Зубчатое колесо Советский патент 1985 года по МПК F16H55/17 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых передачах. Цель изобретения - повышение долговечности зубчатого колеса. Положительный эффект достигается путем выполнения всех слоев многослойного в радиальном направлении зубчатого венца колеса переменными по толщине в направлении от ножек к головкам зубьев. В металлических кол сах эффект повышается путем выполнения наружного и внутренних слоев из материалов с различной прокаливаемостью. Положительный эффект усиливается при выполнении одного из слоев из волокон с различной ударной вязкостью в зонах торцов у середины осевой протяженности зубьев. На фиг. показанаконстпукция зубчатого колеса с радиальной слоистостью; на фиг. 2 - схема напряжений при изгибе зуба; на фиг. 3 - схема армирования зубьев волокнами в аксонометрии. Зубчатое колесо с радиальной слоистостью состоит из ступицы 1, проме жуточного слоя 2 и многослойного зубчатого венца 3, имеющего наружный 4 и внутренние 5 слои (фиг. 1). Толщина слоев 4 и 5 монотонно возрастает от ножки к головке зуба. Армированное волокнами зубчатое колесо (фиг. 3) состоит из слоев, по крайней мере один из которых содержит армирующие волокна 6, расположенные вдоль поверхности зубьев и сгруппированные в слой. Волокна 7 расположенные у торцов, выполнены из материала с повьшенной ударной . вязкостью. При работе зубчатого колеса максимальные напряжения возникают в зо нах { и П (фиг. 2), причем возникаю щие микротрещины, приводящие к лави нообразному развитию трещины к полом ке зуба в монолитном колесе, замедля ют или прекращают свое развитие на границе слоев, обеспечивая значительное повьш1ение его долговечности Толщина зуба по диаметру, на KbT ром расположено опасное сечение зуб ориентировочно равна двум модулям. Поэтому толщина слоев у ножки зуба, исключающая значительное снижение пдощади опасного сечения при появлении трещин, должно быть принято ориентировочно равным 0,05-0,1 модуля. При возникновении и развитии трещины в корпусном слое опасное сечение уменьшается на 2,5-5%, что допустимо. В металлических колесах наружные слои выполняются из материала с повышенной прокаливаемостью, из стали с содержанием углерода 1,0-1,2%, что обеспечивает после закалки твердость поверхности HRC 59-62 без проведения цементации, являющейся сложной технологической операцией. Твердость наружной поверхности, ее износостойкость и прочностные характеристики лежат в более узком диапазоне значений, что способствует снижению рассеивания долговечности зубчатых колес и повьш1ения его надежности. Монотонно возрастающая к головке зуба толщина наружного слоя на диаметре длительной окружности имеет толщину 0,2-0,4 модуля, достаточную для обеспечения высокой износостойкости зубчатого колеса в пределах сохранности эвольвентного зацепления. При этом высокие износостойкие свойства сохраняются одинаковьми по толщине слоя, в отличие от снижающихся свойств при удалении от поверхности у цементируемых зубчатых колес. Это обеспечивает повышение износостойкости зубчатых металлических колес в 1 ,8-2 раза. Так как на переходной кривой следующий за наружным слой имеет твердость 30-45 HRC, т.е. обладает повьшенной вязкостью, то в сочетании с эффективным гашением трещин выносливость зубьев при изгибном нагружении также возрастает в 2-2,5 раза. При работе армированного волокнами зубчатого колеса с повьш1енной ударной вязкостью слоев в районе торцов, как правило, сосредотачиваются ударные нагрузки,обеспечивается повьш1ение долговечности колеса.

1. ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, состоящее из ступицы и венца, сопряженного со ступицей и вьшолненного многослойным с расположением слоев эквидистантно профилю зубьев-, а толщина части слоев переменна в направлении от ножек к вершинам зубьев, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения долговечности, все остальные слои также имеют переменную толщину в том же направлении. 2.Колесо по П.1, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения долговечности при выполнении колеса металлическим, наружный слой и внутренние слои выполнены из материалов с различной прокаливаемостью, меньшей у материала наружного слоя. 3.Колесо по П.1, отличающ е е с я тем, что по крайней мере (Л один слой выполнен в виде волокон с различной ударной вязкостью, больше у волокон, расположенных вдоль торцов венца.