ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEARED WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к зубчатым передачам, и может быть использовано в зубчатых колесах с непостоянным пятном контакта вдоль ширины зубьев.
Известно зубчатое колесо, боковые поверхности зубьев которого имеют бочкообразную форму вдоль ширины зубьев - см., например, «Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 1 / Под ред. П.Н. Учаева - Изд. 3-е, испр. - М.: Машиностроение, 1988. - 560 с.: ил.», стр.329.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что одномоментное контактирование каждой пары сопряженных зубьев происходит в одной точке. Это приводит к возрастанию контактных нагрузок в зонах сопряжения зубьев, пластическому деформированию сопряженных поверхностей и усиленному их изнашиванию.
В качестве прототипа взята конструкция зазороустраняющего зубчатого колеса - см. «Заплетохин В.А. Конструирование деталей механических устройств: Справочник. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1990. - 669 с.: ил.», стр.470. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо состоит из двух зубчатых дисков, установленных соосно с общим центром вращения; симметричное положение дисков обеспечивается парой пружин растяжения (или сжатия); под действием прилагаемой нагрузки диски приворачиваются друг относительно друга, а момент, создаваемый пружинами, больше крутящего момента, которое воспринимает зазороустраняющее зубчатое колесо; диски снабжены механизмом регулирования угла их поворота друг относительно друга.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что образующие рабочих поверхностей зубьев обоих зубчатых дисков расположены по прямым линиям, поэтому при смещении зубчатых дисков друг относительно друга при их нагружении, зубья этих дисков будут воспринимать нагрузку от сопряженного колеса своими боковыми кромками - по линиям пересечения боковых и торцевых поверхностей. При таком режиме нагружения зубчатое колесо не может передавать и воспринимать сколь-либо существенные нагрузки, так как эти нагрузки будут сжимать кромки, деформируя поверхности зубьев.
Изобретением решается задача оптимизации режимов нагружения зубьев зубчатого колеса при смещении пятен контакта вдоль образующих их боковых поверхностей.
Зубчатое колесо содержит пару зубчатых дисков, установленных соосно с возможностью их взаимного поворота с общим центром вращения, снабженных пружинным механизмом принудительной установки дисков с обеспечением расположения соседних зубьев каждого диска в одной радиальной плоскости и имеющие механизм регулирования угла взаимного поворота дисков, причем образующие боковых поверхностей зубьев дисков расположены по дугам, а размеры дуг одинаковы для зубьев обоих дисков на каждом участке высоты зубьев.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: зубчатое колесо - вид с торца (фиг.1), зубчатое колесо - вид сбоку (фиг.2), сечения зубьев дисков - вид с вершин (фиг.3, 4, 5).
На чертеже показаны: ступица 1; зубчатые диски 2, 3 с зубьями 4, 5; пружинный механизм из двух пружин 6; зажимные винты 7; овальные отверстия 8; торцы 9, 10 зубьев; образующие 11, 12 боковых поверхностей зубьев; нагрузка P; образующая 13 сопряженного зубчатого колеса (при расположении образующей по линии); точки A, B, C, D, E, F контакта сопряженных зубчатых колес.
При работе данного зубчатого колеса контактирование его зубьев с сопряженным зубчатым колесом (его боковая поверхность обозначена образующей 13) - под нагрузкой P, - происходит в двух точках (A и B, C и D, E и F - в зависимости от места приложения нагрузки P относительно двух зубчатых дисков: приложение по центру колеса (между дисками) - фиг.3; со смещением (влево) в сторону колеса 5 - фиг.4; со смещением (вправо) в сторону колеса 4 - фиг.5). Пружинный механизм - пружины 6 - обеспечивает требуемое контактирование данного колеса в передаче с сопряженным. Регулировочные зажимные винты 7 обеспечивают задание угла смещения дисков 2 и 3 друг относительно друга.
По сравнению с прототипом, данная конструкция зубчатого колеса позволяет обеспечить контактирование его зубьев с зубьями сопряженного колеса в точках, боковых поверхностей, расположенных не у кромки зубьев, а в районе центров зубьев, что позволяет оптимизировать нагружение зубьев в зонах контакта с зубьями сопряженного колеса, предотвратив тем самым их деформацию и изнашивание.