ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Гузенков П.Г.: Учеб. для вузов. - 4-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1986. - 359 с.: ил.», с. 154, рис. 12.1, а.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что его зубья, в процессе работы колеса в передаче, подвержены изгибающим нагрузкам, способным привести к излому зубьев и выходу колеса из строя. Эта опасность возрастает с увеличением величины нагрузок, испытываемых зубьями и с увеличением высоты зубьев.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, состоящего из тела и зубчатого венца с зубьями, на торцах которых укреплена пара кольцевых накладок - см. патент на изобретение №2558764, кл. F16H 55/12, опубл. 10.08.2015 г., Бюл. №22. Кольцевые накладки, связывая между собой зубья колеса, повышают их изгибную прочность, т.к. зубья в этом случае можно рассматривать как балки, защемленные с двух сторон (со стороны оснований и вершин зубьев).
Недостаток прототипа состоит в том, что имеет место нерациональное использование материала, идущего на изготовление зубчатого колеса, в частности тела этого колеса, т.к. не учтено наличие кольцевых накладок, обеспечивающих изгибную прочность зубьев.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса, снижения издержек на его изготовление и повышения надежности его работы.
Для этого зубчатое колесо содержит тело и зубчатый венец с зубьями, на торцах которых укреплена пара кольцевых накладок, ширина которых соизмерима с высотой зубьев. Причем сопряжение корней зубьев и тела колеса выполнено без переходных галтелей; а в участках тела колеса, примыкающих к окружности оснований зубчатого венца в областях впадин зубчатого венца, выполнены радиально ориентированные вырезы, профиль которых сопряжен с профилем боковых поверхностей зубьев.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фрагмент зубчатого колеса с местным разрезом - вид с торца (фиг. 1) и разрез этого фрагмента - вид сбоку (фиг. 2).
в
o
а
в
На чертеже показаны: тело 1 зубчатого колеса, зубчатый венец с зубьями 2, кольцевые накладки 3 и 4, боковые поверхности 5 и 6 зубьев; радиус R окружности вершин зубчатого венца (наружного периметра кольцевых накладок); радиус R окружности оснований зубчатого венца (внутреннего периметра кольцевых накладок); ширина  кольцевых накладок; высота h зубьев; длина  боковых поверхностей зубьев; длина  рабочих участков боковых поверхностей зубьев; длина  нерабочих участков боковых поверхностей; глубина  вырезов в теле колеса.
в
о
в
o
o
а
а
в
в
Зубчатое колесо содержит тело 1 и зубчатый венец с зубьями 2 высотой h. Радиус окружности вершин зубчатого венца R, радиус окружности оснований зубчатого венца - R. На торцах зубьев укреплена пара кольцевых накладок 3 и 4 шириной . На чертеже показан вариант исполнения накладок, у которых радиус наружного периметра равен R, а радиус внутреннего периметра равен R, (ширина  накладок равна высоте h зубьев). Боковые поверхности 5 и 6 зубьев (длиной ) в области корней зубьев (на своих нерабочих участках длиной ) выполнены без переходных галтелей относительно окружности оснований зубчатого венца (радиусом R). В участках тела 1 колеса, примыкающих к окружности оснований зубчатого венца в областях впадин зубчатого венца, выполнены радиально ориентированные вырезы (глубиной ), профиль которых сопряжен с профилем обеих боковых поверхностей (5 и 6) зубьев - по линиям примыкания этих поверхностей к телу 1 колеса (по окружности оснований зубчатого венца). Глубина  вырезов задается исходя из условий нагружения зубчатого колеса и др.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса требует меньшего расхода материала, идущего на его изготовление (уменьшается расход на изготовление тела колеса - за счет выполнения вырезов в этом теле). При этом изгибная прочность зубьев не уменьшается, т.к. зубья защемлены совместно кольцевыми накладками, укрепленными на торцах зубьев, а сами зубья укреплены на теле колеса. Кроме того, наличие зазоров между кольцевыми накладками и телом колеса в областях впадин зубчатого венца обеспечивает предотвращение заклинивания сопряженных зубьев парных зубчатых колес смазочным материалом, зажимаемого в областях впадин зубчатого венца сопряженными зубьями парных зубчатых колес: зажатый смазочный материал имеет возможность свободного выдавливания из областей вырезов на торцы колеса, тем самым повышается надежность работы зубчатого колеса. При этом ширина кольцевых накладок может быть задана максимальной - равной высоте зубьев.