ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах с расположением валов в горизонтальной плоскости, смазываемых жидкими смазочными материалами методом погружения.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Общетехнический справочник / Под ред. Е.А. Скороходова - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 415 с., ил. (Серия справочников для рабочих)», с. 287, рис. 18, а.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубья его зубчатого венца выполнены цельными, в то время как непосредственно для работы колеса в передаче (зацеплении его зубьев с зубьями парного зубчатого колеса) необходимы только боковые поверхности его зубьев. А выполнение зубьев колеса цельными приводит к перерасходу материала, идущего на их изготовление.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по заявке на изобретение №2015115189, кл. F16Н 55/12, от 22.04.2015 г. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с полыми зубьями, каждый из которых состоит из пары прямоугольных пластин, изогнутых по профилю рабочих участков боковых поверхностей зуба, расчетному для данного колеса, и равных по площади этим участкам. Пластины укреплены между парой кольцевых накладок, укрепленных на торцах тела. Диаметр наружного диаметра накладок равен диаметру окружности вершин зубчатого венца. На месте отсутствующих вершин зубьев, между верхними концами пластин, образующих зубья, расположены заглушки, укрепленные на внутренних поверхностях этих концов. При работе колеса со смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения полости зубьев, образованные пластинами зубьев, заглушками и внутренними торцами накладок, заполняются при погружении зубьев в жидкий смазочный материал масляной ванны этим смазочным материалом через зазоры между пластинами, образующими боковые поверхности зубьев, и телом колеса. При проворачивании колеса и выходе его зубьев из масляной ванны, смазочный материал вытекает из полостей зубьев - через зазоры между телом колеса и пластинами, образующими отстающие боковые поверхности зубьев, осуществляя смазывание нижерасположенных зубьев колеса. Это дополнительное смазывание (помимо смазывания зубьев при их погружении в масляную ванну) позволяет компенсировать потери смазочного материала с трущихся поверхностей зубьев - при их перемещении из масляной ванны в зону зацепления с парным зубчатым колесом. Это позволяет улучшить смазывание зубьев колеса и снизить интенсивность их изнашивания.
Недостаток прототипа состоит в том, что величина площади зазоров между телом колеса и пластинами, образующими отстающие боковые поверхности зубьев, через которые вытекает смазочный материал из полостей зубьев в процессе перемещения зубьев из масляной ванны в зону зацепления с парным зубчатым колесом, достаточно велика и смазочный материал из полостей зубьев вытекает достаточно интенсивно. И при большом диаметре колеса и малой скорости его вращения полости зубьев опорожняются от смазочного материала еще до входа колеса в зацепление с зубьями парного зубчатого колеса. Это ухудшает качество смазывания зубьев колеса.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и повышения качества смазывания его зубьев.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, пару кольцевых накладок, наружный диаметр которых равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, укрепленных на торцах тела, между которыми укреплены зубья зубчатого венца, каждый из которых выполнен из пары прямоугольных пластин, изогнутых по профилю рабочих участков боковых поверхностей зуба, расчетному для данного колеса, и равных им по площади. Между концами пластин, на месте отсутствующих вершин зубьев, расположены заглушки, укрепленные на внутренних поверхностях концов пластин. Причем у каждого зуба площадь зазора между пластиной, образующей отстающую при вращении колеса боковую поверхность зуба, и телом колеса перекрыта накладкой, укрепленной на внутренней поверхности этой пластины, а в накладке, вдоль ширины зуба, выполнен ряд сквозных отверстий, примыкающих к телу колеса.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: схема зубчатой передачи (фиг. 1), фрагмент зубчатого колеса с местным разрезом - вид с торца (фиг. 2), разрез фрагмента зубчатого колеса - вид сбоку (фиг. 3), разрезы фрагмента зубчатого колеса по центральной плоскости его вращения - вид с торца (фиг. 4 и 5).
1
2
На чертеже показаны: нижерасположенное зубчатое колесо 1, парное зубчатое колесо 2, жидкий смазочный материал 3, масляная ванна 4, тело 5 зубчатого колеса (1), кольцевые накладки 6 и 7, наружный периметр 8 накладок, внутренний периметр 9 накладок, окружность 10 оснований зубчатого венца, пластины 11 и 12, боковые поверхности 13 и 14 зубьев; заглушка 15, накладки 16, сквозные отверстия 17; горизонтальная ось Х-Х координат; вертикальная ось Y-Y координат; направления вращения ω и ω зубчатых колес; ширина В зубьев; высота С зазоров.
Зубчатое колесо содержит тело 5, пару кольцевых накладок 6 и 7, диаметр наружного периметра 8 накладок равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, диаметр внутреннего периметра 9 накладок меньше диаметра окружности 10 оснований зубчатого венца. Накладки 6 и 7 укреплены на торцах тела (5) колеса. Между накладками укреплены зубья зубчатого венца, каждый из которых выполнен из пары прямоугольных пластин 11 и 12, изогнутых по профилю рабочих участков боковых поверхностей 13 и 14 зуба, расчетному для данного колеса и равных им по площади. Между нижними концами пластин 11, 12 и телом 5 колеса, на месте отсутствующих нерабочих участков боковых поверхностей зубьев, имеют место зазоры, высота которых (С) равна высоте этих участков. Между верхними концами пластин 11 и 12, на месте отсутствующих вершин зубьев, расположены заглушки 15, укрепленные на внутренних поверхностях концов пластин 11 и 12. У каждого зуба площадь зазора (высотой С) между пластиной 12, образующей отстающую при вращении ω колеса боковую поверхность 14 зуба, и телом 5 колеса перекрыта накладкой 16, укрепленной на внутренней поверхности этой пластины; а в накладке (16), вдоль ширины В зуба, выполнен ряд сквозных отверстий 17, примыкающих к телу 5 колеса.
1
1
При работе колеса 1 со смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения, при вращении ω этого колеса все его зубья поочередно погружаются в жидкий смазочный материал 3 масляной ванны 4. При этом зубья ориентированы своими вершинами вниз по вертикали, и смазочный материал затекает в полости зубьев - через зазоры (высотой С) между набегающими 11 пластинами и телом 5 колеса (а также и через сквозные отверстия 17 в накладках 16), заполняя эти полости. При дальнейшем проворачивании ω колеса и выходе зубьев из смазочного материала масляной ванны смазочный материал из полостей зубьев начинает вытекать через сквозные отверстия 17 в накладках 16, смачивая поверхности нижерасположенных зубьев колеса.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет осуществлять смазывание зубьев колеса и после выхода их из масляной ванны. При этом не только компенсируются потери смазочного материала, захваченного поверхностями зубьев колеса из масляной ванны (вследствие его стекания с этих поверхностей), но также наносится на поверхности зубьев смазочный материал из полостей зубьев. Это повышает качество смазывания зубьев колеса и снижает интенсивность их изнашивания (а также - и зубьев парного зубчатого колеса).