ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в тяжело нагруженных зубчатых передачах, подверженных ударным нагрузкам и смазываемых пластичными смазочными материалами.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Общетехнический справочник / Под ред. Е.А. Скороходова - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 415 с., ил. (Серия справочников для рабочих)», стр. 287, рис. 18, а.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубья колеса, особенно тяжело нагруженного, подвержены изгибающим нагрузкам, способным привести к излому зубьев.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, содержащего тело, зубчатый венец с зубьями и пару плоских цилиндрических кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев, с примыканием к их вершинам - см. А.С. СССР №1578406, кл. F16H 55/12, опубл. 15.07.90 г., Бюл. №26. Накладки, связывающие зубья колеса между собой, повышают их взаимную жесткость и изгибающую прочность.
Недостаток прототипа состоит в том, что кольцевые накладки, связывающие между собой зубья колеса и повышающие их взаимную жесткость, имеют форму наружных и внутренних профилей в форме окружностей с одинаковыми радиусами и одинаковой кривизной по всей окружности колеса, эквидистантных по отношению к окружности колеса. В случае воздействия на зубья колеса ударных нагрузок, выполнение кольцевых накладок подобной формы будет задавать зубьям колеса излишнюю жесткость, что будет приводить к ударам на колесо в целом, что, в свою очередь, будет приводить к ударам на вал, на котором установлено колесо, и механизм, с которым этот вал связан. Кроме того, при работе колеса со смазыванием ластичным смазочным материалом этот смазочный материал вытесняется с боковых (трущихся) поверхностей зубьев колеса - зубьями сопряженного зубчатого колеса передачи - на торцевые поверхности этих зубьев и торцы тела колеса, исключаясь при этом из процесса смазывания трущихся (боковых) поверхностей зубьев колеса, что интенсифицирует процесс их изнашивания.
Изобретением решается задача обеспечения демпфирования ударных нагрузок, действующих на зубья колеса в процессе его работы, и удержания пластичного смазочного материала в зоне зацепления зубьев колеса с зубьями парного колеса.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару плоских кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев; причем участки накладок, прилегающие к торцам зубьев и укрепленные на них, смещены радиально относительно вершин зубьев в сторону центра колеса; участки накладок, расположенные между соседними зубьями, имеют кривизну внешнего профиля большую, чем кривизна окружности, в которую вписываются внешние стороны участков накладок, укрепленных на торцах зубьев; а кривизна внутреннего профиля участков накладок, расположенных между соседними зубьями, эквидистантна кривизне их внешнего профиля. Каждая кольцевая накладка, по своим внутреннему и наружному периметрам, снабжена выступами в виде плоских колец, ориентированных в плоскости вращения колеса и расположенных с зазорами относительно торцов зубчатого венца. В этих зазорах с примыканием к периметрам кольцевых накладок расположены плоские резиновые кольца. Внутренний радиус резиновых колец со стороны внутренних периметров накладок меньше радиуса окружности оснований зубчатого венца. Наружный радиус резиновых колец со стороны наружных периметров накладок больше радиуса окружности вершин зубчатого венца. Резиновые кольца укреплены на внутренних торцах кольцевых выступов, торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу.
Сущность изобретения поясняется чертежаммим, на которых изображены: фрагмент зубчатого колеса - вид с торца (фиг. 1) и сечение фрагмента колеса - вид сбоку (фиг. 2).
а
1
2
3
4
5
На чертежах показаны: тело 1 колеса; зубчатый венец с зубьями 2; силовые плоские кольцевые накладки 3 и 4; окружность 5 вершин зубчатого венца; окружность 6 оснований зубчатого венца; кольцевые выступы 7, 8 и 9, 10 накладок (3 и 4); резиновые плоские кольца 11, 12 и 13, 14; высота h зубьев (2); ширина  кольцевых накладок (3 и 4); расстояние в от вершин зубьев (2) до накладок (3, 4); расстояние с от накладок (3 и 4) до окружности 6 оснований зубчатого венца; расстояние d от окружности 6 оснований зубчатого венца до внутреннего периметра колец 11 и 12; расстояние е от окружности 5 вершин зубчатого венца до внешнего периметра колец 13 и 14; радиус R внешнего периметра участков накладок (3 и 4); радиус R окружности вписывания внешних сторон накладок (3 и 4) на торцах зубьев (2); радиус R внутреннего профиля участков накладок (3 и 4); радиус R внутреннего периметра колец 11 и 12; радиус R наружного периметра колец 13 и 14.
