ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах с тяжелонагруженными зубчатыми колесами, смазываемыми пластичными смазочными материалами.
Известна конструкция зубчатого колеса, содержащего тело, зубчатый венец с зубьями и пару силовых накладок в виде плоских колец с наружным диаметром, равным диаметру окружности вершин зубчатого венца, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу - см., например, патент США №3861231, кл. 74-410, 1976 г. Силовые накладки, связывающие между собой зубья колеса, повышают их взаимную жесткость и изгибную прочность.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что при смазывании его зубьев пластичным смазочным материалом этот материал, вытесняемый с боковых (рабочих) поверхностей зубьев зубьями парного колеса, при их взаимном сопряжении вытесняется в стороны торцов зубьев и, упираясь в торцевые накладки, вытесняется в стороны их верхних окружностей - на наружный периметр накладок, а оттуда - на наружные торцы накладок (т.к. в случае наличия торцевых накладок нет объема для удержания вытесняемого смазочного материала в зоне зацепления зубьев парных зубчатых колес). Этот вытесненный смазочный материал исключается из процесса смазывания зубьев колеса, что интенсифицирует процессы их изнашивания и приводит к увеличению расхода смазочного материала, необходимого для образования (восстановления) смазочного слоя на трущихся боковых поверхностях зубьев (приходится подавать в зону зацепления зубьев новые порции смазочного материала).
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по А.С. СССР №1523756, кл. F16H 55/12, опубл. 23.11.89 г., бюл. №43. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец и пару силовых торцевых накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности вершин зубчатого венца, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу; в наружных и внутренних поверхностях накладок выполнены радиальные пазы, образующие гофры, причем внутренние пазы, ближайшие к зубьям, выполнены примыкающими к боковым поверхностям зубьев по всей их длине, эквидистантными по отношению к этим поверхностям. Силовые накладки повышают жесткость и изгибную прочность зубьев колеса; пазы, образующие гофры, оптимизируют жесткость зубьев при ударных нагрузках на эти зубья, возникающие при работе колеса в передаче; пазы (гофры), примыкающие к боковым (рабочим) поверхностям зубьев, образуют смазочные карманы для вытесняемого с боковых поверхностей зубьев пластичного смазочного материала - из этих карманов происходит вследствие сил адгезии подпитка зон трения на боковых поверхностях зубьев, что оптимизирует процесс трения этих зубьев.
Недостаток прототипа состоит в том, что пазы (гофры) накладок, прилегающие к боковым поверхностям зубьев и выполняющие функцию смазочных карманов, расположены эквидистантно этим поверхностям (по всей длине этих поверхностей); а т.к. боковые поверхности зубьев имеют криволинейный профиль, не являются плоскими, то эти пазы (гофры), не ориентированные радиально, имеют повышенную деформационную жесткость, гораздо большую, чем остальные пазы (гофры) накладок. Даже боковые поверхности зубьев колес полуобкатных передач, являясь плоскими, радиально не ориентированы. Вследствие этого пазы (гофры), примыкающие к боковым поверхностям зубьев, свою функцию (деформационную, компенсирующие ударные нагрузки) не выполняют.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса: обеспечение работоспособности всех пазов (гофр) торцевых накладок с обеспечением выполнения их функции как смазочных карманов.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару силовых торцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу; в наружных и внутренних поверхностях накладок выполнены радиально ориентированные пазы, образующие гофры; причем пазы, примыкающие к зубьям и выполняющие функции смазочных карманов, выполнены со вписыванием в них в плане боковых поверхностей зубьев в плоскости вращения колеса; а объемы этих пазов на участках примыкания пазов к торцам тела колеса заполнены упругими вставками.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: фрагмент зубчатого колеса с местным разрезом - вид с торца (фиг. 1), то же - вид сбоку (фиг. 2) и разрез фрагмента (фиг. 3).
в
o
вн
а
b
На чертеже показаны: тело 1 колеса, зубчатый венец с зубьями 2, торцевые накладки 3 и 4, торцы 5 зубьев, торцы 6 тела колеса, пазы (гофры) 7, боковые (рабочие) поверхности 8, упругие вставки 9, диаметр Д окружности вершин зубьев, диаметр Д окружности оснований зубьев, внутренний диаметр Д торцевых накладок, ширина  накладок, ширина  пазов (гофр).
a
b
a
в
вн
o
о
вн
Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 и пару силовых торцевых накладок 3 и 4 шириной  с наружным диаметром, равным диаметру Д окружности вершин зубчатого венца и внутренним диаметром Д, меньшим диаметра Д окружности оснований зубьев; накладки укреплены на торцах 5 зубьев и торцах 6 тела колеса. В наружных и внутренних поверхностях накладок выполнены радиально ориентированные пазы 7 шириной , образующие гофры (по всей ширине  накладок). Пазы, примыкающие к зубьям (2) и выполняющие функцию смазочных карманов, выполнены со вписыванием в них в плане боковых поверхностей 8 зубьев в плоскости вращения колеса, а полости этих пазов между диаметрами Д и Д заполнены упругими вставками 9, выполненными из маслобензостойкой резины.
При работе зубчатого колеса торцевые силовые накладки 3 и 4, связывающие зубья 2 колеса между собой (и телом 1 колеса), повышают их взаимную жесткость и изгибную прочность. Пазы 7, образующие гофры, позволяют демпфировать ударные нагрузки, действующие на зубья колеса при его работе в передаче. Пазы (7), примыкающие к зубьям (2), выполняют функцию смазочных карманов, которые удерживают пластичный смазочный материал, вытесняемый с боковых (рабочих) поверхностей 8 зубьев 2 зубьями сопряженного парного колеса, из которых идет подпитывание смазочным материалом трущихся боковых (рабочих) поверхностей 8 зубьев колеса. Упругие вставки 9 не позволяют смазочному материалу вытесняться через низ пазов 7 за пределы зоны зацепления зубьев колеса, но позволяют поверхностям накладок, образующим пазы, осуществлять свое деформирование при ударных нагрузках, действующих на зубья колеса.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет пазам (гофрам) 7 за счет их радиальной ориентации выполнять свою функцию демпфирования ударных нагрузок, действующих на зубья колеса. При этом обеспечивается их выполнение функции смазочных карманов, удерживающих вытесняемый с боковых поверхностей зубьев смазочный материал и осуществлять подпитывание им трущихся этих боковых поверхностей.