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, смазываемых жидкими смазочными материалами методом погружения.
Известно зубчатое колесо по патенту на изобретение РФ №2550245, кл. F16Н 55/12, опубл. 10.05.2015 г., Бюл. №13, сущность которого состоит в том, что оно состоит из тела, пары кольцевых накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности зубчатого венца, и зубчатого венца с полыми зубьями, каждый из которых выполнен из пары прямоугольных пластин, изогнутых по профилю зуба, расчетного для данного колеса, с образованием рабочих участков обоих его боковых поверхностей; пластины, образующие зубья зубчатого венца, закреплены между внутренними торцами кольцевых накладок.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что при работе его со смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения, смазочный материал, захватываемый зубьями колеса, нуждающимися в смазывании, из масляной ванны, в процессе перемещения зубьев из масляной ванны в зону зацепления с парным зубчатым колесом передачи, стекает с поверхностей зубьев, в частности - с боковых рабочих поверхностей зубьев, участвующих в зацеплении с парным зубчатым колесом. Это приводит к тому, что в зону зацепления парных колес поступает недостаточное количество смазочного материала; это интенсифицирует процесс изнашивания трущихся боковых поверхностей зубьев.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2536286, кл. F16Н 55/10, F16Н 55/17, F16Н 57/04, опубл. 20.12.2014 г., Бюл. №35. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с полыми зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу. Обе боковые поверхности каждого зуба выполнены из пары прямоугольных пластин, изогнутых по наружному профилю боковых поверхностей расчетного для данного колеса зуба. В пластине, образующей набегающую поверхность зуба, на участке примыкания ее к телу колеса, вдоль ширины зубчатого венца выполнены сквозные отверстия. Вторая пластина, образующая отстающую боковую поверхность зуба, снабжена Г-образным элементом, шириной, равной ширине зубчатого венца; одна полка закреплена на этой пластине в районе окружности вершин зубьев зубчатого венца с образованием зазора между элементом и первой пластиной; другая его полка ориентирована в сторону окружности впадин зубчатого венца, с образованием зазора относительно нее. При вращении колеса и погружении зубьев зубчатого венца в жидкий смазочный материал масляной ванны, когда зубья ориентированы своими вершинами вниз по вертикали, смазочный материал - через зазоры в области вершин зубьев, между набегающей боковой поверхностью и Г-образным элементом - затекает в полости зубьев. При дальнейшем проворачивании колеса и выходе зубьев из масляной ванны, смазочный материал удерживается в полостях каждого зуба - между внутренней поверхностью пластины, образующей отстающую боковую поверхность, внутренними поверхностями кольцевых накладок и поверхностью Г-образного элемента. При дальнейшем проворачивании колеса и переориентации зубьев своими вершинами вверх по вертикали, смазочный материал из этих полостей зубьев вытекает - через сквозные отверстия в набегающих боковых поверхностях на участке их примыкания к телу колеса - и попадает во впадины зубчатого венца, которые, совместно с внутренними поверхностями кольцевых накладок, образуют масляные ванны. Этим смазочным материалом смазываются боковые поверхности зубьев, а также зубья вышерасположенного парного зубчатого колеса - при их погружении в эти масляные ванны в зубчатом венце в процессе сопряжения с зубьями первого, нижерасположенного зубчатого колеса. Такая конструкция зубчатого колеса повышает качество смазывания зубчатых колес передачи.
Недостаток прототипа состоит в том, при малой толщине зубьев в области вершины колеса, в районе окружности вершин зубчатого венца, выполнить на месте вершин зубьев заливные отверстия для полостей зубьев и одновременно закрепить в этих местах Г-образные элементы, образующие полости для удержания смазочного материала внутри зубьев, затруднительно или невозможно вообще.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и обеспечения качества смазывания зубчатых колес передачи.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с полыми зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах тела. Наружный диаметр накладок равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, внутренний диаметр накладок меньше диаметра окружности оснований зубчатого венца. Каждый зуб выполнен из пары прямоугольных пластин, шириной равной ширине зубчатого венца, изогнутых по профилю расчетного для данного колеса зуба, с образованием двух боковых поверхностей зуба. Пластины укреплены между внутренними поверхностями накладок и на теле колеса. В месте примыкания боковой набегающей поверхности к телу колеса, в ней выполнены сквозные отверстия. Внутри полости каждого зуба расположен Г-образный элемент, с зазором относительно пластины, образующей набегающую боковую поверхность. Одна полка этого элемента перпендикулярна оси зуба и укреплена на пластине, образующей боковую отстающую поверхность, с зазором относительно окружности вершин зубчатого венца. Вторая полка этого элемента ориентирована в сторону тела колеса; по всей своей длине она расположена с зазором относительно пластины, образующей боковую набегающую поверхность, эквидистантна ей и выполнена с зазором относительно тела колеса.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: фрагмент зубчатого колеса - вид с торца в разрезе (фиг.1) и тот же фрагмент - вид сбоку в разрезе (фиг. 2).
