СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА
LARGE DIAMETER TOOTHED WHEEL PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам изготовления зубчатых колес большого диаметра, а также зубчатых колес, зубчатый венец которых состоит из съемных секций.
Известен аналог: «Способ изготовления зубчатых колес и оправка для его осуществления» (патент RU 2376122 С1, В23Р 15/14, 04.03.2008). Способ относится к изготовлению зубчатых колес, имеющих центральное отверстие со шлицевыми пазами прямоточного профиля и центрируемых в шлицевом соединении по внутреннему диаметру, и включает обтачивание цилиндрической и торцевой базовых поверхностей, высверливание и/или растачивание центрального отверстия, выполнение шлицевых пазов, нарезание зубьев, термическую обработку зубчатого колеса, калибрование боковых сторон шлицевых пазов, шлифование упомянутых цилиндрической и торцевой базовых поверхностей, центрального отверстия с базированием по цилиндрической и торцевой базовым поверхностям и зубьев с базированием по центральному отверстию.
Недостатком данного технического решения является обязательное наличие центрального отверстия со шлицевыми пазами, а также невозможность разборки конструкции.
Также известен аналог: «Способ изготовления зубчатого колеса» (патент RU 2536152 C1, F16H 55/12, 18/07/2013). Способ изготовления зубчатого колеса включает изготовление тела зубчатого колеса в виде диска. По центру тела выполняют посадочные отверстие для вала передачи. По окружности между торцами тела выполняют радиально ориентировочные пазы с поперечным сечением в виде равнобокой трапеции с основанием, ориентированным в сторону центра тела. Тело укладывают торцом на основании и фиксируют. На основании устанавливают заранее изготовленную форму с выемками. В каждом пазу и совмещенной с ним выемке устанавливают перфорированную пластину. Полости, образованные пазами и выемками, заполняют расплавленным материалом (металлом или пластмассой). После заполнения всех полостей и затвердевания расплава получают готовые зубья зубчатого венца. Литую форму удаляют и снимают изготовленное зубчатое колесо с основания.
Недостатком данного технического решения является наличие литейного производства для изготовления, а также ограничение по выбору материала зубчатого венца, конструкция является неразборной.
Также известен аналог: «Способ изготовления зубчатого колеса» (патент RU 2537048 С1, F16H 55/12, 16.07.2013). Способ изготовления зубчатого колеса включает раздельное изготовление тела колеса и зубчатого венца с зубьями с последующей их сборкой. При сборке изготовленные зубья с выступами устанавливают по окружности  тела на выполненные площадки, с совмещением плоскостей их симметрии зубьев с плоскостями симметрии пазов. Установленные зубья прижимают со стороны их вершин к телу и заполняют все полости пазов расплавом, например пластмассой. Затем зубья выдерживают под нагрузкой до затвердевания расплава. После затвердевания расплава в пазах прижатие зубьев к телу прекращают, и процесс изготовления зубчатого колеса считается завершенным.
Недостатком данного технического решения является наличие литейного производства для изготовления, а также ограничение по выбору материала для зубчатого венца, конструкция является неразборной.
Также известен аналог: «Способ изготовления зубчатого колеса» (патент RU 2584785 С1, 21.05.2015). Способ включает раздельное изготовление тела колеса с зубчатым венцом и пары кольцевых накладок, с последующим жестким креплением последних на торцах зубьев зубчатого венца. При изготовлении кольцевых накладок в них выполняют сквозные отверстия, продольные оси симметрии которых совпадают с торцевыми осями симметрии зубьев колеса. Тело колеса с зубчатым венцом устанавливают горизонтально. Совмещают с зубьями колеса с зубчатым венцом одну из кольцевых накладок. Прижимают накладку к торцам зубьев колеса. Заполняют отверстия в накладках металлическим порошком. Обрабатывают зоны отверстий в накладках индуктором, доводя порошок до расплавленного состояния, затем индуктор удаляют и, после затвердевания расплава, тело колеса с зубчатым венцом и укрепленной на венце кольцевой накладкой переворачивают на 180° и повторяют такие же операции со второй стороной зубчатого венца колеса и второй кольцевой накладкой.
