ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах с колесами большого диаметра и с широкими зубчатыми венцами.
Известно зубчатое колесо, состоящее из ступицы, тела в виде диска и зубчатого венца с зубьями, расположенного по окружности диска тела; а толщина диска равна ширине зубчатого венца - 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), стр. 287, рис. 18, а.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубчатый венец, при работе в зацеплении с парным колесом передачи, подвержен нагрузкам, стремящимся развернуть его в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения колеса, например - при переносе осей передачи. Это требует усиливать прочность тела колеса (диска), в частности - за счет увеличения его толщины. А это требует дополнительного расхода материала, идущего на изготовление диска, что увеличивает его материалоемкость и издержки на изготовление зубчатого колеса в целом.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, состоящего из ступицы, тела в виде диска, венцового колеса и зубчатого венца с зубьями, причем ширина венцового колеса и зубчатого венца больше, чем толщина диска тела - см. Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. для вузов. - 4-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1986. - 359 с: ил., стр. 178, рис. 12.12, а.
Недостаток прототипа состоит в том, что венцовое колесо и зубчатый венец, укрепленный на этом венцовом колесе, при работе колеса в зацеплении с парным зубчатым колесом испытывают в области зоны парного зацепления изгибающие нагрузки, направленные поперек плоскости вращения колес. Влияние этих нагрузок тем больше, чем больше ширина зубчатого венца. Эти нагрузки увеличиваются при взаимном перекашивании осей парных зубчатых колес. Для нейтрализации этих нагрузок приходится увеличивать прочность венцового колеса и зубчатого венца, что приводит к увеличению их материалоемкости и увеличивает в целом затраты на изготовление колеса.
Изобретением решается задача повышения прочности зубчатого колеса и снижения издержек на его изготовление.
Для этого зубчатое колесо содержит ступицу, тело в виде диска, венцовое колесо и зубчатый венец, ширина которых больше толщины диска тела; причем в области зацепления колеса с парным колесом зубчатой передачи, со стороны внутренней поверхности венцового колеса и с обоих торцов диска тела, расположены опорные ролики, установленные с возможностью свободного вращения в плоскости вращения колеса на осях, неподвижных относительно вращающегося зубчатого колеса, и с контактированием своими поверхностями катания с внутренней поверхностью венцового колеса.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: зубчатое колесо (вид с торца) - фиг. 1, то же (вид сбоку, в сечении) - фиг. 2.
На чертеже показаны: зубчатое колесо 1, ступица 2, тело в виде диска 3, венцовое колесо 4, зубчатый венец 5, парное зубчатое колесо 6, опорные ролики 7, оси 8, корпус 9 передачи; зона зацепления L парных зубчатых колес (1 и 6).
Зубчатое колесо 1 состоит из ступицы 2, тела в виде диска 3, венцового колеса 4 и зубчатого венца 5; это колесо находится в зацеплении с парным зубчатым колесом 6. В области зацепления L зубчатого колеса 1 с парным колесом 6, со стороны внутренней поверхности венцового колеса 4 и с обоих торцов диска 3 (тела колеса), расположены опорные ролики 7, установленные с возможностью свободного вращения в плоскости вращения колеса на осях 8, неподвижных относительно вращающегося колеса 1 (оси установлены в корпусе 9 передачи) и с контактированием своими поверхностями катания с внутренней поверхностью венцового колеса 4.
При работе зубчатого колеса нагрузки, стремящиеся перекосить венцовое колесо 4 и зубчатый венец 5 поперек плоскости вращения колеса 1 (при перекосе осей зубчатых колес 1, 6 и т.п.), воспринимаются опорными роликами 7. Это позволяет предотвратить перекос венцового колеса 4 и зубчатого венца 5.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет (за счет опорных роликов) нейтрализовать воздействие перекашивающих нагрузок, действующих на венцовое колесо (и зубчатый венец). Тем более что величина зоны зацепления L парных зубчатых колес незначительна по сравнению с величиной окружности колеса. Это позволяет обеспечивать прочность колеса без увеличения его материалоемкости (не увеличивать толщину диска тела колеса, а также - толщину венцового колеса). Это, в свою очередь, позволяет снизить издержки на изготовление колеса.