ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к зубчатым передачам, и может быть использовано в зубчатых колесах, работающих с ударными нагрузками.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Гаврилов В.А. Зубчатые передачи в машиностроении. М.: Машгиз, 1962, 352 стр., илл.», стр.76.
Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что при его работе в режимах ударного нагружения нагрузки, прилагаемые к зубьям, особенно в области их вершин, создают большие изгибающие моменты в зубьях и большие напряжения в области оснований зубьев, способные вызвать образование трещин в этих зонах и - изломы зубьев, приводящие к выходу колеса из строя.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по а.с. СССР №1523756, кл. F16H 55/12, опубл. 23.11.89 г., Бюл. №43. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец и пару кольцевых торцевых накладок, укрепленных на теле колеса и торцах зубьев зубчатого венца. Торцевые кольца придают жесткость и прочность зубьям и предотвращают их изломы в областях их оснований.
Недостаток прототипа состоит в том, что при работе колеса в режиме ударных нагрузок зубья, испытывая динамические ударные нагружения, подвержены - по боковым рабочим поверхностям - усиленному изнашиванию - пластическому деформированию, искажающему рабочий профиль, и сколам в области вершин зубьев; кроме того, зубчатое колесо, восприняв ударное нагружение, передает динамические удары далее - следующим элементам зубчатой передачи, подшипникам валов и т.п.
Изобретением решается задача повышения надежности зубчатых колес.
Это достигается тем, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на теле колеса и перекрывающих торцы зубьев, причем зубчатый венец выполнен из отдельных зубьев, не связанных с телом колеса; каждый зуб установлен в кольцевых накладках посредством оси с возможностью проворачивания на ней в плоскости вращения колеса; основание каждого зуба представляет собой две плоскости, перпендикулярные плоскости симметрии зуба и разнесенные относительно друг друга по высоте зуба, плоскости расположены между боковыми поверхностями зуба и плоскостью его симметрии; одна плоскость опирается в ненагруженном ударной нагрузкой состоянии зуба на тело колеса по площадке, выполненной на окружной поверхности колеса, перпендикулярной плоскости симметрии зуба и равной проекции основания зуба на тело; другая плоскость, ближе расположенная к вершине зуба, опирается на тело посредством упругой прокладки, равной по площади этой плоскости и обеспечивающей проворачивание зуба на его оси при превышении величины действующей на него нагрузки номинального значения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фрагмент зубчатого колеса - вид со стороны вершин его зубьев (фиг.1), сечение колеса при отсутствии ударной нагрузки (фиг.2), то же сечение при действии ударной нагрузки (фиг.2, 3).
На чертежах показаны: тело 1 колеса, зуб 2, кольцевые накладки 3 и 4, внутренняя окружность 5 накладок, наружная окружность 6 накладок, окружность 7 оснований зубьев колеса, ось 8, крепления 9 и 10 оси в накладках, боковые поверхности 11 и 12 зубьев, плоскости 13 и 14 в основании зуба, накладка 15 на окружной поверхности тела колеса, упругая прокладка 16, толщина h упругой прокладки, номинальная нагрузка Рн, ударная нагрузка Ру, угол поворота α зуба под действием ударной нагрузки.
Работает данное зубчатое колесо следующим образом. При действии на зуб 2 при вращении колеса номинальной нагрузки (Рн) зуб занимает положение, при котором плоскость его симметрии радиальна колесу - фиг.2. При действии ударной нагрузки (Ру) зуб 2 проворачивается на оси 8 в кольцевых накладках 3 и 4 на некоторый угол, определяемый упругими характеристиками прокладки 16, и занимает положение, изображенное на фиг.3. При снятии ударной нагрузки (Ру) зуб принимает положение, изображенное на фиг.2, возвращаясь в исходное, номинальное положение.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет амортизировать удары при работе колеса, тем самым предотвращая ударные износы зубьев, и повысить надежность и долговечность зубчатого колеса.