ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2018 года по МПК F16H57/04 

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

Известна конструкция одноступенчатой зубчатой передачи, смазываемая магнитопорошковым методом, содержащей пару сопряженных зубчатых колес, изготовленных из ферромагнитного материала, установленных в закрытом корпусе, изготовленном из диамагнитного материала, с размещенным в нем магнитоактивным порошкообразным смазочным материалом, активируемым внешнерасположенным источником магнитного поля (магнитом), см., например, Дроздов Ю.Н. и др. Трение и износ в экстремальных условиях: Справочник / Ю.Н. Дроздов, В.Г. Павлов, В.Н. Пучков. - Машиностроение, 1986. - 224 с.: ил. - (Основы проектирования машин), стр. 134, рис. 3, а. Магнитный поток, создаваемый источником магнитного поля, замыкается между двумя разноименными полюсами магнита, каждый из которых расположен под одним из зубчатых колес, по магнитному контуру, включающему магнит, порошкообразный магнитоактивный смазочный материал и зубчатые колеса (изготовленные из ферромагнитного материала) - зубья зубчатых венцов колес этих колес. Магнитное поле осаживает магнитоактивный смазочный материал на трущиеся поверхности зубьев зубчатых колес, нуждающихся в смазывании, смазывая эти поверхности.

Недостаток данной зубчатой передачи состоит в том, что под действием магнитного поля магнитоактивный смазочный материал осаживается не только на поверхностях зубьев зубчатых колес, нуждающихся в смазывании, но также на поверхности оснований впадин зубчатых венцов колес и торцевые поверхности колес, в смазывании не нуждающихся. И если с торцевых поверхностей колес осаженный на них смазочный материал самоудаляется при вращении колес - под действием центробежных сил, то из области оснований впадин зубчатого венца осаженный смазочный материал самоудаляться не может, т.к. эти области ограничены боковыми поверхностями соседних зубьев зубчатого венца. Попавший в эти области смазочный материал накапливается в этих областях - при каждом цикле нанесения смазочного материала на зубья колес - и уплотняется сопряженными зубьями парных колес. При этом уменьшаются осевые зазоры передачи (между парными зубчатыми колесами). Это способно привести к заклиниванию сопряженных зубьев парных зубчатых колес и выходу передачи из строя. Кроме того, магнитный поток замыкается на тела зубчатых колес по всей площади оснований зубьев зубчатых венцов, проходя по всему поперечному сечению зубьев и приводя к осаживанию магнитоактивного смазочного материала по всем поверхностям каждого зуба, в то время, как в смазывании нуждаются только боковые поверхности зубьев, участвующие в процессе трения, а осаживание смазочного материала на остальных поверхностях зубьев, в частности на их торцевых поверхностях, бесцельно и приводит к перерасходу смазочного материала и требует повышенной мощности источника магнитного поля.

В качестве прототипа взята конструкция многоступенчатой (трехступенчатой) зубчатой передачи, смазываемой магнитопорошковым методом, содержащей парные взаимно сопряженные зубчатые колеса, установленные в закрытом корпусе, с размещенным в нем магнитоактивным порошкообразным смазочным материалом, активируемым внешнерасположенным источником магнитного поля (магнитом), см. там же, стр. 166, рис. 35. Для получения замкнутого магнитного контура, включающего магнит и порошкообразный смазочный материал, шесть рабочих зубчатых колес изготовлены из ферромагнитного материала. Корпус передачи изготовлен из диамагнитного материала.

Недостатки прототипа - те же, что и у аналога.

Изобретением решается задача повышения качества процесса смазывания зубчатых колес передачи.