а
1
2
3
1
4
5
Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 высотой h и пару плоских кольцевых накладок 3 и 4 шириной , укрепленных на торцах зубьев. Участки накладок, прилегающие к торцам зубьев и укрепленные на них, смещены радиально относительно окружности вершин 5 зубьев в сторону центра колеса на величину в. Участки накладок, расположенные между соседними зубьями, имеют кривизну (радиусом R) внешнего профиля большую, чем кривизна окружности, в которую вписываются внешние стороны участков накладок, укрепленных на торцах зубьев (радиусом R), а кривизна (радиусом R) внутреннего профиля накладок, расположенных между соседними зубьями, эквидистантна кривизне их внешнего профиля (радиусом R). Каждая кольцевая накладка (3 и 4), по своим внутреннему и наружному периметрам, снабжена выступами в виде плоских колец 7, 8, 9, 10, ориентированных в плоскости вращения колеса и расположенных с зазорами относительно торцов зубчатого венца. В этих зазорах, с примыканием к периметрам кольцевых накладок (3 и 4), расположены плоские резиновые кольца 11, 12, 13, 14. Внутренний радиус R резиновых колец 11 и 12 (со стороны внутренних периметров накладок 3 и 4) меньше радиуса окружности 6 оснований зубчатого венца на величину d. Наружный радиус R резиновых колец 13 и 14 (со стороны наружных периметров накладок 3 и 4) больше радиуса окружности 5 вершин зубчатого венца на величину е. А сами резиновые кольца (11, 12, 13, 14) укреплены, соответственно, на внутренних торцах кольцевых выступов (7, 8, 9, 10), торцах зубьев 2 и участках торцов тела 1, прилегающих к зубчатому венцу.
При работе колеса в передаче, в режиме его нагружения, кольцевые накладки 3 и 4, связывающие между собой зубья 2 зубчатого венца, повышают их взаимную жесткость и изгибную прочность. Выполнение участков накладок, расположенных между соседними зубьями и имеющие увеличенную кривизну, позволяет демпфировать ударные нагрузки, воздействующие на зубья и зубчатое колесо в целом. А выполнение смещения накладок относительно вершин зубьев (на участках их крепления на торцах этих зубьев) на величину в позволяет дополнительно демпфировать ударные нагрузки, действующие на зубья (за счет освобождения участков головок зубьев на участках размером в от жесткой их связи между собой накладками 3 и 4). Кольца (11, 12, 13, 14), перекрывающие участки торцов зубчатого венца, не перекрытые накладками 3 и 4, позволяют локализовать зону зацепления зубьев колеса с зубьями парного зубчатого колеса, не позволяя смазочному материалу вытесняться на торцы зубьев 2 и тела 1 колеса с боковых поверхностей зубьев 2. Превышение колец 13 и 14 над окружностью 5 вершин зубчатого венца не позволяет смазочному материалу вытесняться с вершин зубьев 2. А выполнение колец 11, 12, 13, 14 из резины позволяет этим кольцам легко деформироваться, не влияя на деформацию кольцевых накладок 3 и 4 и позволяя зубьям 3 изгибаться (в допускаемых пределах) под воздействием ударных нагрузок, которые эти зубья могут воспринимать в процессе своей работы.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет осуществлять демпфирование ударных нагрузок, действующих на зубья колеса, и локализовать зону зацепление зубьев колеса с зубьями парного колеса передачи, удерживая пластичный смазочный материал в зоне зацепления зубьев колес. Это повышает плавность работы зубчатого колеса и износостойкость его зубьев.