ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах с крупномодульными зубчатыми колесами, смазываемых жидкими смазочными материалами методом погружения.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов.  4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1985.  416 с., ил., стр. 42, рис. 5.1.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубья колеса выполнены монолитными, в то время как для работы колеса в передаче требуются только боковые поверхности его зубьев, а конкретно - рабочие участки их боковых поверхностей, выполнение же зубьев монолитными приводит к излишнему расходу материала, идущего на их изготовление, что  нерационально.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2550245, кл. F16Н 55/12, опубл. 10.05.2015 г., Бюл. №13. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с полыми зубьями, каждый из которых состоит из пары прямоугольных пластин, изогнутых по профилю рабочих участков боковых поверхностей зуба, расчетного для данного колеса, и пары кольцевых накладок, наружный диаметр которых равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, укрепленных на торцах тела, и между которыми закреплены пластины, образующие зубья зубчатого венца.
Недостаток прототипа состоит в том, что при смазывании колеса жидким смазочным материалом методом погружения этот смазочный материал, захваченный из масляной ванны боковыми (трущимися) поверхностями зубьев, стекает с этих поверхностей в процессе перемещения зубьев из масляной ванны в зону зацепления с зубьями парного зубчатого колеса, и в зону зацепления поступает недостаточное количество смазочного материала, что ухудшает качество смазывания зубьев и интенсифицирует их изнашивание.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и повышения качества смазывания зубьев.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с полыми зубьями, каждый из которых выполнен из пары пластин, идентичных по профилю и размерам рабочим участкам боковых поверхностей зуба, расчетного для данного колеса, и пары кольцевых накладок, наружный диаметр которых равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, укрепленных на торцах тела, и между которыми закреплены пластины, образующие зубья. Причем внутри полости каждого зуба, с прилеганием к телу колеса, расположен, с креплением в этой полости и полным ее заполнением, полый вкладыш, поверхности которого образуют замкнутый объем. В участке поверхности вкладыша, прилегающем к отсутствующему нерабочему участку боковой поверхности зуба, являющейся опережающей по ходу вращения колеса, выполнен сквозной вырез, размер которого равен размеру этого отсутствующего участка.
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).
p
н
На чертеже показаны: тело 1 зубчатого колеса, пластины 2 и 3, боковые поверхности 4 и 5 зубьев, кольцевые накладки 6 и 7, наружный периметр 8 накладок, внутренний периметр 9 накладок, окружность 10 впадин зубчатого венца, элементы 11, 12, 13, 14, 15, 16 полого вкладыша; высота Н зубчатого венца; ширина В зуба; высота h рабочих участков боковых поверхностей зуба; высота h нерабочих участков боковых поверхностей зуба; длина  рабочих участков боковых поверхностей зуба; направление вращения ω зубчатого колеса.
н
н
Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец высотой Н с полыми зубьями, каждый из которых выполнен из пары пластин 2 и 3, идентичный по профилю и размерам (В и ) рабочим участкам боковых поверхностей 4 и 5 зуба, расчетного для данного колеса (ширина которого равна В, а высота Н), и пары кольцевых накладок 6 и 7, диаметр наружного периметра 8 которых равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, а диаметр внутреннего периметра 9 накладок меньше диаметра окружности 10 впадин зубчатого венца. Накладки укреплены на торцах тела 1. Между накладками и на теле колеса укреплены зубья зубчатого венца (пластины 2 и 3). Внутри полых зубьев, с прилеганием к телу 1 колеса, расположены, с креплением в этих полостях и полным их заполнением, полые вкладыши. Поверхности 11 и 12 каждого вкладыша примыкают к внутренним поверхностям пластин 2 и 3, поверхности 13 вкладыша перемыкает зазор между верхними концами пластин 2 и 3 в районе окружности вершин зубчатого венца, поверхность 14 вкладыша примыкает к телу 1 колеса, поверхности 15 и 16 вкладыша примыкают к кольцевым накладкам 6 и 7. В участке поверхности вкладыша, прилегающем к отсутствующему нерабочему участку (высотой h) боковой поверхности зуба, являющейся опережающей по ходу вращения ω колеса (пластина 2), выполнен сквозной вырез, размер которого равен размеру этого отсутствующего участка (шириной В и высотой h).
При работе колеса со смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения и вращении ω колеса все зубья зубчатого венца колеса поочередно погружаются в смазочный материал масляной ванны. При этом зубья ориентированы своими вершинами вниз по вертикали, и смазочный материал затекает в полости вкладышей - через окна (на месте отсутствующих участков боковых поверхностей в опережающих поверхностях зубьев и вырезах во вкладышах, расположенных в полых зубьях, заполняя объемы этих вкладышей. При проворачивании (ω) колеса и выходе зубьев из масляной ванны смазочный материал удерживается в полостях вкладышей. При дальнейшем проворачивании (ω) колеса  в сторону зоны зацепления с парным зубчатым колесом смазочный материал вытекает из полостей вкладышей (в порядке, обратном порядку заполнения этих вкладышей). При этом смазочный материал заполняет впадины между соседними зубьями, ограниченные с торцов кольцевыми накладками, при этом впадины выполняют функцию масляных ванн, из которых осуществляется смазывание боковых (трущихся) поверхностей зубьев колеса, а также боковых (трущихся) поверхностей зубьев парного колеса при их погружении в эти масляные ванны.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет надежно удерживать в полых зубьях захваченный из масляной ванны смазочный материал и  переносить его без потерь в зону зацепления с парным зубчатым колесом, обеспечивая должное смазывание сопрягающих зубьев парных зубчатых колес и снижение интенсивности изнашивания трущихся поверхностей сопрягающих зубьев. В частности, наличие вкладышей в полостях зубьев позволяет предотвращать потери переносимого из масляной ванны смазочного материала при наличии зазоров между торцами пластин, образующих зубья колеса, и кольцевыми накладками (при креплении пластин на накладках посредством болтов, точечной сварки и т.п.), а также при наличии зазоров между кольцевыми накладками и торцами тела колеса (в случае аналогичного крепления).