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, смазываемыми жидкими смазочными материалами методом погружения.
Известно зубчатое колесо, содержащего тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках тела колеса, прилегающих к зубчатому венцу (см. патент США №3861231, кл. 74-410, 1976 г.).
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что его зубья выполняются монолитными, что требует для их изготовления достаточно большого количества дефицитного материала, в то время как для непосредственно самой работы зубьев требуются только их боковые поверхности, посредством которых зубья сопрягаются в передаче с зубьями парного зубчатого колеса. Кроме того, жидкий смазочный материал, захваченный боковыми (трущимися) поверхностями зубьев, нуждающимися в смазывании, из масляной ванны при смазывании зубчатой передачи методом погружения в процессе поворота колеса и перемещении зубьев из масляной ванны в зону зацепления с зубьями парного зубчатого колеса стекает с этих поверхностей; и в зону зацепления поступает недостаточное количество смазочного материала, что интенсифицирует процесс 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, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках тела, прилегающих к зубчатому венцу. Каждый зуб выполнен полым, состоящим из пары пластин, изогнутых по профилю зуба, расчетного для данного колеса. Пластина, являющаяся стекающей по ходу вращения колеса, снабжена Г-образным элементом шириной, равной ширине зубчатого венца; одна полка элемента закреплена на этой пластине в районе окружности вершин зубчатого венца с образованием зазора между элементом и второй пластиной; другая его полка ориентирована в сторону окружности впадин зубьев зубчатого венца, с образованием зазора относительно нее; в другой пластине, на участке примыкания ее к телу колеса, вдоль ширины зубчатого венца выполнены сквозные отверстия.
Недостаток прототипа состоит в сложности изготовления его зубьев, т.к. каждый выполнен из двух половин, а также в нерациональном расходовании материала, идущего на изготовление боковых поверхностей зубьев, т.к. часть этих поверхностей работает в режиме двух парного зацепления, когда нагрузка на эти поверхности равна половине максимальной, действующей на боковые поверхности.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и снижения издержек на его изготовление.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с полыми зубьями, выполненными из пластин, изогнутых по наружному профилю зубьев с образованием в их набегающих боковых поверхностях сквозных отверстий в местах примыкания этих поверхностей к телу колеса, и пары кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках тела колеса, примыкающих к зубчатому венцу. Внутри каждого зуба, с зазором относительно его набегающей боковой поверхности и эквидистантно ей, расположена перемычка, укрепленная на внутренней стороне вершины зуба и внутренних поверхностях кольцевых накладок, с образованием зазора между ней и телом колеса. Причем каждый зуб выполнен из одной пластины. А в области вершины зуба в кольцевых накладках выполнены сквозные отверстия на участках между внутренней стороной боковой набегающей поверхности и перемычкой.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фрагмент зубчатого колеса - вид с торца в разрезе (фиг. 1), и то же колесо - вид сбоку в разрезе (фиг. 2).
1
2
3
На чертежах показаны: тело 1; зубья (пластины) 2; набегающая боковая поверхность 3; вершины 4; отстающая боковая поверхность 5; кольцевые накладки 6 и 7; наружный периметр 8 накладок; внутренний периметр 9 накладок; окружность оснований 10 зубчатого колеса; перемычка 11; полость 12; сквозные отверстия 13; зазоры C, С, С, направление вращения ω колеса.
1
2
3
1
Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2, каждый зуб выполнен из одной пластины, изогнутой по наружному профилю расчетного для данного колеса зуба, с образованием его набегающей боковой поверхности 3, вершины 4 и отстающей боковой поверхности 5. На торцах зубьев и участках торцов тела 1, прилегающих к зубчатому венцу, укреплена пара кольцевых накладок 6 и 7. Окружность наружного периметра 8 накладок имеет диаметр, равный диаметру окружности вершин зубчатого венца; окружность внутреннего периметра накладок 9 имеет диаметр, меньший диаметра окружности оснований 10 зубчатого венца. Внутри каждого зуба с зазором C относительно набегающей боковой поверхности 3 и эквидистантно ей расположена перемычка 11, укрепленная на внутренней стороне вершины 4 и внутренних поверхностях накладок 6 и 7, с образованием зазора С между ней и телом 1 колеса. Внутренние поверхности вершины 4, отстающей боковой поверхности 5, внутренние поверхности кольцевых накладок 6 и 7 и перемычки 11 образуют полость 12. В набегающей боковой поверхности 3, в месте примыкания ее к телу 1 колеса, выполнено сквозное отверстие в виде зазора величиной С между поверхностью 3 и телом 1 колеса. А в области вершины 4 зуба 2 в кольцевых накладках 6 и 7, на участках между набегающей боковой поверхностью 3 и перемычкой 11 (в области зазора C) выполнены сквозные отверстия 13.
2
3
3
3
При работе колеса со смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения, его зубчатый венец постоянно погружен в жидкий смазочный материал. При вращении (ω) колеса все зубья 2 колеса поочередно погружаются в масляную ванну с жидким смазочным материалом, при этом зубья ориентированы своими вершинами 4 вниз по вертикали. При этом происходит заполнение полостей 12 зубьев 2 смазочным материалом через сквозные отверстия 13. Величина зазора С задается большей, чем величина зазора С: это позволяет осуществлять заполнение полостей 12 зубьев 2 при неполном погружении зубьев в масляную ванну, кроме того, облегчается выход из наполняемых полостей 12 воздуха через зазоры С. При проворачивании (ω) колеса и выходе зубьев 2 из масляной ванны, зубья 2 переориентируются своими вершинами 4 вверх. При этом набранный полостями 12 жидкий смазочный материал вытесняет из этих полостей через зазоры С. Смазочный материал поступает во впадины зубчатого венца между соседними зубьями 2, смазывая боковые (трущиеся) поверхности этих зубьев. При этом смазочный материал удерживается во впадинах зубчатого венца в объемах, образованных боковыми поверхностями соседних зубьев и внутренними поверхностями кольцевых накладок 6 и 7; эти объемы выполняют функцию масляных ванн, в которые погружаются и зубья парного зубчатого колеса, смазываясь при этом.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса более простая, т.к. каждый зуб выполнен из одной пластины. Кроме того, обеспечивается заполнение полостей зубьев при их неполном погружении в масляную ванну. Помимо этого, облегчается выход воздуха из заполняемых объемов зубьев и, следовательно, оптимизируется процесс заполнения зубьев смазочным материалом.