ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах.
Известно зубчатое колесо, состоящее из ступицы, тела в виде диска и зубчатого венца с зубьями, нарезанными по внешней окружности тела - см., например, «Березовский и др. Детали машин: Учебник для машиностроительных техникумов / Ю.Н. Березовский, Д.В. Чернилевский, М.С. Петров; под ред. Н.А. Бородина. - М.: Машиностроение, 1983. - 384 с., ил.», стр. 60, рис. 4.1, а.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубчатый венец, состоящий из связанных между собой по своим основаниям зубьев, малоремонтопригоден: в случае выхода из строя (поломки) одного или нескольких зубьев зубчатого венца возникает необходимость замены колеса целиком. Кроме того, зубья зубчатого колеса передают и воспринимают нагрузки - при работе с парным колесом в передаче - только рабочими участками своих боковых поверхностей, а участки боковых поверхностей, расположенные между рабочими участками и окружностями впадин зубьев, в работе не участвуют; поэтому выполнение зубьев по их полной, расчетной, высоте - от окружности вершин зубьев до окружности их впадин - приводит к нерациональному расходованию материала, идущего на изготовление зубьев и колеса в целом.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, содержащего ступицу, тело в виде пары дисков, укрепленных на торцах ступицы и зубчатый венец, составленный из отдельных, не связанных между собой, зубьев, укрепленных своими торцами между дисками, причем зубья выполнены усеченными по своим основаниям с сохранением рабочих участков своих боковых поверхностей - см. положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №2013153311/11 от 29.11.2013 г., кл. F16H 55/12.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что его зубья выполнены сплошными, что приводит к перерасходу материала, идущего на их изготовление.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и снижение издержек на его изготовление с сохранением их прочностных характеристик.
Для этого зубчатое колесо содержит ступицу, тело в виде пары дисков, укрепленных на торцах ступицы, и зубчатый венец, составленный из отдельных, не связанных между собой зубьев, укрепленных своими торцами между дисками; причем каждый зуб выполнен из участка отрезка полосы шириной, по всей своей длине, равной ширине зубчатого венца; этот участок, начиная с одного конца отрезка полосы, изогнут по форме зуба, начиная с основной окружности колеса, и с образованием своей внешней поверхностью поверхностей зуба, идентичных расчетным для зуба данного колеса - рабочего участка одной боковой поверхности, вершины зуба и рабочего участка другой боковой поверхности - до основной окружности колеса; остальная часть отрезка полосы отогнута, начиная с основной окружности колеса, по радиусу колеса и прилегает к ступице; а отрезок полосы, по всей своей длине, обоими своими торцами укрепленными на внутренних торцах обоих дисков.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: зубчатое колесо (вид с торца, с местным сечением в плоскости вращения колеса) - фиг. 1, и то же колесо (вид сбоку, в сечении) - фиг. 2.
1
2
На чертежах показаны: ступица 1, тело колеса в виде пары дисков 2 и 3, вершины 4 зубьев, рабочие участки 5 и 6 боковых поверхностей зубьев, ребра жесткости 7; радиус R окружности вершин зубьев (4), радиус R основной окружности колеса, длина l рабочего участка боковой поверхности зуба.
1
2
2
Зубчатое колесо состоит из ступицы 1, на обоих торцах которой укреплена пара дисков 2 и 3 с наружным радиусом R, равным радиусу вершин 4 зубьев колеса; зубчатый венец выполнен из отдельных, не связанных между собой, зубьев; каждый зуб выполнен из участка отрезка полосы шириной, по всей своей длине, равной ширине зубчатого венца; этот участок, начиная с одного конца полосы, изогнут по форме зуба, начиная с основной окружности колеса (радиусом R), и с образованием своей внешней поверхностью поверхностей зуба, идентичных расчетным для зуба данного колеса - расчетного участка (длиной l) одной боковой поверхности, вершины (4) зуба и рабочего участка 6 другой боковой поверхности - до основной окружности (радиусом R); остальная часть (7) отрезка полосы отогнута, начиная с основной окружности колеса, по его радиусу и прилегает к ступице (1); а полоса по всей своей длине обоими своими торцами укреплена на внутренних торцах дисков (2 и 3) - с образованием ребер жесткости (участок 7 полосы).
1
2
При работе колеса в зацеплении с парным колесом передачи, рабочие нагрузки передаются и воспринимаются колесом посредством рабочих участков 5 и 6 боковых поверхностей каждого зуба, расположенных между окружностью вершин (с радиусом R) и основной окружностью (с радиусом R) колеса; участки 7 полос, из которых изготовлены зубья колеса, и которые укреплены между внутренними торцами дисков 2 и 3, образуют ребра жесткости, повышая прочность колеса в целом.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет снизить издержки на его изготовление - за счет выполнения зубьев не цельными; прочность колеса при этом обеспечивается наличием ребер жесткости, выполненных из части элементов (полос), из которых изготовлены сами зубья.