СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА
METHOD OF MAKING GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах.
Известен способ изготовления зубчатого колеса, включающий изготовление тела и зубчатого венца колеса из цельной заготовки, например методом копирования модульной, дисковой или торцевой фрезой (см., например, «Березовский Ю.Н. 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. 82).
Недостаток данного способа изготовления зубчатого колеса состоит в том, что зубья зубчатого колеса при работе его в режиме нагружения подвержены изгибающим нагрузкам, способным привести к излому зубьев и выходу колеса из строя.
В качестве прототипа взят способ изготовления зубчатого колеса, включающий изготовление тела колеса с зубчатым венцом, с последующим креплением на торцах зубьев зубчатого венца колеса пары отдельно изготовленных, увеличивающих изгибную прочность зубьев, кольцевых накладок (см. патент на изобретение РФ №2488726, кл. F16H 55/12, опубл. 27.07.2013 г., Бюл. №21). Крепление накладок осуществляют, например, путем их наклеивания на торцевые поверхности зубьев зубчатого венца или посредством сварки (точечной или дуговой).
Недостаток прототипа состоит в том, что крепление кольцевых накладок на торцы зубьев зубчатого венца методом наклеивания не обеспечивает надежность крепления, т.к. соединение накладок торцов зубьев посредством адгезионной связи между клеящим материалом и поверхностями зубьев и накладок не обеспечивает достаточно прочного их соединения, подвергающегося под действием нагрузок, действующих на зубья колеса при его работе в передаче, сдвиговым нагружениям. Это не позволяет обеспечить требуемую надежность зубчатого колеса. Крепление посредством точечной или дуговой сварки - нетехнологично.
Изобретением решается задача повышения надежности зубчатого колеса.
Для этого способ изготовления зубчатого колеса включает раздельное изготовление тела колеса с зубчатым венцом и пары кольцевых накладок, с последующим жестким креплением накладок на торцах зубьев зубчатого венца; причем при изготовлении кольцевых накладок в них выполняют сквозные отверстия, продольные оси симметрии которых совпадают с торцевыми осями симметрии зубьев; форма отверстий задается аналогичной форме торцевых поверхностей зубьев, а площадь этих отверстий - меньшей, чем площадь этих поверхностей; тело с зубчатым венцом устанавливают горизонтально; совмещают с зубьями зубчатого венца одну из кольцевых накладок; прижимают накладку к торцам зубьев; заполняют отверстия в накладках металлическим порошком, аналогичным по химическому составу материалам зубьев и накладок, и обрабатывают зоны отверстий в накладках индуктором, доводя порошок до расплавленного состояния; затем индуктор удаляют и, после затвердевания расплава, тело с зубчатым венцом и закрепленной на венце кольцевой накладкой переворачивают на 180° и повторяют такие же операции со второй стороной зубчатого венца колеса и второй кольцевой накладкой.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фрагмент зубчатого колеса с зубчатым венцом и кольцевая накладка (вид с торца) - фиг. 1, то же (вид сбоку) - фиг. 2, то же (вид с торца, сверху - в совмещенном положении) - фиг. 3.
На чертежах показаны: тело 1 колеса, зубчатый венец с зубьями 2, торцы 3 зубьев (2), кольцевая накладка 4, сквозные отверстия 5 в накладке (4), оси симметрии 6 отверстий (5), торцевые оси симметрии 7 зубьев (2), металлический порошок (шихта) 8; размеры отверстий (5): высота h, основание a, вершина b.
Способ изготовления зубчатого колеса включает раздельное изготовление тела 1 колеса с зубчатым венцом с зубьями 2, имеющими торцы 3 и пару кольцевых накладок 4. При изготовлении кольцевых накладок (4) в них выполняют сквозные отверстия 5, размером а×b, оси симметрии 6 которых аналогичны торцевым осям симметрии 7 зубьев 2. Форма отверстий задается аналогичной форме торцевых поверхностей зубьев, а площадь этих отверстий - меньшей, чем площадь этих поверхностей; так, в случае, если колесо имеет трапецеидальную форму (полуобкатная передача), то отверстия (5) также выполняются трапецеидальной формы - высотой h, основанием а и вершиной b. Выполнение отверстий 5 по форме, близкой к форме торцов 3 зубьев, на которых накладки 4 крепятся, позволяет увеличить площадь крепления накладок к торцам зубьев (шихтой 8), а выполнение площади отверстий 5 меньшей, чем площадь торцов 3, не позволяет шихте 8 при креплении накладок просыпаться из зоны крепления накладок. Тело 1 с зубчатым венцом (зубья 2) устанавливают горизонтально и фиксируют в этом положении. Совмещают с торцами 3 зубьев 2 зубчатого венца одну из кольцевых накладок 4, обеспечивая совпадение в плане осей симметрии 6 сквозных отверстий 5 и торцевых осей симметрии 7 зубьев 2 зубчатого венца. Прижимают накладку 4 к торцам 3 зубьев 2 и заполняют полости отверстий 5 металлическим порошком (шихтой) 8, имеющим химический состав, аналогичный химическому составу материалов зубьев 2 и накладок 4. Обрабатывают зоны отверстий 5 в накладках 4 индуктором, доводя шихту до расплавленного состояния. Затем индуктор удаляют и, после затвердевания расплава, тело 1 с зубчатым венцом и закрепленной на торцах 3 зубьев 2 накладкой 4 переворачивают на 180° и повторяют те же операции со второй стороной зубчатого венца колеса и второй кольцевой накладкой (4).
По сравнению с прототипом предлагаемый способ изготовления зубчатого колеса - за счет образования металлической связи между застывшим расплавом, кольцевыми накладками и торцами зубьев зубчатого венца - позволяет повысить прочность крепления накладок на зубчатом венце колеса и повысить надежность колеса в процессе его работы в передаче. А выполнение сквозных отверстий по форме, соответствующей форме зубьев, способствует повышению этой надежности.