ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах с цилиндрическими колесами, имеющими широкие зубчатые венцы с непрямыми зубьями.
Известно цилиндрическое зубчатое колесо с непрямыми зубьями, в частности косыми, имеющее зубчатый венец, ширина которого больше, чем толщина тела колеса - см., например, «Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. спец. техникумов. - М.: Высш. шк., 1984 - 336 с., ил.», стр. 45, рис. 4.3, а.
Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что с увеличением ширины его зубчатого венца увеличивается действие сил, стремящихся при работе колеса в зацеплении перекосить колесо поперек плоскости его вращения. Для устранения этого действия необходимо увеличивать прочность, в частности венцового колеса, на котором расположен зубчатый венец; это увеличение сопровождается увеличением толщины этого венцового колеса, что требует дополнительных затрат на изготовление колеса. В случае, если зубья колеса непрямые, то на зубья колеса, при его работе в режиме погружения, действуют осевые силы, стремящиеся перекосить тело колеса поперек плоскости вращения колеса. Для компенсации этого действия требуется увеличивать прочность тела колеса, в частности - увеличивать его толщину, что увеличивает издержки на изготовление колеса.
В качестве прототипа взята конструкция цилиндрического зубчатого колеса с непрямыми, в частности косыми, зубьями, состоящее из ступицы, тела в виде диска, венцового колеса и зубчатого венца, ширина которого больше, чем толщина тела колеса - см. «Березовский Ю.Н. и др. Детали машин: Учебник для машиностроительных техникумов / Ю.Н. Березовский, Д.В. Чернилевский, М.С. Петров; Под ред. Н.А. Бородина. - М.: Машиностроение, 1983 - 384 с., ил.», стр. 62, рис. 4.4, а.
Недостатки прототипа те же, что и у аналога.
Изобретением решается задача повышения прочности зубчатого колеса и снижения издержек на его изготовление.
Для этого зубчатое колесо содержит ступицу, тело в виде диска, венцовое колесо и зубчатый венец; причем со стороны обоих торцов колеса, в районе его зацепления с парным колесом, расположены дугообразные опорные элементы, укрепленные неподвижно относительно вращающегося зубчатого колеса и прилегающие к его поверхностям посредством антифрикционных прокладок, укрепленных на поверхностях опорных элементов; со стороны торца колеса, откуда направлена осевая сила, создающая при работе колеса в передаче, опорный элемент прилегает к внутренней поверхности венцового колеса; со стороны другого торца колеса, куда направлена эта осевая сила, опорный элемент прилегает к внутренней поверхности венцового колеса и к его торцу и имеет в сечении Г-образную форму; поверхности опорных элементов, прилегающие к поверхностям зубчатого колеса, выполнены эквидистантными этим поверхностям и расположены симметрично относительно линии центров парных зубчатых колес; а эти поверхности опорных элементов по своим размерам поперек линии центров парных колес больше, чем ширина зоны зацепления этих парных колес.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: зубчатое колесо, сопряженное с парным колесом передачи (вид с торца) - фиг. 1, то же (вид сбоку в разрезе) - фиг. 2.
o
На чертеже показаны: зубчатое колесо 1, ступица 2, тело (в виде диска) 3, венцовое колесо 4, зубчатый венец 5, парное колесо 6 передачи, опорные элементы 7 и 8, неподвижное основание (корпус передачи) 9, антифрикционные прокладки 10 и 11, линия центров 12 парных зубчатых колес передачи, радиусы 13 зубчатого колеса (1); ширина В зубчатого венца (5), толщина с тела (3) колеса (1), толщина S венцового колеса (4), угол зацепления α, ширина L зоны зацепления колес (1 и 6), осевая сила F.
o
o
Зубчатое колесо 1 состоит из ступицы 2, тела в виде диска 3 толщиной с, венцового колеса 4 толщиной S и зубчатого венца 5 шириной В. Со стороны обоих торцов колеса (1) расположены дугообразные опорные элементы 7 и 8, укрепленные неподвижно относительно этого вращающегося колеса - на неподвижном основании (корпусе передачи) 9. Со стороны торца колеса (1), откуда направлена осевая сила F, создающаяся при работе колеса (1) в зацеплении с парным колесом (6) в режиме их совместного нагружения, расположен опорный элемент 7, прилегающий к внутренней поверхности венцового колеса 4, а со стороны другого торца колеса (1), куда направлена осевая сила F, расположен опорный элемент 8, прилегающий к внутренней поверхности и торцу венцового колеса 4, имеющий в сечении Г-образную форму. Опорные элементы 7 и 8 прилегают к вышеуказанным поверхностям посредством антифрикционных прокладок 10 и 11, укрепленных на этих опорных элементах (7 и 8). Поверхности опорных элементов (7 и 8), прилегающие к поверхностям колеса, выполнены эквидистантными этим поверхностям и расположены симметрично относительно линии центров 12 парных колес, а эти поверхности опорных элементов (7 и 8) по своей величине поперек линии центров больше, чем ширина 4 зоны зацепления колес (1 и 6).
o
При работе зубчатого колеса 1 под нагрузкой в паре с зубчатым колесом 6, нагрузки, действующие на зубчатый венец 5 (и венцовое колесо 4) и стремящиеся повернуть их в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения колеса 1, нейтрализуются поверхностями опорных элементов 7 и 8, прилегающих к внутренней поверхности венцового колеса 4. Действие осевой силы F, стремящейся сместить колесо 1 вдоль вала, на котором это колесо установлено, и стремящейся изогнуть тело 3 колеса в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения колеса 1, нейтрализуется частью опорного элемента 8, прилегающей к торцу венцового колеса 4. Перекрытие опорными элементами 7 и 8 своими размерами ширины зоны зацепления (L) предотвращает рыскание колеса 1 относительно линии центров 12 и углов зацепления α.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет нейтрализовать действие изгибающих нагрузок, действующих на венцовое колесо и тело колеса и тем самым позволяет снизить их толщину, что снижает издержки на изготовление колеса. Установка дополнительных элементов, осуществляющих эту нейтрализацию, существенно не увеличивает расходы на изготовление колеса, т.к. ширина зоны зацепления парных колес весьма невелика относительно размеров колеса; это тем больше, чем больше габариты колеса - его диаметр и размеры зубчатого венца (и венцового колеса).