ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в тихоходных зубчатых передачах с крупномодульными зубчатыми колесами, смазываемых жидкими смазочными материалами.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Заплетохин В.А. Конструирование деталей механических устройств: Справочник. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990. - 669 с.: ил.», стр. 467.
Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что жидкий смазочный материал, захватываемый зубьями колеса, нуждающимися в смазывании, из масляной ванны, в процессе переворачивания колеса в зону зацепления с вышерасположенным парным зубчатым колесом стекает с зубьев колеса. И, вследствие этого, в зону зацепления попадает недостаточное количество смазочного материала, что приводит к интенсификации изнашивания сопряженных зубьев парных зубчатых колес.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2536286, кл. F16H 55/10, F16H 55/17, F16H 57/04, опубл. 20.12.2014 г., Бюл. №35. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах тела и зубчатый венец с полыми зубьями, каждый из которых образован парой прямоугольных пластин, изогнутых по профилю боковых поверхностей расчетного для данного колеса зуба, закрепленных между торцевыми накладками и на теле колеса и образующих на пару профиль, идентичный профилю боковых поверхностей расчетного зуба. В набегающей по ходу вращения колеса пластине в месте ее примыкания к телу выполнены сквозные отверстия. Внутри полости зуба расположен Г-образный элемент шириной, равной ширине зубчатого венца. Одна полка элемента закреплена в районе окружности вершин зубьев зубчатого венца на внутренней стороне отстающей по ходу вращения колеса пластине, с зазором относительно другой пластины; а вторая полка элемента ориентирована в сторону окружности впадин зубьев зубчатого венца с образованием зазоров относительно набегающей пластины и телом колеса. При работе колеса со смазыванием жидким смазочным материалом, при вращении колеса и погружении зубьев в масляную ванну зубья обращены своими вершинами вниз по вертикали и смазочный материал затекает в полости зубьев через зазоры в области вершин зубьев и при дальнейшем проворачивании колеса и выходе зубьев из масляной ванны удерживается в полостях зубьев, образованных Г-образным элементом, внутренней поверхностью отстающей пластины и внутренними торцами кольцевых накладок. При дальнейшем проворачивании колеса и подходе зубьев, в полостях которых находится смазочный материал, к зоне зацепления с вышерасположенным зубчатым колесом этот смазочный материал вытекает из полостей зубьев через зазоры между набегающими пластинами и телом колеса и попадает во впадины зубчатого венца, закрытые с торцов кольцевыми накладками, и смазывает зубья обоих парных колес.
Недостаток прототипа состоит в том, что полка Г-образного элемента, укрепленная на внутренней стороне отстающей при вращении колеса пластине, перекрывает часть зазора между внутренними поверхностями обеих пластин зуба, затрудняя поступление жидкого смазочного материала вовнутрь зуба. Кроме того, пластины, образующие боковые поверхности зуба, имеют определенную толщину, обеспечивающую жесткость и прочность пластин при сопряжении этих пластин с зубьями парного зубчатого колеса; и, вследствие этого, они также сужают этот зазор. Кроме того, ширина вершины зуба сама по себе может быть достаточно мала. Все это затрудняет поступление смазочного материала в полость зуба, что ухудшает качество смазывания зубчатых колес передачи.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и обеспечения качественного смазывания зубчатых колес передачи.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах тела и зубчатый венец с полыми зубьями, каждый из которых выполнен из пары прямоугольных пластин, изогнутых по наружному профилю боковых поверхностей расчетного для данного колеса зуба и закрепленных между кольцевыми накладками и на теле колеса, с выполнением зазора между набегающей при вращении колеса пластиной и телом колеса. На внутренней стороне отстающей при вращении колеса пластине, образующей отстающую боковую поверхность зуба, с примыканием к окружности вершин зубчатого венца укреплена перемычка, ширина которой равна ширине зубчатого венца. Перемычка ориентирована в сторону тела колеса, выполнена эквидистантно внутренней стороне набегающей пластины с зазором относительно нее и с зазором относительно тела колеса.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: фрагмент зубчатого колеса - вид с торца с местным разрезом (фиг. 1) и тот же фрагмент - вид сбоку в разрезе (фиг. 2).
