ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
TOOTH-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. отд-ние, 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 ванны 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. F16H 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 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 (рабочей) - 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 (нерабочей) боковой поверхности аналогичная часть пластины вырезана по всей ширине зуба; внутри полости зуба, эквидистантно набегающей боковой поверхности и с зазором относительно нее, расположена перегородка, перекрывающая полость зуба, с зазором относительно тела колеса, соизмеримым с вырезанной частью набегающей боковой поверхности; а сама эта поверхность выполнена перфорированной.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: фрагмент зубчатого колеса - вид с торца, с местным разрезом (фиг. 1) и вид фрагмента зубчатого колеса сбоку (фиг. 2).
На чертеже показаны: тело 1 зубчатого колеса; кольцевые накладки 2 и 3; окружность вершин зубчатого венца (наружная окружность кольцевых накладок) 4; внутренняя окружность 5 кольцевых накладок; изогнутая пластина (зуб) 6; отстающая боковая (рабочая) поверхность 7 зуба; набегающая боковая (нерабочая) поверхность 8 зуба; вершина 9 зуба; нерабочий участок 10 боковой поверхности зуба; сквозное окно 11; полость 12 зуба; перегородка 13; зазор 14; перфорация 15; жидкий смазочный материал 16; зазор Δ; направление вращения ω колеса; направление выливания V жидкого смазочного материала (16) из полости (12) зуба.
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. Пластины 6, укреплены на внутренних торцах кольцевых накладок 2 и 3. Часть 10 (размером с) отстающей - при вращении ω колеса - боковой поверхности (рабочей) 7 зуба, образующая нерабочий участок этой поверхности, расположенная у корня зуба и примыкающая к телу 1 зуба, выполнена без переходной галтели, ориентирована радиально относительно колеса и укреплена на его теле (1). Со стороны набегающей - при вращении ω колеса - боковой поверхности (нерабочей) 8 часть пластины 6, образующая нерабочий участок этой поверхности (размером с), вырезана по всей ширине зуба с образованием сквозного окна 11. Внутри полости 12 зуба, эквидистантно набегающей боковой поверхности 8 и с зазором Δ относительно нее, расположена перегородка 13, перекрывающая полость 12 зуба, с зазором 14 относительно тела 1 колеса; величина этого зазора соизмерима с величиной сквозного окна 11. Поверхность 8 выполнена перфорированной, с выполнением в ней отверстий 15.
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 этот смазочный материал своими полостями 12 (смазочный материал 16 поступает в полости 12 зубьев через отверстия 15 в перфорированных боковых (нерабочих) поверхностях 8 зубьев (смазочный материал поступает через отверстия 15, зазоры Δ между частями пластин 6, образующими боковые поверхности 8 зубьев, и перегородками 13 - в полости 12). 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 12 зубьев через окна 11 и отверстия 15 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). Данная конструкция зубчатого колеса применима преимущественно для нереверсивных зубчатых колес, у зубьев которых одна доковая поверхность (отстающая) является рабочей, а вторая боковая поверхность (набегающая) является нерабочей. Перфорированные боковые (набегающие) поверхности 8 зубьев являются нерабочими и не нагружаемыми при работе колеса в передаче. Эти поверхности служат для предотвращения заклинивания зубьев сопряженных зубчатых колес передачи при самоходе колес в обратном направлении (их реверсировании); а также эти поверхности (перфорированные и этим ослабленные по сравнению с отстающими рабочими боковыми поверхностями) могут быть задействованы в качестве рабочих (нагружаемых) поверхностей при реверсивном холостом ходе колес, когда эти поверхности не нагружены номинальной для данного колеса нагрузкой.
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.