Для этого зубчатая передача содержит парные зубчатые колеса, посредством своих тел укрепленных на валах, установленных в закрытом корпусе с размещенным в нем магнитоактивным порошкообразным смазочным материалом, активируемым внешнерасположенным источником магнитного поля, у которой корпус изготовлен из диамагнитного материала, а зубья зубчатых венцов колес изготовлены из ферромагнитного материала. Причем тело каждого зубчатого колеса изготовлено из диамагнитного материала. В тело каждого колеса замоноличен соосный ему трубчатый элемент, изготовленный из ферромагнитного материала. Наружный диаметр элемента меньше диаметра окружности оснований зубчатого венца. Ширина элемента меньше толщины тела. Элемент расположен в теле симметрично относительно торцов колеса. Элемент изготовлен заодно с зубьями зубчатого венца и связан с ними перемычками, ориентированными радиально и изготовленными соответственно из ферромагнитного материала. Каждый зуб связан с элементом одной перемычкой, расположенной со стороны рабочей боковой поверхности этого зуба. Поперечное сечение каждой перемычки одинаково по всей ее высоте. Ширина перемычек равна ширине трубчатого элемента, а их толщина задается из условий обеспечения оптимального сопротивления магнитному потоку, создаваемому источником магнитного поля.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - зубчатая передача в разрезе, вид с торцов зубчатых колес; фиг. 2 и 3 - разрезы фрагментов зубчатого колеса, вид сбоку; фиг. 4 - разрез фрагмента зубчатого колеса, вид с торца.

На чертежах показаны: парные зубчатые колеса 1 и 2, валы 3 и 4, корпус 5 передачи, магнитоактивный порошкообразный смазочный материал 6, источник магнитного поля (постоянный магнит) 7, тела - 8 и 9 зубчатых колес (1 и 2), зубья 10 и 11 зубчатых венцов колес (1 и 2), трубчатый элемент 12, перемычка 13, нерабочая боковая поверхность 14 зуба (10), рабочая боковая поверхность 15 зуба; радиус R_b окружности вершин зубчатого венца (колеса 1), радиус R_o окружности оснований зубчатого венца (колеса 1), ширина B₁ зубчатого венца, ширина B₂ трубчатого элемента (12), расстояния a₁ от торцов элемента 12 до торцов тела 8, толщина a₂ элемента 12, наружный радиус R₁ элемента 12, высота b перемычки 13, толщина а₃ перемычки (13), толщина S основания зуба (10), направления вращения ω₁ и ω₂ колес (1 и 2), полюса магнита (7) - N и S.

Зубчатая передача содержит парные зубчатые колеса 1 и 2, укрепленные на валах 3 и 4, установленных в закрытом корпусе 5 с размещенным в нем магнитоактивным порошкообразным смазочным материалом 6, активируемым внешнерасположенным источником магнитного поля (постоянным магнитом) 7 с полюсами N и S. Каждое зубчатое колесо состоит из тела (соответственно 8 и 9) и зубчатых венцов с зубьями (соответственно 10 и 11). Корпус 5 изготовлен из диамагнитного материала. Конструкции зубчатых колес 1 и 2 выполнены однотипно, сущность их конструкций на примере одного из колес (1) показана на фиг. 2-4. Радиус окружности вершин зубчатого венца – R_b, радиус окружности оснований зубчатого венца - R_o, высота зубьев (10) - h. Зубья (10) изготовлены из ферромагнитного материала. Ширина зубьев 10 (и толщина тела 8 колеса) - B₁. Тело 8 колеса изготовлено из диамагнитного материала. В тело 8, соосно ему, замоноличен трубчатый элемент 12, изготовленный из ферромагнитного материала; ширина элемента - B₂, меньше B₁. Между торцами элемента 12 и торцами тела 8 - расстояния α₁. Наружный диаметр элемента 12 - R₁, меньше чем R_o, внутренний радиус элемента - R₂, толщина элемента 12 - α₂. Элемент 12 выполнен заодно с зубьями 10 зубчатого венца и связан с ними перемычками 13, ориентированными радиально и выполненными из ферромагнитного материала. Каждый зуб 10 связан с элементом 12 одной перемычкой, расположенной со стороны боковой рабочей поверхности 15 этого зуба. Ширина перемычек равна ширине элемента 12 - B₂. Поперечное сечение перемычек 12 одинаково по всей их высоте b. Толщина α₃ перемычек меньше толщины S оснований зубьев и задается исходя из обеспечения оптимального сопротивления магнитной цепи.

