ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах, смазываемых жидкими смазочными материалами методом погружения.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями, на участках головок зубьев ширина их боковых поверхностей выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления, причем граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев на величину радиального зазора зубчатой передачи - см. патент на изобретение РФ №2547201, кл. F16H 55/08, опубл. 10.04.2015 г., Бюл. № 10.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что нижерасположенное колесо передачи, вращаясь в жидком смазочном материале, зубьями своего зубчатого венца вызывает нежелательные возмущения этого смазочного материала, сопровождающиеся взбалтыванием, вспениванием этого смазочного материала, взмучиванием осадка масляной ванны и т.п. Выполнение зубьев с разной шириной их боковых поверхностей по высоте зубьев способствует усилению этих нежелательных возмущений. Кроме того, изгибная прочность зубьев может быть недостаточной, что может привести к излому зубьев.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, содержащего тело, зубчатый венец с зубьями и пару торцевых кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу - см. патент на изобретение РФ №2488725, кл. F16H 55/17, опубл. 27.07.2013 г., Бюл. №21. Торцевые накладки помимо функции повышения прочности (жесткости) зубьев зубчатого венца и зубчатого колеса в целом выполняют функцию локализации зоны вращения зубьев зубчатого венца колеса, погруженных в жидкий смазочный материал масляной ванны (эта зона локализована между внутренними торцами кольцевых накладок). Наружные торцы кольцевых накладок, постоянно погруженных в смазочный материал масляной ванны, отсекают зону вращения зубьев от остального объема масляной ванны, тем самым снижают степень возмущения смазочного материала, вызываемого вращающимися зубьями. На границе между наружными поверхностями торцевых накладок и смазочным материалом возмущение возникает только за счет трения между наружными поверхностями накладок и смазочным материалом.
Недостаток прототипа состоит в том, что наружный диаметр торцевых накладок равен диаметру торцов зубьев, на которых (торцах) укреплены эти накладки. А конструкция зубчатого колеса с торцевыми накладками не предусматривает наличия разности в ширине боковых поверхностей зубьев по их высоте. При наружном диаметре торцевых кольцевых накладок меньшем, чем диаметр окружности вершин зубьев, части зубьев (их головки) выступают за габариты (в плоскости вращения колеса) вращающихся торцевых накладок, что не позволяет локализовать зону вращающихся в смазочном материале зубьев зубчатого венца колеса. Это вызывает нежелательные возмущения смазочного материала и ухудшает процесс смазывания зубьев колеса.
Изобретением решается задача повышения качества смазывания.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями, ширина боковых поверхностей которых на участках их головок с двухпарным зацеплением, смещенных в сторону вершин зубьев на величину осевого зазора передачи, равна половине ширины боковых поверхностей ножек, и пару торцевых кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и частях торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу; причем наружный диаметр торцевых кольцевых накладок не меньше, чем диаметр окружности вершин зубьев, а толщина накладок между их внешней окружностью и окружностью, описываемой границей изменения ширины боковых поверхностей зубьев, меньше, чем толщина участков накладок с меньшим диаметром, а это уменьшение выполнено со стороны внутренних торцов накладок.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент зубчатого колеса (в сечении).
в
н
г
1
2
вн
1
2
2
вн
1
2
На чертеже показаны: тело 1, зуб 2, торцевые кольцевые накладки 3 и 4; диаметр окружности вершин Д, покосная линия p-p зубьев, высота h зубьев, высота h ножек зубьев, высота h головок зубьев, величина зоны h на головках зубьев с двухпарным зацеплением, величина осевого зазора с зубчатой передачи, номинальная ширина B боковых поверхностей зубьев, ширина боковых поверхностей B/2 зубьев на участках головок зубьев величиной h, толщина l торцевых накладок (3 и 4), внутренние диаметры Д торцевых накладок, ширина L зубчатого колеса с торцевыми накладками, толщина l торцевых накладок (3 и 4) - номинальная, толщина l накладок на участке h, внутренний диаметр Д накладок, ширина L зубчатого колеса по внешним торцам накладок (3 и 4), ширина L между внутренними торцами накладок (3 и 4).
в
н
г
г
1
2
1
вн
в
1
2
2
Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 и диаметром окружности вершин Д. Зубья (2) имеют общую высоту h, разделенную полосной линией p-p на высоту ножек h и высоту головок h. На части участков головок (h) зубьев с двухпарным зацеплением (общим размером h), со смещением в сторону вершин зубьев на величину осевого зазора c передачи, на участках размером h ширина боковых поверхностей зубьев равна половине номинальной (B/2). На торцах зубьев 2 и части торцов тела 1, прилегающих к зубчатому венцу, укреплена пара торцевых кольцевых накладок 3 и 4 номинально толщиной l, с внутренним диаметром Д и наружным диаметром, равным диаметру окружности вершин Д зубчатого венца колеса. Общая ширина колеса (по наружным торцам накладок 3 и 4) - L; ширина между внутренними торцами накладок на участке величиной h-L.
2
2
1
2
2
При работе зубчатого колеса (и вращении его в жидком смазочном материале масляной ванны) торцевые кольцевые накладки локализуют зону вращения погружаемых в смазочный материал зубьев; выполнение наружного диаметра накладок равным диаметру окружности вершин зубчатого венца позволяет отделить по их торцам вращающиеся в смазочном материале головки зубьев. Тем самым снижается возмущающее действие вращающихся зубьев на смазочный материал масляной ванны и повышается качество смазывания зубчатого колеса. Выполнение толщины накладок на участках h меньшей толщины (толщиной l), чем толщина (l) остальных участков накладок позволяет снизить издержки на изготовление этих накладок (и колеса в целом). Толщина l определяется только жесткостью этих участков накладок. Уменьшение толщины накладок (на участке h) со стороны внутренних торцов накладок позволяет сохранить наружные торцы накладок (3 и 4) плоскими, что способствует меньшему трению этих торцов со смазочным материалом масляной ванны.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет - в случае разности ширины боковых поверхностей зубьев колеса по их высоте - локализовать зону вращения погруженных в жидкий смазочный материал масляной ванны зубьев зубчатого венца. Тем самым уменьшить степень возмущающего действия вращающихся зубьев на смазочный материал и повысить качество смазывания.