1
2
3
4
На чертеже показаны: тело 1 колеса; кольцевые накладки 2 и 3; наружный периметр 4 накладок (окружность вершин зубчатого венца); внутренний периметр 5 накладок; окружность 6 оснований зубчатого венца; пластины 7 и 8; набегающая боковая поверхность 9; отстающая боковая поверхность 10; сквозные отверстия 11; полки 12 и 13 Г-образного элемента; полость 14; ширина В зубчатого венца; высота h зуба; направление вращения ω колеса; зазор Δ между полкой 12 и окружностью 4; зазор Δ между полкой 13 и пластиной 7; зазор Δ между полкой 13 и телом 1; зазор Δ между верхними концами пластин 7 и 8.
1
2
3
4
Зубчатое колесо содержит тело 1; пару кольцевых накладок 2 и 3, диаметр наружного периметра 4 накладок равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, диаметр внутреннего периметра 5 накладок меньше диаметра окружности 6 зубчатого венца; и зубчатый венец шириной В с полыми зубьями высотой h. Каждый зуб выполнен из пары прямоугольных пластин 7 и 8 - шириной, равной ширине В зубчатого венца, изогнутых по профилю расчетного для данного колеса зуба, с образованием двух боковых поверхностей зуба - набегающей боковой поверхности 9 и отстающей боковой поверхности 10 (при направлении вращения ω колеса). Пластины 7 и 8 укреплены между внутренними торцами кольцевых накладок 2 и 3 и на теле 1 колеса. В месте примыкания пластины 7, образующей набегающую боковую поверхность 9, к телу 1 колеса, в этой пластине выполнены сквозные отверстия 11. Внутри полости зуба расположен Г-образный элемент, с зазором относительно пластины 7, образующей набегающую боковую поверхность 9. Одна полка (12) этого элемента - перпендикулярна оси зуба и укреплена на пластине 8, образующей отстающую боковую поверхность 10, с зазором Δ между собой и окружностью 4 вершин зубчатого венца. Вторая полка (13) этого элемента ориентирована в сторону тела 1 колеса; по всей своей длине она расположена с зазором Δотносительно пластины 7, образующей набегающую боковую поверхность 9, эквидистантно ей, и выполнена с зазором Δ относительно тела 1 колеса. На месте отсутствующей вершины зуба - зазор Δ между пластинами 7 и 8. Внутренние поверхности кольцевых накладок 2 и 3, пластины 8, полок 12 и 13 - образуют заливную полость 14 зуба.
4
2
3
При работе колеса со смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения, зубчатый венец колеса постоянно погружен в жидкий смазочный материал масляной ванны. При этом зубья колеса ориентированы своими вершинами вниз по вертикали и жидкий смазочный материал из масляной ванны - через зазоры Δ, Δ и Δ поступает в полость 14, заполняя ее. При проворачивании (ω) колеса, после выхода зубьев из этой масляной ванны, смазочный материал, захваченный полыми зубьями, удерживается в их полостях 14. При дальнейшем проворачивании (ω) колеса и переориентации зубьев своими вершинами вверх, смазочный материал из полостей 14 вытекает через сквозные отверстия 11 в пластине 7 - в области впадин зубчатого венца, смазывая боковые поверхности зубьев. Профиль впадин зубчатого венца совместно с внутренними поверхностями кольцевых накладок 2 и 3 образует масляные ванны, в которые в зоне зацепления парных колес погружаются и зубья парного, вышерасположенного зубчатого колеса, смазываясь при этом.
1
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет осуществлять требуемое заполнение полостей 14 зубьев жидким смазочным материалом при малой толщине зубьев в области их вершин - за счет наличия зазора Δ между окружностью вершин 4 зубчатого венца и Г-образным элементом. Осуществление требуемого заполнения полостей смазочным материалом обеспечивает доставку в зону зацепления парных колес требуемого количества смазочного материала, что обеспечивает необходимое качество смазывания трущихся зубьев этих зубчатых колес.