатого колеса; кольцевые накладки 2 и 3; окружность вершин зубчатого венца колеса (наружная окружность колеса) 4; внутренняя окружность 5 кольцевых накладок (2 и 3); изогнутая пластина 6; отстающая боковая поверхность 7 зуба; набегающая боковая поверхность 8 зуба; вершина 9 зуба; часть 10 пластины (6), образующая нерабочий участок отстающей боковой поверхности (7); вырезанная часть пластины (6), образующая нерабочий участок набегающей боковой поверхности (8) - окно 11; внутренняя поверхность 12 пластины (6) со стороны отстающей боковой поверхности (7); высота h зуба; высота h_p рабочих участков боковых поверхностей (7, 8) зуба, размеры с нерабочих участков боковых поверхностей (7 и 8); ребра жесткости 13; направление вращения ω колеса.

Зубчатое колесо содержит тело 1, на торцах которого укреплена пара кольцевых накладок 2 и 3, с диаметром наружной окружности, равным диаметру окружности вершин 4 зубчатого венца колеса и с внутренней окружностью 5. Зубчатый венец колеса состоит из отдельных не связанных между собой зубьев; каждый зуб выполнен из одной изогнутой пластины 6, наружная поверхность которой идентична профилю расчетного зуба для данного колеса. Эта пластина своей наружной поверхностью образует боковые поверхности 7, 8 зуба и его вершину 9. Со стороны отстающей (при вращении ω колеса) боковой поверхности (7) зуба часть (10) пластины (6), образующая нерабочий участок этой поверхности (размером с) - у корня зуба, примыкающая к телу (1) колеса, выполнена без образования переходной галтели, ориентирована радиально относительно колеса и укреплена на теле (1) колеса. Со стороны набегающей (при вращении ω колеса) боковой поверхности (8) часть пластины (6), образующая нерабочий участок этой поверхности (размером с), вырезана по всей ширине зуба с образованием сквозного окна 11. Пластины (6), образующие зубья зубчатого венца, своими торцами укреплены на внутренних торцах кольцевых накладок (2 и 3). С внутренней стороны части пластины 6, образующей отстающую боковую поверхность 7 зуба, в плоскости вращения колеса, расположено как минимум одно ребро жесткости 13, укрепленное на этой части пластины по всей ее длине, а также на внутренней части пластины 6, образующей вершину 9 зуба, и на теле 1 колеса.

При работе колеса в передаче со смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения этого колеса в масляную ванну, зубья колеса, при вращении ω колеса, погружаются в масляную ванну и захватывают из нее смазочный материал своими полостями (смазочный материал поступает в полости зубьев через окна 11 (вырезанные части пластин 6 со стороны набегающих боковых поверхностей 8 зубьев). Захваченный смазочный материал при дальнейшем проворачивании колеса (по направлению ω) переносится в сторону зоны зацепления колеса с парным колесом передачи (в верхнюю часть этой зоны). При перемещении зубьев и их переворачивании - относительно положения зубьев при их погружении в масляную ванну (на фиг.1 показано верхнее положение зуба) - смазочный материал выливается из полостей зубьев и поступает в зоны, образованные отстающими поверхностями 7 опережающих зубьев, набегающими поверхностями 8 опережаемых зубьев и внутренними поверхностями обеих кольцевых накладок 2 и 3. Эти зоны образуют смазочные ванны. Данная конструкция зубчатого колеса применима для ведомых зубчатых колес (погружены в масляную ванну наиболее часто именно ведомые зубчатые колеса - тихоходные, имеющие больший диаметр), зубья которых вступают в зацепление с зубьями парного зубчатого колеса сверху зоны зацепления парных колес, пройдя при вращении верхнее свое положение. При этом смазочным материалом омываются отстающие боковые поверхности 7 опережающих зубьев, которые являются рабочими (и трущимися) при данной схеме работы парных колес. При этом поверхности 7 зубьев омываются полностью, включая их участки, примыкающие к вершинам зубьев, с которых начинается зацепление зубьев этого колеса, и которые наиболее нуждаются в смазывании. При вращении колеса смазочный материал также переливается через вершины зубьев, примыкающие к поверхности 7, и попадает также на нижерасположенные зубья (обоих колес) и на нижерасположенную зону зацепления парных колес, смазывая также и их (зубья и зону зацепления). Ребра жесткости 13 служат для повышения жесткости части пластин 6, образующих отстающие боковые поверхности 7 зубьев (эти поверхности, в отличие от поверхностей 8, являются нагружаемыми при сопряжении с зубьями парного зубчатого колеса и поэтому подвержены деформациям нагрузками, имеющими место в зоне сопряжения зубьев парных колес).

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет осуществлять - при вращении колеса в масляной ванне и периодическом погружении в нее зубьев колеса - захватывание смазочного материала в достаточном для обеспечения требуемого качества смазывания количестве (и переносить его в зону смазывания). Это позволяет снизить интенсивность изнашивания трущихся зубьев парных зубчатых колес и повысить долговечность этих колес и передачи в целом.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых передачах, работающих со смазыванием жидкими смазочными материалами методом погружения. Зубчатое колесо содержит тело, пару кольцевых накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности вершин зубчатого венца зубчатого колеса, и укрепленных на торцах тела и зубчатый венец с полыми зубьями, выполненными из изогнутых пластин, образующих боковые поверхности зубьев и укрепленных между внутренними торцами кольцевых накладок. Каждый зуб выполнен из одной изогнутой пластины, наружная поверхность которой идентична профилю расчетного зуба для данного зубчатого колеса, часть изогнутой пластины со стороны отстающей при вращении колеса боковой поверхности зуба, образующая нерабочий участок этой поверхности, ориентирована радиально относительно зубчатого колеса и укреплена на его теле, а со стороны набегающей боковой поверхности аналогичная часть изогнутой пластины вырезана по всей ширине зуба, а с внутренней стороны части изогнутой пластины, образующей боковую отстающую поверхность зуба, в плоскости вращения зубчатого колеса расположено как минимум одно ребро жесткости, укрепленное на этой части изогнутой пластины по всей ее длине, а также на внутренней части изогнутой пластины, образующей вершину зуба, и на теле зубчатого колеса. Обеспечивается повышение качества смазывания зубчатого колеса. 4 ил.

Зубчатое колесо, содержащее тело, пару кольцевых накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности вершин зубчатого венца зубчатого колеса, и укрепленных на торцах тела и зубчатый венец с полыми зубьями, выполненными из изогнутых пластин, образующих боковые поверхности зубьев и укрепленных между внутренними торцами кольцевых накладок, отличающееся тем, что каждый зуб выполнен из одной изогнутой пластины, наружная поверхность которой идентична профилю расчетного зуба для данного зубчатого колеса, часть изогнутой пластины со стороны отстающей при вращении колеса боковой поверхности зуба, образующая нерабочий участок этой поверхности, ориентирована радиально относительно зубчатого колеса и укреплена на его теле, а со стороны набегающей боковой поверхности аналогичная часть изогнутой пластины вырезана по всей ширине зуба, а с внутренней стороны части изогнутой пластины, образующей боковую отстающую поверхность зуба, в плоскости вращения зубчатого колеса расположено как минимум одно ребро жесткости, укрепленное на этой части изогнутой пластины по всей ее длине, а также на внутренней части изогнутой пластины, образующей вершину зуба, и на теле зубчатого колеса.