ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА
GEARING

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в цилиндрических зубчатых передачах с колесами большого диаметра.
Известна цилиндрическая зубчатая передача, содержащая пару сопряженных цилиндрических зубчатых колес - см., например, Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. для вузов. - 3-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1986. - 359 с: ил., стр. 154, рис. 12.1, а-г.
Недостаток данной конструкции состоит в том, что при больших диаметрах колес требуется выполнять большое уширение частей тел колес - ступиц, посредством которых зубчатые колеса фиксируются на валах. На это уходит большое количество металла, что повышает материалоемкость колес. Кроме того, при больших диаметрах колес ухудшается качество работы сопряженных в передаче зубчатых колес, т.е. имеют место взаимные макро- и микросмещения зубьев сопряженных колес друг относительно друга - поперек боковых (рабочих) поверхностей зубьев. Это ухудшает контактирование сопряженных зубьев колес - возникают дополнительный шум при работе, взаимные удары, нарушается нормальный контакт сопряженных зубьев; все это способствует усилению изнашивания зубьев.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатой передачи, содержащей пару сопряженных цилиндрических зубчатых колес - см. Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для машиностр. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. М.: Высш. шк., 1984. - 336 с: ил., стр. 96, рис. 8.2, а, б.
Недостаток прототипа - тот же, что и у аналога.
Изобретением решается задача снижения материалоемкости зубчатых колес и повышения качества работы сопряженной зубчатой пары.
Для этого зубчатая передача содержит корпус с сопряженными зубчатыми колесами, состоящими из тела и зубчатого венца, причем каждое колесо большого диаметра снабжено парой опорных роликов, установленных с обоих торцов тела, с примыканием к ним в районе зубчатого венца, ролики установлены с возможностью свободного вращения на осях, укрепленных на корпусе передачи и расположенных в одной плоскости с осями вращения колес, ролики выполнены в форме усеченных корпусов, с основаниями, обращенными в сторону зубчатого венца, и с соотношением между длинами окружностей их вершин и оснований, равным соотношению между длинами окружностей, описываемых на поверхностях торцов тела колеса точками вершин и оснований роликов при вращении колеса.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена зубчатая передача, включающая зубчатое колесо большого диаметра - вид сбоку.
д
c
c
o
в
1
2
На чертеже показаны: зубчатое колесо малого диаметра 1; вал 2 малого колеса; ось вращения 3 малого колеса; тело колеса большого диаметра, состоящее из диска 4 и ступицы 5; вал 6; ось вращения 7 колеса большого диаметра; зубчатый венец 8; опорные ролики 9; оси 10 опорных роликов (показаны условно); корпус 11 передачи; ширина L диска (4); ширина L ступицы (5); диаметр D ступицы; диаметр основания d опорного ролика; диаметр d вершины опорного ролика; диаметр d окружности, описываемой на поверхности торца диска 4 точками основания ролика 9; диаметр d окружности, описываемой на поверхности торца диска 4 точками вершины ролика (при вращении колеса).
Колесо большого диаметра состоит из тела в виде диска 4, снабженного уширением - ступицей 5, посредством которого это колесо установлено на валу 6, и зубчатого венца 8, посредством которого осуществляется его зацепление со вторым (парным) колесом 1 передачи. Колесо большого диаметра снабжено парой опорных роликов 9, которые своими поверхностями катания сопряжены с обоими торцами диска 4 колеса - в районе его зубчатого венца 8, в зоне зацепления обоих колес передачи. Ролики установлены с возможностью свободного вращения на осях 10, укрепленных на корпусе 11 передачи. Оси роликов расположены в одной плоскости с осями вращения 3 и 7 обоих зубчатых колес. Ролики 9 выполнены в форме усеченных конусов с основаниями, обращенными к зубчатому венцу, и с соотношением между длинами окружностей их вершин и оснований, равным соотношению между длинами окружностей, описываемых при вращении колеса на поверхностях торцов диска точками вершин и оснований роликов.
Работает данная конструкция следующим образом. Ролики 9, упираясь в торцы диска 4 колеса большого диаметра, стабилизируют его вращение при работе этого колеса в передаче, предотвращая микро- и макросмещения боковых поверхностей его зубьев относительно боковых поверхностей зубьев колеса малого диаметра - поперек плоскости вращения колес. Ролики 9 вращаются свободно за счет силы трения качения между ними и поверхностями торцов диска 4. Выполнение роликов 9 в виде усеченных конусов с вышеописанными расположением и соотношением длин окружностей оснований и вершин позволяет осуществлять вращение роликов по торцам диска без проскальзывания отдельных частей роликов по диску, что устраняет трение между ними.
c
c
д
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция позволяет стабилизировать процессы зацепления сопряженных зубьев обоих колес, тем самым снижается их изнашивание, уменьшается опасность взаимных ударов, шума и т.п. Кроме того, наличие роликов позволяет уменьшить размеры ступицы 5 колеса - ее ширину L, а также ее диаметр D. Помимо этого, можно снизить (в определенных пределах) и ширину диска 4 L: наличие опорных роликов 9 позволяет при этом обеспечить необходимую жесткость диска. Снижение размеров ступицы 5 и диска 4 способствует снижению материалоемкости всего колеса в целом.