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 кольцевые накладки имеют наружные периметры, представляющие собой окружности, в то время, как силы, действующие между зубьями (передаваемые накладками), направлены по прямым линиями - от зуба к зубу. Таким образом, части накладок, ограниченные дугами и прямыми, расположенные между вершинами зубьев, в работе накладок не участвуют, а наличие таких участков у накладок приводит к излишнему расходу материала, идущего на изготовление накладок. Такой расход может быть значительным, особенно у крупномодульных зубчатых колес.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и снижения его материалоемкости.
Зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на теле и торцах зубьев, причем участки внешних периметров накладок, расположенные между боковыми сторонами соседних зубьев, выполнены в виде отрезков прямых.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен участок зубчатого колеса - вид со стороны торца колеса. На чертеже показаны: тело 1 зубчатого колеса; зубья 2 зубчатого венца; торцевые накладки 3, 4; внутренний периметр (окружность) 5 накладок; внешний периметр (ломаная) 6 накладок; окружность 7 вершин зубьев; сегменты 8, образованные окружностью 7 вершин зубьев и внешним периметром 6 накладок.
Работает данное зубчатое колесо следующим образом. Кольцевые накладки 3 и 4, укрепленные на теле 1 колеса и торцах зубьев 2, обеспечивают требуемую жесткость зубьев и их изгибную прочность. Нагрузка, воспринимается зубьями, передается на соседние зубья накладками, причем векторы нагрузок направлены между зубьями по прямым.
По сравнению с прототипом выполнение участков внешних периметров накладок, связывающих зубья между собой не в виде дуг, а в виде отрезков прямых, позволяет исключить неработающие участки накладок - между прямыми участками внешних периметров и окружностью вершин зубьев. Это снижает материалоемкость самих накладок и колеса в целом. В условиях массового производства подобных колес, экономия может быть значительной.