ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах с колесами большого диаметра и с широкими зубчатыми венцами.
Известно зубчатое колесо, состоящее из ступицы, тела в виде диска и зубчатого венца с зубьями, расположенного по окружности диска тела; а толщина диска равна ширине зубчатого венца - см., например, «Общетехнический справочник / Под ред. Е.А. Скороходова - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 415 с., ил. (Серия справочников для рабочих)», стр. 287, рис. 18, а.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубчатый венец, при работе в зацеплении с парным колесом передачи, подвержен нагрузкам, стремящимся развернуть его в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения колеса, например - при переносе осей передачи. Это требует усиливать прочность тела колеса (диска), в частности - за счет увеличения его толщины. А это требует дополнительного расхода материала, идущего на изготовление диска, что увеличивает его материалоемкость и издержки на изготовление зубчатого колеса в целом.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, состоящего из ступицы, тела в виде диска, венцового колеса и зубчатого венца с зубьями, причем ширина венцового колеса и зубчатого венца больше, чем толщина диска тела - см. «Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. для вузов. - 4-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1986. - 359 с.: ил.», стр. 178, рис. 12.12, а.
Недостаток прототипа состоит в том, что венцовое колесо и зубчатый венец, укрепленный на этом венцовом колесе, при работе колеса в зацеплении с парным зубчатым колесом, испытывают в области зоны парного зацепления изгибающие нагрузки, направленные поперек *** плоскости вращения колес. Влияние этих нагрузок тем больше, чем больше ширина зубчатого венца. Эти нагрузки увеличиваются при взаимном перекашивании осей парных зубчатых колес. Для нейтрализации этих нагрузок приходится увеличивать прочность венцового колеса и зубчатого венца, что приводит к увеличению их материалоемкости и увеличивает в целом затраты на изготовление колеса.
Изобретением решается задача повышения прочности зубчатого колеса и снижения издержек на его изготовление.
Для этого зубчатое колесо содержит ступицу, тело в виде диска и венцовое колесо с зубчатым венцом, ширина которых больше толщины диска тела; причем в области зацепления колеса с парным колесом зубчатой передачи, со стороны внутренней поверхности венцового колеса и с обоих торцов диска тела, расположена пара опорных элементов, укрепленных неподвижно относительно вращающегося зубчатого колеса; поверхности этих элементов, обращенные в сторону внутренней поверхности венцового колеса, эквидистантны этой поверхности и прилегают к ней, посредством антифрикционных прокладок, укрепленных на поверхностях элементов.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: зубчатое колесо (вид с торца) - фиг. 1, то же (вид сбоку, в сечении) - фиг. 2.
На чертеже показаны: зубчатое колесо 1, ступица 2, тело в виде диска 3, венцовое колесо 4, зубчатый венец 5, парное зубчатое колесо 6, опорные элементы 7, корпус 8 передачи, антифрикционная вставка; область зацепления L; угол α перекрытия поверхности венцового колеса (4).
Зубчатое колесо 1 состоит из ступицы 2, тела в виде диска 3, венцового колеса 4 и зубчатого венца 5; колесо 1 находится в зацеплении с парным зубчатым колесом 6. В области зацепления L парных зубчатых колес (1 и 6), со стороны внутренней поверхности венцового колеса 4 и с обоих торцов диска 3, расположена пара опорных элементов 7, укрепленных на корпусе 8 передачи неподвижно относительно вращающегося колеса 1; поверхности элементов 7, обращенные в сторону внутренней поверхности венцового колеса 4, эквидистантны этой поверхности и прилегают к ней посредством антифрикционных прокладок 9, укрепленных на поверхности элементов 7.
При работе зубчатого колеса, нагрузки, стремящиеся перекосить зубчатый венец 5 (и венцовое колесо 4, на котором укреплен этот зубчатый венец) - при перекосе осей колес 1 и 6 и т.п. - воспринимаются парой опорных элементов 7, устраняющих возможные перекосы. А наличие антифрикционных прокладок 9 позволяет снизить трение между элементами 7 и внутренней поверхностью венцового колеса 4 до минимума. Антифрикционные прокладки 9 выполняются из маслобензостойкого материала, устойчивого к воздействию смазочного материала, используемого для смазывания зубчатых колес 1 и 6 передачи; а присутствие самого смазочного материала будет способствовать еще большему снижению трения между антифрикционными прокладками 9 и поверхностью венцового колеса 4.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет (за счет наличия опорных элементов) нейтрализовать воздействие перекашивающих нагрузок, действующих на зубчатый венец (и венцовое колесо). Это позволяет обеспечивать прочность колеса без увеличения его материалоемкости (не увеличивать толщину диска тела, а также - толщину венцового колеса). Установка опорных элементов, на которые опирается венцовое колесо в области зоны зацепления зубчатых колес, увеличивает расходы на изготовление колеса весьма незначительно, т.к. величина зоны зацепления L парных колес весьма незначительна по сравнению с величиной окружности колеса. А прилегание опорных элементов по всей длине L зоны зацепления парных колес повышает жесткость сопряжения парных колес. Все это, в целом, позволяет снизить издержки на изготовление колеса.