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, состоящее из ступицы, зубчатого венца, обода и тела в виде диска, толщина которого меньше ширины обода, - см., например, «Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. для вузов. - 4-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 1986. - 339 с: ил.», стр. 178, рис. 12.12.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что при работе колеса в режиме смазывания жидкими смазочными материалами - картерном смазывании методом погружения, смазывании методом поливания и т.п. - применяемый жидкий смазочный материал будет захватываться внутренними поверхностями обода колеса и переноситься ими. Этот процесс является нежелательным, т.к. в этом случае захватываемый смазочный материал в процессах трения рабочих поверхностей зубчатого колеса не участвует. Захваченный в данном случае смазочный материал перемещается бесцельно, смачивая торцы тела колеса, подвергаясь при этом окислению и запылению, кроме того, при этом смазочный материал подвергается взбалтыванию, вспениванию и т.п.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2580367, кл. F16H 55/12. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит ступицу, зубчатый венец, обод и тело в виде диска, толщина которого меньше ширины обода. С обоих торцов колеса укреплена пара колец, имеющих в своем поперечном сечении форму треугольника. Наружный диаметр каждого кольца равен внутреннему диаметру обода. Каждое кольцо одной своей внутренней поверхностью, расположенной по его наружной окружности, примыкает к внутренней поверхности обода, перекрывая ее от торца тела до торца обода; другой своей внешней поверхностью каждое кольцо перекрывает часть поверхности торца тела, примыкающей к ободу; третья, внутренняя поверхность каждого кольца расположена под острым углом к торцу обода. При работе колеса со смазыванием его жидким смазочным материалом методом погружения, внутренние поверхности колец, расположенные под углом относительно обода, не позволяют внутренней поверхности обода захватывать жидкий смазочный материал и бесцельно перемещать его вдоль окружности этой поверхности при вращении колеса. Наклонные (внутренние) поверхности колец отбрасывают попавший на них смазочный материал - обратно в масляную ванну, не давая ему перемещаться вместе с вращающимся колесом.
Недостаток прототипа состоит в том, что в случае, если верхний уровень жидкого смазочного материала масляной ванны, в которую погружено зубчатое колесо, превышает по высоте внутренние поверхности колец, и эти кольца оказываются в нижнем своем положении полностью погруженными в жидкий смазочный материал, то они (эти кольца) при вращении колеса только оказывают нежелательное возмущение на жидкий смазочный материал масляной ванны, при этом они захватывают смазочный материал из масляной ванны и при вращении колеса разбрызгивают его в стороны от колеса, не выполняя своей функции предотвращения захвата смазочного материала из масляной ванны внутренними поверхностями обода (при этом захват смазочного материала происходит не внутренними поверхностями обода, а внутренними поверхностями колец). Это ухудшает эксплуатационные характеристики зубчатого колеса.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и улучшения его эксплуатационных характеристик.
Для этого зубчатое колесо содержит ступицу, зубчатый венец, обод и тело в виде диска, толщина которого меньше ширины обода, и пару колец, укрепленных на торцах тела и внутренней поверхности обода, наружный диаметр которых равен внутреннему диаметру обода; толщина колец равна расстоянию от торца тела до торца обода; а их внутренние поверхности выполнены с наклоном от торцов тела к торцам обода. Причем поперечное сечение каждого кольца имеет форму прямоугольной трапеции, прямой угол которой совпадает с углом между торцом тела и внутренней поверхностью обода. А сами кольца выполнены полыми.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено зубчатое колесо в разрезе - вид сбоку.
о
к
1
2
На чертеже показаны: ступица 1, зубчатый венец 2, обод 3, тело 4, кольца 5 и 6; ширина B зубчатого венца; толщина S обода; толщина C тела; внутренний диаметр Д обода, внутренний диаметр Д колец (5); расстояние b от торца тела до торца обода; размеры a и a параллельных сторон колец; угол α наклона сторон колец; верхний уровень ВУ жидкого смазочного материала масляной ванны; расстояние h от ВУ до внутренних поверхностей колец; направления V стекания смазочного материала.
о
о
к
1
2
Зубчатое колесо содержит ступицу 1, зубчатый венец 2 шириной B, обод 3 толщиной S с внутренним диаметром Д и тело 4 толщиной C. На торцах тела и внутренних поверхностях обода укреплена пара колец 5 и 6, наружный диаметр которых равен Д, а их внутренний диаметр - Д. Поперечное сечение каждого кольца имеет вид прямоугольной трапеции, прямой угол которой совпадает с углом между торцом тела и внутренней поверхностью обода; высота трапеции равна расстоянию b от торца тела до торца обода, основание трапеции (величиной a) примыкает к торцу тела, а вершина трапеции (величиной a) примыкает к торцу обода. Внутренние поверхности колец 5 и 6 расположены с наклоном (угол α) в сторону торцов обода. А сами кольца 5 и 6 выполнены полыми.
2
При работе зубчатого колеса со смазыванием его жидким смазочным материалом методом погружения, зубчатое колесо погружено в масляную ванну, верхний уровень которой - ВУ. Стороны колец 5 и 6 (величиной a), расположенные со стороны торцов обода 3 и верх которых выше ВУ на величину личину h, не позволяет жидкому смазочному материалу - при погружении колец в масляную ванну - попадать на внутренние поверхности этих колец и захватываться этими поверхностями при вращении колеса. А случайно попавший на эти поверхности смазочный материал (брызги и т.п.) самоудаляется при вращении колеса - за счет выполнения внутренних поверхностей колец наклонными (на угол α) в сторону торцов обода; удаление смазочного материала происходит по направлению V.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет обеспечивать качественную работу зубчатого колеса при различной величине верхнего уровня смазочного материала масляной ванны, в которую погружено данное зубчатое колесо. Это улучшает его эксплуатационные характеристики. А выполнение колец полыми позволяет экономить материал, идущий на их изготовление, что оптимизирует конструкцию зубчатого колеса.