ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
TOOTH-WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в тяжелонагруженных зубчатых передачах.
Известно зубчатое колесо, состоящее из тела, зубчатого венца с зубьями и пары кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев зубчатого венца, служащих для повышения изгибной прочности зубьев - см., например, АС СССР №1578406, кл. F16H 55/12, опубликованное 15.07.90 г., Бюл. № 26.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что кольцевые накладки жестко связывают между собой все зубья зубчатого венца, обеспечивая их изгибную прочность, в то время, как в определенных случаях для обеспечения изгибной прочности зубьев достаточно связать между собой только группы зубьев. А связывание всех зубьев приводит к нерациональному расходованию материала, идущего на изготовление этих накладок.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по АС СССР № 1663284, кл. F16H 55/12, опубликованному 15.07.91 г., Бюл. №26. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо состоит из тела, зубчатого венца с зубьями и торцевых накладок в виде отдельных сегментов, попарно охватывающих равное количество зубьев зубчатого венца.
Недостаток прототипа состоит в том, что каждая пара сегментов охватывает равное количество зубьев по окружности зубчатого венца, в то время как при неодинаковой степени нагружения зубьев по этой окружности - например, у зубчатых колес, работающих в прессах, компрессорах, строгальных станках и т.п., где часть зубьев зубчатого венца работает в режиме рабочем, а часть зубьев - в режиме холостого хода. Или же, если нагружение меняется для зубьев зубчатого венца по определенному режиму несколько раз за время полного оборота зубчатого колеса (особенно - у колес большого диаметра). В этом случае охват накладками равного количества зубьев не обеспечивает оптимального задания их жесткости и прочности - в одних случаях будет задана излишняя жесткость, а в других - недостаточная; или же, с учетом требуемой жесткости и прочности по максимальному режиму нагружения - части зубьев будет придана излишняя жесткость и прочность. Это приводит к нерациональному расходованию материала, идущего на изготовление торцевых накладок.
Изобретением решается задача оптимизации массогабаритных характеристик и изгибной прочности зубьев зубчатого колеса.
Для этого зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями, снабжено парой кольцевых накладок, укрепленных с обеих сторон на торцах зубьев зубчатого венца, причем сечение накладок по окружности колеса выполнено переменным, изменяющимся прямо пропорционально изменению величины нагружения скрепляемых ими зубьев, причем изменение сечения накладок задается изменением их толщины.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: зубчатое колесо - вид с торца колеса (фиг. 1) и фрагмент зубчатого колеса - вид сбоку (фиг. 2).
На чертежах показаны: тело 1 колеса, зубчатый венец с зубьями 2, кольцевые накладки 3 и 4; толщина h накладок в зоне фрагмента.
Кольцевые накладки 3 и 4, укрепленные на торцах зубьев 2 зубчатого венца по окружности колеса, имеют переменное сечение (переменную толщину h) по этой окружности. Толщина h на участках окружности зависит от величины нагружения зубьев на этих участках и скрепляемых кольцевыми накладками. Толщина h изменяется по окружности колеса прямо пропорционально изменению величины нагружения зубьев.
По сравнению с прототипом - в случае изменения величины нагружения зубьев при каждом полном обороте колеса для каждого из участков зубчатого венца по одному и тому же графику нагружения - выполнение торцевых накладок с изменением их сечения (толщины) прямо пропорционально изменению нагружения зубьев позволяет оптимизировать массогабаритные характеристики колеса - за счет снижения расхода материала, идущего на изготовление накладок. Особенно - при колесах, имеющих большой диаметр и зубья крупного модуля. При этом изгибная прочность зубьев колеса не уменьшается.