ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах, смазываемых пластичными материалами.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. для вузов. - 4-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1986. - 359 с.: ил.», стр. 154, рис. 12.1, а.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что его зубья, при работе колеса в передаче, подвержены воздействию изгибающих нагрузок, способным привести к поломке зубьев. Эта опасность тем больше, чем больше величина нагружения зубьев и чем больше высота зубьев. Кроме того, при работе колеса в зацеплении с парным колесом передачи, смазочный материал вытесняется с боковых (трущихся) поверхностей зубьев на торцы этих зубьев; это приводит к выходу вытесненного смазочного материала из участка в процессе смазывания трущихся боковых поверхностей зубьев, что ухудшает процесс трения сопряженных зубьев парных колес передачи и приводит к перерасходу смазочного материала.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2488725, кл. F16H 55/12, опубл. 27.07.2013 г., Бюл. №21. Зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и торцах тела; а наружный диаметр накладок равен диаметру окружности вершин. Накладки, связывающие между собой зубья (и зубья - с телом колеса), повышает жесткость зубьев зубчатого венца и их устойчивость к воздействию изгибающих нагрузок, возникающих при работе колеса в передаче; кроме того, наличие кольцевых накладок способствует образованию смазочных карманов во впадинах зубчатого венца, не позволяющих смазочному материалу вытесняться на торцевые поверхности зубьев. Это снижает расход смазочного материала и оптимизирует процесс трения боковых поверхностей зубьев.
Недостаток прототипа состоит в том, что выполнение накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности вершин зубчатого венца, не предотвращает вытеснение смазочного материала со стороны вершин зубьев на торцы этих зубьев (в частности - для ведущих зубчатых колес, у которых смещение смазочного материала происходит по направлению от оснований зубьев к их вершинам).
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и повышения качества смазывания.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару силовых кольцевых накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности вершин зубчатого венца, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу. Причем по внешнему периметру силовых накладок расположены дополнительные несиловые кольцевые накладки Z-образной формы с наружным диаметром, большим, чем наружный диаметр силовых накладок, укрепленные на внешних торцах силовых накладок и по их внешней окружности, а внутренние торцы несиловых и силовых накладок расположены в одних плоскостях.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен разрез фрагмента зубчатого колеса - вид сбоку.
в
вн
1
1
2
1
2
На чертеже показаны: тело 1 колеса, зуб 2, кольцевые силовые накладки 3 и 4, дополнительные (несиловые) накладки 5 и 6, диаметр Д окружности вершин зубчатого венца (наружный диаметр силовых кольцевых накладок), диаметр Д внутренней окружности силовых накладок, высота h зубьев, толщина C силовых накладок, внутренний диаметр Д несиловых накладок, наружный диаметр Д несиловых накладок, величина h превышения наружного диаметра несиловых накладок наружного диаметра силовых накладок, толщина C несиловых накладок.
Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 высотой h и пару кольцевых силовых накладок 3 и 4, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу. Накладки имеют толщину C1, их наружный диаметр равен диаметру Дв окружности вершин зубчатого венца, а их внутренний диаметр - Двн. По внешнему периметру силовых накладок укреплены дополнительные несиловые кольцевые накладки 5 и 6 Z-образной формы толщиной C2. Накладки 5 и 6 укреплены на внешних торцах и по окружности накладок 3 и 4, а их внутренние поверхности расположены в одних плоскостях с внутренними поверхностями силовых накладок 3 и 4. Наружные радиусы накладок 5 и 6 больше наружных радиусов накладок 3 и 4 на величину h1. Накладки 3 и 4 являются силовыми и, связывая между собой зубья колеса, служат для повышения их жесткости и изгибной прочности, способствуя повышению их изломостойкости. Накладки 5 и 6 являются несиловыми и нагрузок, действующих на зубья колеса в передаче, не воспринимают; они могут быть изготовлены, например, из пластмассы; они, изготавливаемые отдельно от силовых (3 и 4) накладок, могут устанавливаться дополнительно на зубчатые колеса, первоначально изготовленные только с силовыми накладками.
При работе колеса в передаче силовые накладки 3 и 4 служат для повышения изгибной прочности зубьев колеса. Дополнительные, несиловые, накладки 5 и 6, при смазывании зубчатого колеса пластичным смазочным материалом, служат для предотвращения вытеснения смазочного материала из зоны зацепления парных колес передачи  на внешние торцы накладок 3 и 4.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет удерживать используемый пластичный смазочный материал в зоне зацепления парных колес передачи. Это повышает качество смазывания и снижает расход используемого пластичного смазочного материала.