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 с обоих торцов зубчатого колеса укреплена пара опорных колец с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру венцового колеса; кольца имеют в сечении вид прямоугольных треугольников; двумя своими поверхностями, расположенными под прямым углом, каждое кольцо укреплено на внутренней поверхности венцового колеса и торце тела колеса; к третьей поверхности каждого опорного кольца, в районе области зацепления зубчатого колеса с парным колесом передачи, примыкают своими поверхностями катания опорные ролики, установленные с возможностью своего свободного вращения на осях, укрепленных неподвижно относительно вращающегося зубчатого колеса, и проекции которых на торцы тела расположены радиально относительно колеса; ролики расположены симметрично относительно линии центров парных зубчатых колес; а расстояние между крайними роликами больше, чем величина зоны зацепления 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 чертежах показаны: зубчатое колесо 1, ступица 2, тело в виде диска 3, венцовое колесо 4, зубчатый венец 5, парное зубчатое колесо 6, опорные кольца 7, опорные ролики 8, оси 9 роликов (8), опоры 10 осей (9) роликов (8), радиусы 11 колеса (1); линия центров 12 парных колес (1 и 6), ширина В зубчатого венца (5), толщина S венцового колеса (4), толщина С тела (3), ширина L зоны зацепления парных колес (1 и 6), осевая сила F.
Зубчатое колесо 1 состоит из ступицы 2, тела (в виде диска) 3 толщиной С, венцового колеса 4 толщиной S и зубчатого венца 5. Это колесо находится в парном зацеплении с зубчатым колесом 6 передачи. С обоих торцов колеса 1 укреплена пара опорных колец 7, имеющих наружные диаметры, равные внутреннему диаметру венцового колеса 4. Кольца 7 имеют в сечении вид прямоугольных треугольников; двумя своими поверхностями, расположенными под прямым углом, каждое кольцо 7 укреплено на внутренней поверхности венцового колеса 4 и торце тела 3 колеса. К третьей поверхности каждого опорного кольца 7, в районе области зацепления колеса 1 с колесом 6 зубчатой передачи, примыкают своими поверхностями катания опорные ролики 8, установленные с возможностью своего свободного вращения на осях 9, укрепленных неподвижно относительно вращающегося колеса 1 в опорах 10 на корпусе передачи (не показано). Проекции осей 9 на торцы тела 3 расположены по радиусам 11 колеса 1. Ролики расположены симметрично относительно линии центров 12 парных зубчатых колес 1 и 6. А расстояние между крайними роликами 8 больше, чем ширина L зоны зацепления колес 1 и 6.
o
При работе колеса 1 в паре с сопряженным колесом 6 зубчатой передачи в режиме их совместного нагружения одни нагрузки, действующие в плоскости вращения колеса 1, стремятся изогнуть зубчатый венец 5 и венцовое колесо 4 в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения колеса; другие нагрузки (осевая сила F) стремятся сместить колесо 1 вдоль вала, на котором установлено колесо 1, и изогнуть тело 3 колеса в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения колеса. Наличие опорных роликов 8 и опорных колец 7 позволяет нейтрализовать воздействие этих сил.
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).