ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах.
Известно зубчатое колесо, состоящее из ступицы, тела в виде диска и зубчатого венца с зубьями, нарезанными по внешней окружности тела, см., например, «Березовский и др. Детали машин: Учебник для машиностроительных техникумов / Ю.Н. Березовский, Д.В. Чернилевский, М.С. Петров; Под ред. Н.А. Бородина. - М.: Машиностроение, 1983. - 384 с., ил.», стр. 60, рис. 4.1, а.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубчатый венец, состоящий из связанных между собой по своим основаниям зубьев, малоремонтопригоден: в случае выхода из строя (поломки) одного или нескольких зубьев зубчатого венца возникает необходимость замены колеса целиком. Кроме того, зубья зубчатого колеса передают и воспринимают нагрузки при работе с парным колесом в передаче только рабочими участками своих боковых поверхностей, а участки боковых поверхностей, расположенные между рабочими участками и окружностями впадин зубьев, в работе не участвуют; поэтому выполнение зубьев по их полной расчетной высоте - от окружности вершин зубьев до окружности их впадин - приводит к нерациональному расходованию материала, идущего на изготовление зубьев и колеса в целом.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, содержащего ступицу, тело в виде пары дисков, укрепленных на торцах ступицы, и зубчатый венец, составленный из отдельных не связанных между собой зубьев, укрепленных своими торцами между дисками, причем зубья выполнены усеченными по своим основаниям с сохранением рабочих участков своих боковых поверхностей - см. положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №2013153311/11 от 29.11.2013 г., кл. F16H 55/12.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что его зубья выполнены сплошными, что приводит к перерасходу материала, идущего на их изготовление.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и снижение издержек на его изготовление с сохранением их прочностных характеристик.
Для этого зубчатое колесо содержит ступицу, тело в виде пары дисков, укрепленных на торцах ступицы, и зубчатый венец, составленный из отдельных не связанных между собой зубьев, укрепленных своими торцами между дисками и усеченных по своим основаниям с сохранением обоих рабочих участков обоих своих боковых поверхностей; причем зубья выполнены из отрезков полосы шириной, равной ширине зубчатого венца, и изогнутых по форме зубьев с образованием своими внешними поверхностями поверхностей, идентичных расчетным для зубьев колеса; внутренние полости зубьев по всей ширине зубчатого венца заполнены вставками из застывшего расплава, например пластмассы; высота вставок больше высоты зубьев, а также части вставок в плоскости вращения колеса заострены симметрично относительно радиальных осей симметрии зубьев.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: зубчатое колесо (вид с торца) - фиг. 1 и то же колесо (вид сбоку в сечении, условно показаны два зуба зубчатого венца) - фиг. 2.
1
2
3
На чертежах показаны: ступица 1, тело в виде пары дисков 2 и 3, вершины 4 зубьев, боковые рабочие расчетные (внешние) поверхности 5 зубьев, вставки 6; высота h зубьев, длина l боковых поверхностей зубьев; радиус R окружности вершин зубчатого венца; радиус R окружности, описываемой нижними сторонами зубьев; радиус R окружности, описываемой нижними концами вставок.
1
Зубчатое колесо содержит ступицу 1, тело в виде пары дисков 2 и 3 с наружным радиусом R, укрепленных на торцах ступицы (1), и зубчатый венец, составленный из отдельных не связанных между собой зубьев. Зубья высотой h укреплены своими торцами между дисками (2 и 3) и усечены по своим основаниям с сохранением обоих рабочих участков обоих своих боковых поверхностей (длиной l). Зубья выполнены из отрезков полосы шириной, равной ширине зубчатого венца, и изогнуты по форме зубьев с образованием своими внешними поверхностями (вершин 4 и боковых поверхностей 5) поверхностей, идентичных расчетным для зубьев колеса, внутренние полости зубьев по всей ширине зубчатого венца заполнены вставками 6 из застывшего расплава, например пластмассы; высота вставок больше высоты h зубьев, а нижние части вставок в плоскости вращения колеса заострены симметрично относительно радиальных осей симметрии зубьев.
Работает данное зубчатое колесо следующим образом. Рабочие нагрузки воспринимаются и передаются зубьями колеса при зацеплении его с парным колесом в передаче посредством боковых рабочих поверхностей 5 зубьев (с высотой h зубьев и длиной l боковых рабочих поверхностей). Наличие вставок 6, заполняющих полости зубьев, выполненных из застывшего расплава, например пластмассы, способствует повышению прочности зубьев (выполненных полыми). Кроме того, наличие вставок (6) не позволяет при работе колеса со смазыванием жидкими смазочными материалами методом погружения при погружении полых зубьев в смазочный материал захватывать этот смазочный материал своими полостями и бесцельно его перемещать по направлению вращения колеса и сопровождать такое перемещение бесцельным выливанием захваченного смазочного материала из полостей зубьев при переворачивании зубьев вершинами вверх (а такое выливание вызывает вспенивание смазочного материала и его активное контактирование с окружающим воздухом, сопровождающееся окислением смазочного материала). Заострение концов вставок 6 способствует лучшему стеканию смазочного материала с поверхностей вставок.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса имеет меньшую материалоемкость зубьев, что позволяет снизить издержки на изготовление колеса в целом.