ЗУБЧАТЫЙ РЕДУКТОР
TOOTH REDUCER

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах, размещенных в закрытых корпусах - зубчатых редукторах с картерным смазыванием методом погружения.
Известна конструкция зубчатого редуктора, содержащего многоступенчатую зубчатую передачу, размещенную в закрытом корпусе с масляной ванной и смазываемую методом погружения в эту ванну нижерасположенного зубчатого колеса передачи. Для повышения жесткости элементов корпуса редуктора, эти элементы снабжены усиливающими ребрами жесткости; в частности, такие ребра (вертикальные) расположены в нижней части корпуса редуктора - между приливами подшипников, в которых установлены валы передачи, и днищем корпуса. Причем эти ребра жесткости расположены снаружи корпуса передачи - см., например, «Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. Т. 3. - 5-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1979. - 557 с, ил.», стр. 479, рис. 1.
Недостаток данной конструкции зубчатого редуктора состоит в том, что при расположении ребер жесткости снаружи корпуса редуктора, увеличиваются габариты корпуса, и площадь его наружной поверхности, выступающие части корпуса увеличивают его загрязнения в период эксплуатации, усложняют наружную очистку корпуса, ухудшают виброакустические характеристики корпуса. Кроме того, такое исполнение корпуса не соответствует современным требованиям технической эстетики.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого редуктора, содержащего зубчатую передачу, размещенную в закрытом корпусе с масляной ванной и смазываемую методом погружения в эту ванну нижерасположенного зубчатого колеса передачи; причем корпус снабжен ребрами жесткости, расположенными с внутренних поверхностей корпуса - см. «Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 1985. - 416 с, ил.», стр. 238.
Недостаток прототипа состоит в том, что ребра жесткости, размещенные внутри корпуса редуктора, расположенные в нижней части корпуса, между приливами подшипников и днищем корпуса, перекрывают масляную ванну в плане и погружены в нее. При вращении погруженного с жидкий смазочный материал ванны нижерасположенного зубчатого колеса передачи, смазываемого методом погружения, смазочный материал перемещается внутри масляной ванны: по центру масляной ванны смазочный материал перемещается в плоскости вращения колеса - от одной стенки корпуса до другой (которые расположены перпендикулярно плоскости вращения колеса) и, упираясь в стенку корпуса, расположенную по направлению вращения колеса, меняет направление своего движения на противоположное. На пути к противоположной стенке корпуса, смазочный материал обтекает стенки корпуса, на которых укреплены валы передачи, и которые снабжены ребрами жесткости (расположенными внутри корпуса). Эти ребра, располагаясь на пути движения смазочного материала, препятствуют прямолинейному движению смазочного материала; смазочному материалу приходится огибать выступы ребер жесткости, изменяя направление в сторону вращающегося нижерасположенного зубчатого колеса, которое при своем вращении перемещает смазочный материал в противоположном направлении. Необходимость обтекания смазочным материалом выступов ребер жесткости, пересечение потоков смазочного материала приводят к нежелательному смешиванию этих потоков смазочного материала, вследствие чего происходит их вихревое смешивание и вспенивание, осадок на дне масляной ванны взмучивается; кроме того, ухудшается теплообмен между потоками смазочного материала при движении вдоль стенок корпуса с ребрами жесткости. Все это способствует ухудшению характеристик смазочного материала и, как следствие, ухудшает смазывание элементов зубчатой передачи.
Изобретением решается задача оптимизации движения смазочного материала в масляной ванне и повышения качества смазывания элементов зубчатой передачи.
Для этого зубчатый редуктор содержит закрытый корпус с ребрами жесткости, расположенными внутри него, и масляную ванну с жидким смазочным материалом, в который погружено нижерасположенное зубчатое колесо передачи. Причем в ребрах жесткости выполнены сквозные окна, примыкающие к стенкам корпуса; низ окон расположен на уровне верха днища корпуса; верх окон расположен выше верхнего уровня масляной ванны; а ребра жесткости выполнены уширенными вовнутрь корпуса редуктора.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены зубчатый редуктор - вид спереди в разрезе (фиг. 1), тот же редуктор - вид сверху в разрезе (фиг. 2).
1
2
На чертежах показаны корпус 1 редуктора; ребра жесткости 2; приливы 3 подшипников; вал 4; нижерасположенное зубчатое колесо 5; парное зубчатое колесо 6; масляная ванна с жидким смазочным материалом 7; сквозные окна 8; верхний уровень ВУ масляной ванны; направление вращения со нижерасположенного зубчатого колеса 5; направление движения V смазочного материала 7 масляной ванны; ширина c сквозных окон (8); величина вылета c ребер (2) вовнутрь корпуса (1); высота h сквозных окон (8).
1
2
Зубчатый редуктор содержит закрытый корпус 1 с ребрами жесткости 2, расположенными внутри корпуса под приливами 3 подшипников, в которых установлены валы 4 передачи. Нижерасположенное зубчатое колесо 5, находящееся в зацеплении с парным зубчатым колесом 6, погружено в масляную ванну с жидким смазочным материалом 7. В ребрах жесткости выполнены сквозные окна 8, шириной c и высотой h, прилегающие к стенкам корпуса 1, к которым прилегают ребра жесткости; низ окон совпадает с верхом днища корпуса (1); верх окон 8 расположен выше верхнего уровня ВУ масляной ванны. А ребра жесткости 2 выполнены уширенным (с) вовнутрь корпуса 1 редуктора (уширение выполняется для обеспечения прочности ребер жесткости, а величина уширения определяется расчетным путем).
При работе передачи и вращении (ω) нижерасположенного зубчатого колеса 5, это колесо захватывает смазочный материал масляной ванны 7 и перемещает его (V) в плоскости своего вращения к торцевой стенке корпуса, расположенную по направлению вращения этого колеса. Упираясь в эту стенку, поток этого смазочного материала раздваивается на два потока - один поворачивает налево, а другой направо, продолжая свое движение вдоль боковых стенок, у которых расположены ребра жесткости 2. При этом смазочный материал перемещается непосредственно вдоль боковых стенок корпуса, проходя через сквозные окна 8 в ребрах жесткости 2. Затем, дойдя до второй торцевой стенки корпуса, оба потока сливаются в один, который увлекается зубчатым колесом 5. И - так далее.
В сравнении с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого редуктора позволяет оптимизировать движение смазочного материала в масляной ванне при работе передачи и вращении погруженного в масляную ванну нижерасположенного зубчатого колеса. Смазочный материал, перемещаясь вдоль редуктора с ребрами жесткости, не огибает эти ребра, а проходит сквозь них (через окна). При этом исключается возмущение смазочного материала, вызываемое обтеканием смазочного материала ребер жесткости; потоки смазочного материала, обтекающие боковые стенки корпуса (с ребрами жесткости), удалены от потока смазочного материала, создаваемого вращающимся зубчатым колесом, погруженным в масляную ванну - это также снижает возмущение смазочного материала ванны при наличии встречных потоков смазочного материала; обтекание потоками смазочного материала, перемещающихся вдоль боковых стенок корпуса, непосредственно этих стенок (без отклонений на сгибание ребер жесткости) улучшает тепловой обмен между смазочным материалом и стенками корпуса. Все это повышает качество смазывания элементов зубчатой передачи. А уширение ребер не повышает материалоемкости корпуса редуктора, т.к. в них выполнены сквозные окна (уширения выполнены за счет материала, который пошел бы на изготовление ребер при отсутствии в них окон).