При работе передачи в режиме смазывания и вращении ω₁ и ω₂ колес 1 и 2 магнитная цепь между полюсами N и S магнита 7 замыкается через магнитоактивный порошкообразный смазочный материал 6, зубья 10 и 11 зубчатых венцов колес 1 и 2, перемычки 13 и трубчатые элементы 12 (зубья, перемычки и элементы изготовлены из ферромагнитного материала); через тела (8 и 9) колес 1 и 2 магнитная цепь не проходит (т.к. тела изготовлены из диамагнитного материала). Поэтому магнитоактивный смазочный материал в процессе смазывания осаждается на поверхности зубчатых колес, нуждающихся в смазывании. На поверхности оснований впадин зубчатого венца (на поверхности тел по их окружностям, между соседними зубьями) магнитоактивный смазочный материал не осаждается, т.к. материал этих участков - диамагнитен. Кроме того, магнитоактивный смазочный материал не осаждается и на поверхностях торцов тел колес: сами тела изготовлены из диамагнитного материала, а торцы трубчатых элементов 12 и перемычек 13 (которые изготовлены из ферромагнитного материала) находятся на расстоянии с от торцов тела 8. Расположение перемычек со стороны рабочих боковых поверхностей зубьев стимулирует прохождение магнитного потока внутри этих поверхностей и осаждение магнитоактивного смазочного материала именно на эти поверхности. Так, при работе колеса 2 в режиме ведущего у колеса 1 будут рабочими поверхности 15. Именно со стороны этих поверхностей и расположены перемычки 13.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатой передачи позволяет оптимизировать процесс нанесения магнитоактивного смазочного материала на зубья зубчатых колес, что повышает качество процесса смазывания этих зубчатых колес.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых передачах, смазываемых магнитопорошковым методом. Зубчатая передача содержит парные зубчатые колеса, укрепленные на валах, установленных в закрытом корпусе с размещенным в нем магнитоактивным порошкообразным смазочным материалом, активируемым внешнерасположенным источником магнитного поля. Корпус изготовлен из диамагнитного материала, зубья зубчатых колес изготовлены из ферромагнитного материала. Тело каждого зубчатого колеса изготовлено из диамагнитного материала. В тело каждого зубчатого колеса замоноличен соосный ему трубчатый элемент, изготовленный из ферромагнитного материала. Наружный диаметр элемента меньше, чем диаметр окружности оснований зубчатого колеса. Ширина элемента меньше толщины тела. Элемент изготовлен заодно с зубьями зубчатого венца и связан с ними радиально ориентированными перемычками, изготовленными также из ферромагнитного материала. Каждый зуб связан с элементом одной перемычкой, расположенной со стороны рабочей боковой поверхности этого зуба. Поперечное сечение каждой перемычки одинаково по всей ее высоте. Ширина перемычек равна ширине элемента, а толщина перемычек задается из условия обеспечения оптимального сопротивления магнитному потоку, создаваемому источником магнитного поля. Обеспечивается повышение качества процесса смазывания зубчатой передачи. 4 ил.

Зубчатая передача, смазываемая преимущественно магнитопорошковым методом, содержащая парные зубчатые колеса, укрепленные посредством своих тел на валах, установленных в закрытом корпусе с размещенным в нем магнитоактивным порошкообразным смазочным материалом, активируемым внешнерасположенным источником магнитного поля, у которой корпус изготовлен из диамагнитного материала, а зубья зубчатых венцов зубчатых колес изготовлены из ферромагнитного материала, отличающаяся тем, что тело каждого зубчатого колеса изготовлено из диамагнитного материала, в тело каждого зубчатого колеса замоноличен соосный ему трубчатый элемент, изготовленный из ферромагнитного материала, наружный диаметр трубчатого элемента меньше, чем диаметр окружности оснований зубчатого венца, ширина трубчатого элемента меньше толщины тела зубчатого колеса, трубчатый элемент расположен в теле симметрично относительно торцов этого тела, трубчатый элемент изготовлен заодно с зубьями зубчатого венца и связан с ними перемычками, ориентированными радиально и изготовленными из ферромагнитного материала, каждый зуб связан с трубчатым элементом одной перемычкой, расположенной со стороны рабочей боковой поверхности этого зуба, поперечное сечение каждой перемычки одинаково по всей ее высоте, ширина перемычек равна ширине трубчатого элемента, а толщина задается исходя из задания оптимального сопротивления магнитному потоку, создаваемому источником магнитного поля.