ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах, работающих со смазыванием жидкими смазочными материалами методом погружения.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями,  см., например, «Заплетохин В.А. Конструирование деталей механических устройств: Справочник. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1990. - 660 с.: ил.», стр. 456, рис. 4.15.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что при смазывании его жидким смазочным материалом методом погружения, когда смазочный материал подается в зону зацепления с парным зубчатым колесом передачи зубьями этого колеса, погруженными периодически при вращении колеса в масляную ванну с жидким смазочным материалом, этот смазочный материал, захваченный из ванны зубьями колеса, при перемещении его в зону зацепления, стекает с зубьев, поэтому смазочный слой в зону зацепления парных колес может быть недостаточным для качественного смазывания трущихся поверхностей зубьев колес. Это интенсифицирует процесс их изнашивания, что может привести к выходу колес передачи из строя.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2532451, кл. F16Н 55/10, опубл. 10.11.2014 г., Бюл. №31. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу; причем каждый зуб выполнен полым, состоящим из пары изогнутых по профилю боковых поверхностей расчетного для данного колеса зуба, закрепленных в торцевых накладках и образующих на пару профиль, соответствующий профилю боковых поверхностей расчетного зуба.
Недостатки прототипа - те же, что и у аналога.
Изобретением решается задача повышения качества смазывания сопряженных зубчатых колес передачи, смазываемых методом погружения одного из этих колес в масляную ванну с жидким смазочным материалом.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, пару кольцевых накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности вершин зубчатого венца колеса, и укрепленных на торцах тела и зубчатый венец с полыми зубьями, выполненными из изогнутых пластин, образующих боковые поверхности зубьев и укрепленных между внутренними торцами накладок. Причем каждый зуб выполнен из одной изогнутой пластины, наружная поверхность которой идентична профилю расчетного зуба для данного колеса; со стороны отстающей - при вращении колеса - боковой поверхности зуба, часть пластины, образующая нерабочий участок этой поверхности, ориентирована радиально относительно колеса и укреплена на его теле; со стороны набегающей боковой поверхности аналогичная часть пластины вырезана по всей ширине зуба, а с внутренней стороны части пластины, образующей отстающую боковую поверхность зуба, в плоскости вращения колеса, расположено как минимум одно ребро жесткости, укрепленное на этой части пластины по всей ее длине, а также на внутренней части пластины, образующей вершину зуба, и на теле колеса.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены фрагмент зубчатого колеса - вид с его торца (фиг. 1) и сечения фрагментов зуба - вид сбоку (фиг. 2, 3, 4).
p
На чертежах показаны: тело 1 зубчатого колеса; кольцевые накладки 2 и 3; окружность вершин зубчатого венца колеса (наружная окружность колеса) 4; внутренняя окружность 5 кольцевых накладок (2 и 3); изогнутая пластина 6; отстающая боковая поверхность 7 зуба; набегающая боковая поверхность 8 зуба; вершина 9 зуба; часть 10 пластины (6), образующая нерабочий участок отстающей боковой поверхности (7); вырезанная часть пластины (6), образующая нерабочий участок набегающей боковой поверхности (8) - окно 11; внутренняя поверхность 12 пластины (6) со стороны отстающей боковой поверхности (7); высота h зуба; высота h рабочих участков боковых поверхностей (7, 8) зуба, размеры с нерабочих участков боковых поверхностей (7 и 8); ребра жесткости 13; направление вращения ω колеса.
Зубчатое колесо содержит тело 1, на торцах которого укреплена пара кольцевых накладок 2 и 3, с диаметром наружной окружности, равным диаметру окружности вершин 4 зубчатого венца колеса и с внутренней окружностью 5. Зубчатый венец колеса состоит из отдельных не связанных между собой зубьев; каждый зуб выполнен из одной изогнутой пластины 6, наружная поверхность которой идентична профилю расчетного зуба для данного колеса. Эта пластина своей наружной поверхностью образует боковые поверхности 7, 8 зуба и его вершину 9. Со стороны отстающей (при вращении ω колеса) боковой поверхности (7) зуба часть (10) пластины (6), образующая нерабочий участок этой поверхности (размером с) - у корня зуба, примыкающая к телу (1) колеса, выполнена без образования переходной галтели, ориентирована радиально относительно колеса и укреплена на теле (1) колеса. Со стороны набегающей (при вращении ω колеса) боковой поверхности (8) часть пластины (6), образующая нерабочий участок этой поверхности (размером с), вырезана по всей ширине зуба с образованием сквозного окна 11. Пластины (6), образующие зубья зубчатого венца, своими торцами укреплены на внутренних торцах кольцевых накладок (2 и 3). С внутренней стороны части пластины 6, образующей отстающую боковую поверхность 7 зуба, в плоскости вращения колеса, расположено как минимум одно ребро жесткости 13, укрепленное на этой части пластины по всей ее длине, а также на внутренней части пластины 6, образующей вершину 9 зуба, и на теле 1 колеса.
При работе колеса в передаче со смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения этого колеса в масляную ванну, зубья колеса, при вращении ω колеса, погружаются в масляную ванну и захватывают из нее смазочный материал своими полостями (смазочный материал поступает в полости зубьев через окна 11 (вырезанные части пластин 6 со стороны набегающих боковых поверхностей 8 зубьев). Захваченный смазочный материал при дальнейшем проворачивании колеса (по направлению ω) переносится в сторону зоны зацепления колеса с парным колесом передачи (в верхнюю часть этой зоны). При перемещении зубьев и их переворачивании - относительно положения зубьев при их погружении в масляную ванну (на фиг.1 показано верхнее положение зуба) - смазочный материал выливается из полостей зубьев и поступает в зоны, образованные отстающими поверхностями 7 опережающих зубьев, набегающими поверхностями 8 опережаемых зубьев и внутренними поверхностями обеих кольцевых накладок 2 и 3. Эти зоны образуют смазочные ванны. Данная конструкция зубчатого колеса применима для ведомых зубчатых колес (погружены в масляную ванну наиболее часто именно ведомые зубчатые колеса - тихоходные, имеющие больший диаметр), зубья которых вступают в зацепление с зубьями парного зубчатого колеса сверху зоны зацепления парных колес, пройдя при вращении верхнее свое положение. При этом смазочным материалом омываются отстающие боковые поверхности 7 опережающих зубьев, которые являются рабочими (и трущимися) при данной схеме работы парных колес. При этом поверхности 7 зубьев омываются полностью, включая их участки, примыкающие к вершинам зубьев, с которых начинается зацепление зубьев этого колеса, и которые наиболее нуждаются в смазывании. При вращении колеса смазочный материал также переливается через вершины зубьев, примыкающие к поверхности 7, и попадает также на нижерасположенные зубья (обоих колес) и на нижерасположенную зону зацепления парных колес, смазывая также и их (зубья и зону зацепления). Ребра жесткости 13 служат для повышения жесткости части пластин 6, образующих отстающие боковые поверхности 7 зубьев (эти поверхности, в отличие от поверхностей 8, являются нагружаемыми при сопряжении с зубьями парного зубчатого колеса и поэтому подвержены деформациям нагрузками, имеющими место в зоне сопряжения зубьев парных колес).
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет осуществлять - при вращении колеса в масляной ванне и периодическом погружении в нее зубьев колеса - захватывание смазочного материала в достаточном для обеспечения требуемого качества смазывания количестве (и переносить его в зону смазывания). Это позволяет снизить интенсивность изнашивания трущихся зубьев парных зубчатых колес и повысить долговечность этих колес и передачи в целом.