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, содержащего тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986 - 416 с., ил.», стр. 42, рис. 5.1.
Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что зубья его зубчатого венца выполнены цельными, в то время как для работы колеса нужны только боковые поверхности его зубьев, участвующие в зацеплении с парным зубчатым колесом. А выполнение зубьев цельными приводит к перерасходу материала, идущего на изготовление этих зубьев, что удорожает стоимость изготовления колеса.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2550245, кл. F16H 55/12, опубл. 10.05.2015 г., Бюл. №13. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и части тела колеса, прилегающего к зубчатому венцу. Каждый зуб зубчатого венца выполнен из пары пластин, изогнутых по профилю боковых поверхностей зубьев, расчетных для данного колеса, с образованием рабочих участков этих поверхностей и зазоров между этими поверхностями и телом колеса на месте отсутствующих нерабочих участков боковых поверхностей.
Недостаток прототипа состоит в том, что при смазывании зубчатого колеса жидким смазочным материалом методом погружения этот смазочный материал, первоначально захватываемый боковыми (трущимися) поверхностями зубьев, нуждающимися в смазывании, в процессе перемещения зубьев в зону зацепление с зубьями парного колеса стекает с этих поверхностей. И в зону зацепления попадает недостаточное количество смазочного материала, что интенсифицирует процесс изнашивания зубьев сопряженных зубчатых колес.
Изобретением решается задача повышения качества смазывания зубчатых колес передачи.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу. Каждый зуб зубчатого венца выполнен из пары пластин, изогнутых по профилю зуба, расчетного для данного колеса, с образованием рабочих участков боковых поверхностей зубьев и зазоров между ними и телом колеса на месте отсутствующих нерабочих участков боковых поверхностей. Причем между пластинами, симметрично им, расположен П-образный элемент с зазорами и эквидистантно относительно них, с зазором между ним и окружностью вершин зубчатого венца и с зазорами между ним и телом колеса. А между горизонтальной частью элемента и телом колеса по оси симметрии зуба расположена перемычка, ширина которой равна ширине зуба, закрепленная между кольцевыми накладками.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фрагмент зубчатого колеса - вид с торца в разрезе (фиг. 1) и тот же фрагмент - вид сбоку в разрезе (фиг. 2).
1
2
3
4
5
На чертежах показаны: тело 1; зубчатый венец с зубьями; кольцевые накладки 2 и 3; наружный периметр 4 накладок; внутренний периметр 5 накладок; окружность 6 оснований зубчатого венца; пластины 7 и 8; рабочие участки 9 и 10 боковых поверхностей зубьев; П-образный элемент 11; перемычка 12; полости 13 и 14; зазоры Δ между пластинами 7, 8 и телом 1 колеса; зазор Δ между пластинами 7, 8 в области вершины зуба; зазоры Δ между П-образным элементом 11 и пластинами 7, 8; зазор Δ между П-образным элементом 11 и наружным периметром 4 накладок 2, 3; зазоры Δ между П-образным элементом 11 и телом 1 колеса; направления вращения ω колеса.
1
2
3
4
5
Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок 2 и 3, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела 1, прилегающих к зубчатому венцу. Диаметр наружного периметра 4 накладок равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, диаметр внутреннего периметра 5 накладок меньше диаметра окружности 6 оснований зубчатого венца. Каждый зуб выполнен из пары пластин 7 и 8, изогнутых по профилю зуба, расчетного для данного колеса, с образованием рабочих участков 9 и 10 боковых поверхностей зуба и зазоров Δ между ними (пластинами) и телом 1 колеса - на месте отсутствующих нерабочих участков боковых поверхностей зубьев. В области вершин зуба - зазор Δ между пластинами 7 и 8 (на месте отсутствующей вершины зуба). Между внутренними поверхностями пластин 7 и 8 расположен П-образный элемент 11 - с зазорами Δ между ним и пластинами 7 и 8, эквидистантно этим пластинам, и с зазором Δ между ним и наружным периметром 4 накладок 2 и 3, ширина элемента 11 равна ширине зубьев (зубчатого венца) и он закреплен на внутренних поверхностях кольцевых накладок 2 и 3. Между вертикальными частями элемента 11 и телом 1 колеса - зазоры Δ. Между горизонтальной частью П-образного элемента 11 и телом 1 колеса расположена перемычка 12, ширина которой равна ширине зуба и которая закреплена своими вертикальными частями между кольцевыми накладками 2 и 3. Внутренние поверхности П-образного элемента 11 совместно с перемычкой 12 и внутренними поверхностями кольцевых накладок 2 и 3 образуют полости 13 и 14.
2
1
5
5
1
При работе колеса в передаче нагрузки передаются и воспринимаются им посредством пластин 7 и 8, образующих зубья зубчатого венца колеса - посредством наружных поверхностей 9 и 10 этих пластин, образующих участки рабочих поверхностей зубьев. При работе колеса со смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения его зубчатый венец постоянно погружен в масляную ванну с жидким смазочным материалом. При вращении ω колеса (в любом направлении) зубья зубчатого венца поочередно погружаются в эту масляную ванну. При этом зубья ориентированы своими зубьями вниз по вертикали. При этом жидкий смазочный материал через зазоры Δ в области вершин зубьев, зазоры Δ в области оснований зубьев и зазоры Δ между элементом 11 и телом 1 колеса поступает в полости 13 и 14, наполняя их. При дальнейшем проворачивании (ω) колеса зубья зубчатого венца переориентируются своими вершинами вверх по вертикали. При этом смазочный материал из полостей 13 и 14 выливается через зазоры Δ и Δ в области впадин зубчатого венца, смазывая боковые (трущиеся) поверхности зубьев (пластины 7 и 8 - их поверхности 9 и 10). Смазочный материал при этом удерживается между внутренними поверхностями кольцевых накладок 2, 3 и элементами, образующими зубья зубчатого венца, образующими масляные ванны, в которые погружаются также и зубья парного зубчатого колеса, смазываясь при этом. Конструкция зубчатого колеса позволяет осуществлять подобное смазывание трущихся зубьев при любом направлении вращения ω зубчатого колеса, что подходит для реверсивных передач.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет повысить качество его смазывания, причем при его вращении в любом направлении. Это снижает интенсивность изнашивания его зубьев и зубьев сопряженного зубчатого колеса, что повышает их надежность и ресурс зубчатой передачи.