1
2
3
На чертеже показаны: тело 1 колеса; кольцевые накладки 2 и 3; наружный периметр 4 кольцевых накладок; внутренний периметр 5 кольцевых накладок; окружность 6 оснований зубьев зубчатого венца; пластины 7 и 8; набегающая боковая поверхность 9; отстающая боковая поверхность 10; перегородка 11; полость 12; ширина В зубчатого венца; высота Н зуба; ширина в отсутствующей вершины зуба; зазор Δ между пластиной 7 и телом 1; зазор Δ между внутренними поверхностями пластин 7 и 8; зазор Δ между перегородкой 11 и телом 1; полость 12; толщина С пластин 7 и 8; направление вращения ω колеса.
1
2
2
3
4
Зубчатое колесо содержит тело 1, на торцах которого закреплена пара кольцевых накладок 2 и 3. Диаметр наружного периметра 4 накладок равен диаметру окружности вершин зубчатого венца. Диаметр внутреннего периметра 5 накладок равен диаметру окружности 6 оснований зубчатого венца. Зубчатый венец шириной В выполнен из полых зубьев; каждый зуб высотой Н выполнен из пары прямоугольных пластин 7 и 8 толщиной С, изогнутых по наружному профилю зуба, расчетного для данного колеса, с образованием боковых поверхностей 9 и 10 этого зуба. Между низом набегающей при вращении ω колеса пластиной 7 и телом 1 колеса выполнен зазор. Вершина зуба отсутствует, ширина этой отсутствующей вершины Δ. При этом между внутренними поверхностями пластин 7 и 8 образуется зазор величиной Δ. На внутренней стороне отстающей пластины 8, на ее верхнем конце, примыкающем к окружности вершин зубчатого венца, укреплена перемычка 11, ширина которой равна ширине зубчатого венца В; верх перемычки 11 не перекрывает зазор Δ между внутренними поверхностями пластин 7 и 8. Низ этой перемычки ориентирован в сторону тела 1 колеса, перемычка выполнена эквидистантной относительно внутренней поверхности набегающей пластины 7 с зазором Δ относительно нее. А между низом перемычки 11 и телом 1 колеса выполнен зазор Δ. Внутренние поверхности перемычки 11, пластины 8 и кольцевых накладок 2 и 3 образуют полость 12.
При работе колеса со смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения зубчатый венец колеса постоянно погружен в жидкий смазочный материал масляной ванны. При вращении колеса все зубья зубчатого венца поочередно погружаются в масляную ванну, при этом зубья ориентированы своими вершинами вниз по вертикали, и жидкий смазочный материал (через зазоры Δ2, Δ3, Δ4 и Δ1) затекает в полости 12, заполняя их. Перегородки 11 в зубьях - в области окружности вершин зубчатого венца - своими верхними концами не перекрывают зазоры Δ2 (в месте отсутствующей вершины шириной в) между внутренними поверхностями пластин 7 и 8, поэтому смазочный материал легко поступает вовнутрь зубьев. При дальнейшем проворачивании (ω) колеса зубья выходят из масляной ванны, а смазочный материал при этом удерживается в полостях 12 зубьев, не вытекая из этих полостей. При дальнейшем проворачивании (ω) колеса, по направлению к зоне зацепления с вышерасположенным парным зубчатым колесом, зубья зубчатого венца начинают переориентацию своими вершинами вверх по вертикали; и смазочный материал начинает вытекать из полостей 12 через зазоры Δ4 и Δ1 и поступать во впадины зубчатого венца, заполняя их, т.к. по бокам эти впадины локализованы внутренними поверхностями кольцевых накладок 2 и 3. При этом происходит смазывание боковых (трущихся) поверхностей зубьев колеса. При дальнейшем проворачивании (ω) колеса впадины зубчатого венца, заполненные смазочным материалом и образующие масляные ванны, подходят к зоне зацепления с вышерасположенным зубчатым колесом, и зубья этого колеса, сопрягаясь с зубьями нижерасположенного зубчатого колеса, погружаются в масляные ванны его зубчатого венца, смазываясь при этом.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет без затруднений осуществлять заполнение зубьев смазочным материалом и в необходимом количестве, что способствует доставке в зону зацепления парных зубчатых колес требуемого количества смазочного материала. Это обеспечивает качественное смазывание зубчатых колес передачи.