ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2018 года по МПК F16H57/04 

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

Известна конструкция одноступенчатой зубчатой передачи, смазываемой 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 торцевых поверхностях 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. 134, рис. 3, в. Для получения замкнутого магнитного контура, включающего магнит и порошкообразный смазочный материал, рабочие колеса изготавливают из диамагнитного материала. Для регуляции силы магнитного потока от источника магнитного поля изменяют зазор между магнитом (источником магнитного поля) и зубчатой передачей (в частности, корпусом передачи). Такое изменение осуществляют, например, при реверсивном режиме работы передачи, когда при вращении зубчатых колес в одном направлении нагрузка на зубья колес больше, чем при их вращении в обратном направлении (например, в случае холостого хода механизма, приводимого в движение зубчатой передачей, когда нагрузка на зубья колес меньше, чем при рабочем ходе механизма).

Недостатки прототипа - те же, что и у аналога. Кроме того, исполнение зубчатых колес не учитывает различие в требуемых режимах смазывания их зубьев при различных направлениях их вращения, сопровождающихся различием в степени нагружения их зубьев. Это повышает издержки на изготовление зубчатых колес передачи.

Изобретением решается задача повышения качества процесса смазывания зубчатых колес передачи и снижения издержек на их изготовление.

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 за одно с зубьями зубчатого венца и связан с ними перемычками, ориентированными радиально и изготовленными, соответственно, из ферромагнитного материала. Каждый зуб связан с трубчатым элементом парой перемычек, изготовленных за одно с трубчатым элементом и зубом, расположенных на расстоянии друг от друга со стороны боковых поверхностей зуба, с прилеганием к ним. Ширина перемычек равна ширине трубчатого элемента, толщина перемычек прямо пропорциональна величине магнитного потока, проходящего через них. А объем между перемычками заполнен диамагнитным материалом тела колеса.

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

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, зубья 10 и 11 зубчатых колес, трубчатый элемент 12, перемычки 13 и 14, боковые поверхности 15 и 16 зубьев; величина зазора Δ между магнитом (7) и корпусом (5) передачи; направления вращения ω₁ и ω₂ зубчатых колес, радиус R_b1 окружности вершин зубчатого венца колеса (1); радиус R_o1 окружности оснований зубчатого венца колеса (1); наружный радиус R₁ элемента (12); внутренний радиус R₂ элемента (12); ширина В₁ зуба (1), ширина В₂ элемента (12); расстояния с от элемента 12 до торца колеса; высота h₁ зуба (1); толщина а элемента (12), высота b перемычек (13 и 14); толщина S₁ основания корня зуба; толщина d₁ и d₂ перемычек (13 и 14); расстояние между перемычками (13 и 14); 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 внутри него магнитоактивным порошкообразным смазочным материалом 6, активируемым магнитным полем от источника магнитного поля (постоянным магнитом) 7, магнит установлен с возможностью изменения зазора Δ между ним и корпусом (5) передачи. 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, зубчатые венцы колес изготовлены из ферромагнитного материала. Конструкции зубчатых колес 1 и 2, выполнены идентично, их конструкции показаны на примере колеса 1 (см. фиг. 2, 3, 4). Радиус окружности вершин зубчатого венца (колеса 1) - R_b1, радиус окружности оснований зубчатого венца - R_o1, высота зубьев - h₁, ширина зубьев - В₁, толщина основания корней зубьев - S₁; тело 8 колеса изготовлено из диамагнитного материала. В тело 8 соосно ему замоноличен трубчатый элемент 12, изготовленный из ферромагнитного материала; толщина элемента - а, ширина элемента - B₂, расстояния от торца элемента до торца колеса - с, наружный радиус элемента - R₁, внутренний радиус элемента - R₂, расстояние от элемента до окружности оснований зубчатого венца - b. Элемент 12 изготовлен за одно с зубьями 10 зубчатого венца. Зубья 10 связаны с элементом 12 перемычками 13 и 14, расположенными на расстоянии друг от друга с прилеганием к боковым поверхностям 15 и 16 зубьев 10, перемычки 13 и 14 изготовлены за одно с зубьями 10 и элементом 12 (из ферромагнитного материала). Толщина перемычек (d₁ и d₂) - разная по величине и зависит прямо пропорционально от величины магнитного потока, проходящего через зубья при работе передачи, когда нагружены боковые поверхности зубьев, к которым прилегают данные перемычки. На чертеже изображен вариант, когда (при вращении колеса ω₁) боковые поверхности 15 зубьев нагружены больше, чем при реверсивном вращении, когда нагружены боковые поверхности 16 зубьев.

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 13 и 14 со стороны боковых поверхностей 14 и 15 (зубьев 10), нуждающихся в смазывании, стимулирует прохождение магнитной цепи вблизи этих поверхностей, что улучшает качество их смазывания. Кроме того, выполнение перемычек 13 и 14 разной толщины (d₁ и d₂), зависящей от величины магнитного потока, проходящего через них при различных направлениях вращения (ω₁) колеса (задаваемого изменением зазора Δ между магнитом 7 и корпусом 5 передачи, уменьшает расход материала, идущего на изготовление этих перемычек и колеса в целом.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатой передачи позволяет оптимизировать процесс нанесения смазочного материала на трущиеся поверхности зубьев зубчатых колес передачи. Это повышает качество процесса смазывания зубчатых колес, при этом оптимизируется конструкция зубчатых колес, что позволяет снизить издержки на их изготовление.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых передачах. Зубчатая передача содержит парные зубчатые колеса 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 за одно с зубьями зубчатого венца и связан с ними радиально ориентированными перемычками, изготовленными также из ферромагнитного материала. Каждый зуб связан с элементом парой перемычек, изготовленных за одно с элементом и зубом, расположенных на расстоянии друг от друга со стороны боковых поверхностей зуба, с прилеганием к ним. Ширина перемычек равна ширине трубчатого элемента. Толщина перемычек прямо пропорциональна величине магнитного потока, проходящего через них. А объем между перемычками заполнен диамагнитным материалом тела колеса. Обеспечивается оптимизация конструкции и снижение издержек на изготовление зубчатых колес. 4 ил.

Зубчатая передача, преимущественно реверсивная, смазываемая 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 за одно с зубьями зубчатого венца и связан с ними перемычками, ориентированными радиально и изготовленными из ферромагнитного материала; каждый зуб связан с трубчатым элементом парой перемычек, изготовленных за одно с трубчатым элементом и зубом, расположенных на расстоянии друг от друга со стороны боковых поверхностей зуба, с прилеганием к ним, ширина перемычек равна ширине трубчатого элемента, толщина перемычек прямо пропорциональна величине магнитного потока, проходящего через них, а объем между перемычками заполнен диамагнитным материалом тела зубчатого колеса.