Зубчатое колесо Советский патент 1992 года по МПК F16H1/28 F16H1/06 

)

(Л

С

Использование: изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в планетарных редукторах транспортных средств и других механизмах. Сущность: зубчатое колесо содержит зубчатый венец 1, изготовленный из стали, микроструктура которой представляет собой безуглеродистый мартенсит с дисперсными интерметаллидными фазами. Зубчатый венец 1 соединен с ободом 2, изготовленным из стали перлитного класса. 2 ил.

XJ

VJ

О О

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в редукторах и других механизмах.

Известно зубчатое колесо, содержащее обод и зубчатый венец с различной микроструктурой стали, причем обод имеет тро- ститно-мартенситную структуру, а зубчатый венец -- перлитно-сорбитную структуру (авт.св.СССР № 10306Ш, кл. F 16 Н 1/28, 1981),,.,

Недостатком известнргодюшения является низкая прочность зубьев, имеющих перлитно-сорбитную микроструктуру.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является зубчатое колесо, принятое за прототип, содержащее зубчатый венец, имеющий троститно-мар- тенситную микроструктуру и обод с перлит- но-сорбитной структурой (Сироткин З.Л. и др. Автомобили-самосвалы и автомобили- тягачи Белаз, М., 1973, с.134, фиг.87).

Недостатком прототипа является коробление зубьев при термообработке, появление микротрещин во впадинах зубьев и связанное с этим резкое снижение усталостной прочности зубьев.

Цель изобретения - повышение нагрузочной способности колеса.

Цель достигается тем, что зубчатый венец имеет микроструктуру безуглеродистого мартенсита с включениями из дисперсных интерметзллидных фаз.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое зубчатое колэсо отличается новым сочетанием микроструктур в паре обод - зубчатый венец, которое создает преимущества перед прототипом, заключающиеся в повышенной прочности сердцевины зубьев (HRC 45-60 вместо HRC 25-30 в прототипе), хорошей свариваемости обода с зубчатым венцом, низкой деформативности при окончательной термообработке - старении зубчатого венца. Таким образом, заявляемое зубчатое колесо соответствует критерию новизна.

Сравнение заявляемого зубчатого колеса с другими техническими решениями в данной области техники показало, что в зубчатых колесах с различной микроструктурой обода и зубчатого венца, стали с безуглеродистым мартенситом и включенными дисперсными интерметаллидными фазами не применялись в качестве материала зубчатого венца. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию существенные отличия.

На фиг.1 представлен разрез зубчатого колеса с зубчатым венцом внутреннего зацепления; на фиг.2 - с зубчатым венцом внутреннего зацепления.

Зубчатое колесо содержит зубчатый ое- нец 1, изготовленный из стали, микроструктура которой представляет собой безуглеродистый мартенсит с дисперсными

интерметаллидными фазами. Зубчатый венец 1 соединен с ободом 2, изготовленным из перлитной стали.

Зубчатое колесо работает следующим образом.

Силы в зацеплении создают напряженное состояние в области контакта, в корне зуба и тонкостенном теле венца. Повышение величины твердости и других механических свойств безуглеродистого мартенсита

с интерметаллидной фазой обеспечивает повышение нагрузочной способности зубчатого венца.

Обод обеспечивает связь зубчатого венца с деталями, передающими крутящий момент к исполнительному механизму, и одновременно повышает геометрическую точность зубчатого венца в нагруженном состоянии.

Примером реализации изобретения является зубчатое колесо редуктора типа 2 ЦДН-630. Зубчатый венец выполнен из стали ОЗХ15Н5ДТ-Ш (ЭП 410 У-Ш) по техническим условиям ТУ 14-2-2126-77.

Зубчатый венец наружным диаметром

Da 1050 мм и внутренним диаметром di 940 мм был нарезан червячной фрезой с двухлинейным зацеплением. Новикова модуль m 11,22 мм. Обработка производилась после закалки заготовки с

температурой 1150°С. Обод колеса выполнен из стали 09 Г2С по ГОСТ 1050-74. После приработки зубьев в редукторе зубчатый венец подвергся нагреву до 500°С с выдержкой 2 ч до упрочнения зубьев до твердости

НРС 40. Нагрузочная способность редуктора увеличилась с (Тт) 71 кН-м до (Тт) 160 кН-м.

За базовое изделие принят серийный редуктор ЦДН-630 с улучшенными зубчатыми колесами из стали 4Р ФЛ ГОСТ 977-75 с твердостью рабочих поверхностей 240 НВ. Объем выпуска редукторов ЦДН-630 на ПО Днепротяжмаш составляет А 300 шт. в год.

Годовой экономический эффект от полного перехода на выпуск редукторов 2ЦДН- 630 с зубчатыми колесами по данному изобретению:

вн Рб + ЕИ , Аи -ЕЙ дк

Вб Ри + Еи

+

РИ + ЕИ

,

где Цб.н - цена базового и нового изделия Цб 4500 руб., Цн 6000ру6,

Вц/б - коэффициент учета роста производительности, который для редукторов равен отношению нагрузочной способности нового и базового редуктора.

Вн (Тт)н 160

ВТ

2,25.

т ;б 71

Значения остальных величин, входящих в формулу, считаем одинаковыми для новой и базовой конструкции, тогда

Э (4500-2,25 -6000)-300 1,2 млн.руС.

Составное зубчатое колесо (фиг.1) содержит венец 1, обод 2.

Благодаря выполнению зубьев из листового материала, предлагаемое ,зубчатое колесо имеет массу зубчатого венца,вдесят- ки раз меньшую, чем прототип со сплошными зубьями. Конструкция профильного

элемента из двухслойной стали обеспечивает повышение износостойкости зубьев в сочетании с технологичностью конструкции. Выполнение стенок отбортованными обеспечивает еще большее снижение массы и момента инерции колеса.

Формула изобретения Зубчатое колесо, содержащее обод и зубчатый венец, имеющие различную микроструктуру стали, причем обод имеет пер- литно-сорбитную структуру, отличающее- с я тем, что, с целью повышения нагрузочной способности, зубчатый венец имеет микроструктуру безуглеродистого мартенсита с включениями из дисперсных интерметал- лидных фаз.

Фиг. 2