Недостатком данного технического решения является применение для соединения зубчатого венца к основанию, с помощью индукционного расплавления, металлического порошка, что может привести к искажению точности зубчатого венца.
аналогом-прототипом
Наиболее близким  является: «Способ изготовления зубчатого колеса» (патент RU 2546394 C2, F16H 55/12, 19.07.2013). Способ изготовления зубчатого колеса включает раздельное изготовление тела и зубчатого венца с последующей их сборкой. Тело изготавливают в виде цилиндрического диска шириной по окружности, равной ширине зубчатого венца. Изготавливают, например, методом профильной прокатки, профильную поверхность зубчатого венца из полосы шириной, равной ширине зубчатого венца, и длиной, равной длине профиля зубчатого венца по окружности изготавливаемого колеса, с формированием из нее кольца с профилем, идентичным профилю зубчатого венца изготавливаемого зубчатого колеса, и внутренним диаметром, равным наружному диаметру тела. Полученное кольцо крепят на теле, например, методом точечной сварки в местах примыкания кольца к телу. Полости, образованные профильными поверхностями кольца и телом, заполняют расплавленным материалом, например пластмассой, и выдерживают расплав до его затвердевания. Предварительно, при изготовлении тела, его наружный радиус выполняют уменьшенным на величину толщины полосы, из которой изготавливают профильную поверхность зубчатого венца.
Недостатками прототипа являются:
1) Необходимость приваривания зубчатого венца к поверхности колеса, из-за чего неизбежно возникнут напряжения, приводящие к искажению точности зубчатого венца;
2) ограничение по выбору материала для зубчатого венца;
3) неразборность конструкции.
Для заявленного изобретения выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: Способ изготовления зубчатого колеса, включающий раздельное изготовление ступицы и зубчатого венца с последующей их сборкой, при этом ступицу изготавливают в виде цилиндрического диска.
Технической проблемой
изобретения является улучшение надежности и упрощение конструкции, в результате чего снижаются издержки при изготовлении зубчатого колеса большого диаметра.
Техническая проблема решается
за счет того, что зубчатое колесо содержит ступицу и зубчатый венец с зубьями, при этом зубчатый венец разделен на съемные секции, установленные по штифтам и закрепленные, например, винтами. Способ изготовления зубчатого колеса включает раздельное изготовление ступицы и зубчатого венца с последующей их сборкой, при этом ступицу изготавливают в виде цилиндрического диска. Отличается от прототипа тем, что на плоской части зубчатого венца выполняют отверстия совместно со ступицей, не менее двух отверстий на секцию, после чего, с установленными в отверстия штифтами, зубчатый венец разрезают на секции. Затем секции демонтируют и изготовляют зубья на зубчатом венце на каждой секции по отдельности, после чего каждую секцию устанавливают по штифтам на ступицу, жестко фиксируют с помощью винтов.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг. 1 показано зубчатое колесо со съемными секциями в сборе, общий вид.
На фиг. 2 разрез А-А фиг. 1.
На фиг. 3 разрез Б-Б фиг. 1.
Зубчатое колесо состоит из ступицы 1 (см. фиг. 1), с установленными по штифтам 3 (см. фиг.1 и фиг.2) съемными секциями зубчатого венца 2, установленными по штифтам и жестко закрепленными винтами 4 (см. фиг. 1 и фиг.3).
Способ изготовления зубчатого колеса включает раздельное изготовление ступицы 1 и зубчатого венца 2 с последующей их сборкой, при этом ступицу 1 изготавливают в виде цилиндрического диска.
До разрезания зубчатого венца 2 на отдельные секции, на плоской части зубчатого венца 2 выполняют отверстия диаметром D (см. фиг. 2) совместно со ступицей (не менее двух отверстий на секцию). После с установленными в отверстие D штифтами 3 зубчатый венец 2 разрезается на секции. После чего секции демонтируют и изготавливают зубья на зубчатом венце 2, на каждой секции по отдельности.
По штифтам 3 в ступице 1 осуществляется точная установка зубчатых секций, а совместно с жестким креплением винтами 4 предотвращает смещение зубчатого венца 2 под действием центробежных сил.
Техническим результатом изобретения является то, что по сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса со съемными секциями, позволяет оптимизировать конструкцию секций зубчатого венца и ступицы, и упростить изготовление.