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, А.С. 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 А.С. 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., 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 ширина накладок по окружности колеса выполнена переменной величины, изменяющейся прямо пропорционально изменению величины нагружения скрепляемых ими зубьев.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено зубчатое колесо - вид с торца колеса.
1
2
3
На чертеже показаны: тело 1 колеса, зубчатый венец с зубьями 2, кольцевая торцевая накладка 3; ширины l, l, l участков кольцевых накладок.
1
2
3
Кольцевые торцевые накладки 3, укрепленные на торцах зубьев 2 зубчатого венца по окружности колеса имеют переменную ширину l по этой окружности. Величина этой ширины на участках венца зависит от величины нагружения зубьев 2, расположенных на этих участках и скрепляемых накладками. На чертеже показаны четыре участка зубчатого венца, имеющие разное по величине нагружение зубьев: максимальное нагружение, при котором ширина накладок максимальна (l), среднее нагружение (два участка) - ширина l, минимальное нагружение - ширина l.
При работе зубчатого колеса в передаче изгибная прочность его зубьев (2) повышается установкой торцевых накладок (3), скрепляющих торцы зубьев колеса между собой. В случае неодинакового нагружения зубьев по окружности зубчатого колеса, изменяющегося при каждом полном обороте зубчатого колеса по одному режиму нагружения, выполнение ширины накладок переменной, прямо пропорционально зависящей от величины нагружения зубьев, позволяет снизить материалоемкость зубчатого колеса - за счет снижения материалоемкости торцевых накладок, особенно - при крупномодульных колесах большого диаметра. При этом изгибная прочность зубьев колеса не уменьшается.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет оптимизировать его массогабаритные характеристики и снизить расход материала, идущего на его изготовление.