ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями (см., например, «Березовский Ю.Н. 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 его зубья в процессе работы колеса в передаче в режиме их нагружения подвержены изгибающим нагрузкам, способным привести к излому зубьев.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту США №3861231, кл. 74-410, 1976 г. Сущность его состоит в том, что на торцах зубьев укреплена пара кольцевых накладок, связывающих зубья между собой и тем самым повышающих их изгибную прочность.
Недостаток прототипа состоит в том, что конструкция этого зубчатого колеса не учитывает наличия кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев, их наличие позволяет изменить конструкцию тела колеса, и, не уменьшая прочности самого колеса, снизить расход материала, идущего на изготовление его тела и колеса в целом.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и снижения издержек на его изготовление.
Для этого зубчатое колесо содержит тело и зубчатый венец с зубьями, на торцах которых укреплена пара кольцевых накладок. Причем по окружности тела, в области оснований впадин зубчатого венца, по всей толщине тела выполнены радиально ориентированные вырезы. Боковые поверхности вырезов сопряжены с боковыми поверхностями зубьев, дно каждого выреза ориентировано перпендикулярно торцам тела. В участках тела между соседними вырезами выполнены сквозные прямоугольные отверстия, ориентированные параллельно торцам тела и перпендикулярно осям симметрии зубьев, под которыми они выполнены. Отверстия расположены симметрично относительно торцов тела, верх каждого отверстия совпадает в плане с окружностью оснований зубчатого венца, а низ каждого отверстия сопряжен с дном соседних вырезов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фрагмент зубчатого колеса с местным разрезом - вид с торца (фиг. 1), разрез этого фрагмента, вид сбоку (фиг. 2) и разрез этого фрагмента, вид с торца (фиг. 3).
в
о
1
2
На чертежах показаны: тело 1 зубчатого колеса, зубчатый венец с зубьями 2, кольцевые накладки 3 и 4, боковые поверхности 5 вырезов, боковые поверхности 6 зубьев, дно 7 выреза, поверхность верха 8 сквозного отверстия, поверхность низа 9 сквозного отверстия, боковые поверхности 10 сквозного отверстия; радиус окружности вершин зубчатого венца - R; радиус окружности оснований зубчатого венца - R; высота h зубьев; ширина a кольцевых накладок; глубина b вырезов; длина l боковых поверхностей зубьев; ширина C сквозных отверстий; толщина С перемычек между сквозными отверстиями.
в
o
o
1
2
Зубчатое колесо содержит тело 1 в виде диска и зубчатый венец с зубьями 2, на торцах которых укреплена пара кольцевых накладок 3 и 4. Радиус окружности вершин зубчатого венца - R, радиус окружности оснований зубчатого венца - R, высота зубьев - h, ширина накладок - a. По окружности тела 1, в области оснований впадин зубчатого венца, по всей толщине диска тела 1 выполнены радиально ориентированные вырезы, глубина которых (b) одинакова по всей толщине диска тела 1. Боковые поверхности 5 вырезов ориентированы радиально и примыкают к боковым поверхностям 6 зубьев; длина боковых поверхностей зубьев - l. Поверхность дна (7) каждого выреза перпендикулярна торцам тела 1. В участках тела 1, расположенных под зубьями 2 между соседними вырезами, выполнен ряд сквозных отверстий, параллельных торцам тела 1 и перпендикулярных осям симметрии зубьев, под которыми они выполнены. Высота сквозных отверстий - b. Отверстия выполнены симметрично относительно торцов тела 1. Поверхность верха 8 каждого отверстия сопряжена в плане с окружностью оснований зубчатого венца (радиусом R), поверхность низа 9 каждого отверстия сопряжена с дном 7 соседних вырезов в теле 1. Радиально ориентированные (боковые) поверхности 10 отверстий параллельны торцам тела 1. Ширина каждого отверстия - C, толщина перемычек тела 1 между этими отверстиями - С.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса учитывает наличие кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и связывающих их вместе, повышая тем самым изгибную прочность зубьев. Зубья в этом случае являются аналогом балки, защемленной с двух сторон - со стороны тела колеса и со стороны кольцевых накладок. Это позволяет изменить конструкцию тела колеса, уменьшив расход материала, идущего на изготовление этого тела, за счет выполнения вырезов и сквозных отверстий. Это снижает издержки на изготовление тела колеса и колеса в целом. При этом прочность колеса - его тела и его зубьев - не уменьшается.