ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к зубчатым передачам, и может быть использовано в тяжелонагруженных зубчатых колесах.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями(см., например, Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для машиностр. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 1984. - 336 с.ил., стр. 96.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что при работе колеса в режимах тяжелого нагружения, его зубья испытывают большие изгибающие моменты при зацеплении с сопряженным колесом; эти повышенные нагрузки создают большие напряжения в области оснований зубьев, способствующие образованию трещин, которые могут привести к излому зубьев и выходу колеса из строя.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту США №3861231, кл. 74-410, 1976 г. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на теле и торцах зубьев. Накладки жестко соединяют торцы зубьев между собой (и сами зубья - с телом колеса), тем самым накладки повышают жесткость зубьев и обеспечивают им необходимую изгибную прочность.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что торцевые накладки имеют одинаковую толщину по всей их ширине, в то время, как участки накладок нагружены тем больше, чем ближе они расположены к вершине зубьев, и - нагружены тем меньше, чем ближе они расположены к телу колеса. Это приводит к тому, что имеет место перерасход материала, идущего на изготовление накладок. А функции участков накладок по их ширине различны: участки, расположенные ближе к вершинам зубьев, являются силовыми и служат для придания жесткости зубьям, а участки, расположенные ближе к телу колеса, силовыми не являются и служат для создания смазочных карманов в области впадин зубьев зубчатого венца (наличие смазочных карманов необходимо при смазывании зубчатых колес - периодически - пластичными смазочными материалами.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и снижения его материалоемкости.
Зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару торцевых кольцевых накладок, укрепленных на теле и торцах зубьев; каждая накладка выполнена составной, состоящей из двух кольцевых накладок, прилегающих друг к другу в радиальной плоскости колеса; накладка, расположенная в области головок зубьев, выполнена силовой, обеспечивающей изгибную прочность зубьев, а накладка, расположенная в области ножек зубьев и тела колеса, выполнена обеспечивающей образование смазочных карманов в областях впадин зубьев.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: фрагмент зубчатого колеса - вид с торца колеса, и фрагмент сечения зубчатого колеса.
На чертеже показаны: тело 1 зубчатого колеса; зубчатый венец с зубьями 2; силовые торцевые кольцевые накладки 3 и 4; несиловые (герметизирующие) торцевые накладки 5 и 6.
Работает данное зубчатое колесо следующим образом. Силовые торцевые кольцевые накладки 3 и 4 при работе колеса в зацеплении с другим колесом в передаче обеспечивают необходимую жесткость зубьев и их изгибную прочность; эти накладки изготавливаются из прочного материала, например - из стали. Торцевые кольцевые накладки 5 и 6 обеспечивают образование смазочных карманов в областях впадин зубьев зубчатого венца и создают благоприятный режим смазывания трущихся зубьев; эти накладки изготавливаются: во-первых - меньшей толщины, чем накладки 3 и 4; во-вторых, могут изготавливаться из материала, отличного от материала (стали) силовых накладок 3 и 4, они могут изготавливаться из менее дорогого материала, например - из пластмассы.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса менее материалоемка - за счет выполнения второй пары накладок (примыкающих к телу колеса) меньшей толщины, а также - за счет выполнения этих накладок из менее дорогого материала.