ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах, смазываемых пластичными смазочными материалами.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями (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. 44, рис. 4.1).
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что при его работе со смазыванием, в частности пластичным смазочным материалом, этот смазочный материал вытесняется со смазываемых боковых (рабочих) поверхностей зубьев колеса (сопряженными зубьями парного колеса передачи). Вытеснение происходит в сторону торцов колеса - на торцы зубьев и торцы тела. Этот смазочный материал, вытесненный из зоны зацепления зубьев парных колес, исключается из процесса смазывания зубьев, что приводит к усилению их изнашивания. Вытеснение смазочного материала из зоны зацепления приводит к перерасходу смазочного материала, необходимого для смазывания зубьев колеса, и на восстановление смазочного слоя на боковых (рабочих) поверхностях зубьев. Вытесненный смазочный материал, попавший на торцы колеса (торцы зубьев и торцы тела), является аккумулятором различных загрязнений из окружающей среды, накапливающихся на этом смазочном материале.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по А.С. СССР №1618972, кл. F16Н 57/04, опубл. 07.01.91 г., бюл. №1. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок с наружных диаметром, равным диаметру окружности вершин зубчатого венца и внутренним диаметром, меньшим, чем диаметр окружности оснований зубьев, накладки укреплены на участках торцов тела колеса, прилегающих к зубчатому венцу, с зазорами относительно торцов зубьев. Накладки образуют с торцами зубьев полости (зазоры), служащие карманами-накопителями пластичного смазочного материала, откуда он рециркулирует обратно на боковые (рабочие) поверхности зубьев - в силу адгезионных свойств смазочного материала. А наличие зазоров между кольцевыми накладками и торцами зубьев обеспечивает необходимую упругость зубьев под воздействием нагрузок, действующих на зубья колеса при его работе в передаче.
Недостаток прототипа состоит в том, что при крупномодульных, утолщенных зубьях колеса рециркуляция смазочного материала обратно на боковые (рабочие) поверхности зубьев затруднена, т.к. этот смазочный материал располагается на торцах зубьев достаточно далеко от боковых поверхностей зубьев, нуждающихся в смазывании. Кроме того, объем смазочных карманов, образуемых торцами зубьев и внутренними поверхностями накладок, должен быть достаточно велик для размещения в нем смазочного материала, а увеличение этих объемов ухудшает рециркуляцию смазочного материала, т.к. при этом увеличивается расстояние между поверхностями накладок и торцами зубьев. Кроме того, необходимый зазор между внутренними поверхностями накладок и торцами сопряженного парного колеса задается путем уширения тела колеса, что нерационально, т.к. при этом имеет место перерасход материала, идущего на изготовление тела колеса.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и повышения качества смазывания зубьев колеса.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности вершин зубчатого венца, и внутренним диаметром, меньшим диаметра окружности оснований зубьев, и укрепленных на торцах колеса, причем, части накладок, между их внутренней окружностью и окружностью оснований зубьев, имеют в своем поперечном сечении вид прямоугольника и укреплены на торцах тела колеса; части накладок, до их верхней окружности, выполнены в виде профильных гофрированных колец с гофрами, ориентированными к центру колеса, и укреплены на торцах зубьев посредством выступов гофр, совпадающих в плане с торцами зубьев; каждый участок накладок, перекрывающий впадину между зубьями, в зонах его примыкания к боковым поверхностям зубьев, выполнен в виде двух впадин гофр, эквидистантных этим поверхностям, и одного выступа гофры, расположенного между этими впадинами; причем величина выступа уменьшена на величину необходимого зазора между внутренними поверхностями накладок и торцами зубьев сопряженного парного колеса передачи.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фрагмент зубчатого колеса с местным разрезом - вид с торца (фиг. 1), тот же фрагмент - вид сбоку (фиг. 2), разрез того же фрагмента - вид сбоку (фиг. 3).
в
o
вн
1
2
a
a
a
На чертежах показаны: тело 1 зубчатого колеса; зубчатый венец с зубьями 2; кольцевые накладки 3 и 4; выступы 5 гофр; боковые поверхности 6 зубьев; впадины 7 гофр; выступы 8 гофр уменьшенной величины; диаметр Д окружности вершин зубчатого венца; диаметр Д окружности оснований зубьев; диаметр Д внутренней окружности накладок; ширина  накладок (3 и 4); ширина  и  участков накладок; толщина в накладок; ширина с впадин (7); величина d необходимого зазора.
a
a
a
в
вн
o
1
2
Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 и пару кольцевых накладок 3 и 4 шириной  с наружным диаметром, равным диаметру Д окружности вершин зубчатого венца, и внутренним диаметром Д, меньшим, чем диаметр Д окружности оснований зубьев, и укрепленных на торцах колеса. Части накладок, между их внутренней окружностью и окружностью оснований зубьев (шириной ), имеют в своем поперечном сечении вид прямоугольника и укреплены на торцах тела 1 колеса. Части накладок, до их верхней окружности (шириной ), выполнены в виде профильных гофрированных колец с гофрами, ориентированными к центру колеса, и укреплены на торцах зубьев посредством выступов гофр 5, совпадающих в плане с торцами зубьев; каждый участок накладок, перекрывающий впадину между зубьями, в зонах его примыкания к боковым поверхностям 6 зубьев, выполнен в виде двух впадин 7 гофр, эквидистантных этим поверхностям, и одного выступа 8 гофры, расположенного между этими впадинами; причем величина выступа уменьшена на величину необходимого зазора d между внутренними поверхностями накладок и торцами зубьев сопряженного парного колеса передачи.
При работе колеса со смазыванием его пластичным смазочным материалом, этот материал вытесняется с боковых поверхностей 6 зубьев 2 и попадает во впадины 7 гофр, примыкающих к этим боковым поверхностям, откуда смазочный материал, вследствие его адгезионных свойств, рециркулирует обратно на боковые поверхности зубьев, смазывая их. Наличие выступов 8 гофр, расположенных между впадинами 7, не позволяет смазочному материалу накапливаться на внутренних поверхностях накладок, увеличивая расход смазочного материала, идущего на смазывание зубьев колеса. А примыкание накладок 3 и 4 посредством выступов 5 к торцам зубьев также не позволяет смазочному материалу накапливаться в зонах между накладками и торцами зубьев, откуда их рециркуляция затруднена (особенно - при широких зубьях). Наличие зазора d предотвращает совместное заклинивание накладок и зубьев парного зубчатого колеса. Наличие зазора d не увеличивает значительно расход смазочного материала, т.к. величина этого зазора невелика.
a
2
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса наиболее оптимальна: выполнение накладок (на участках шириной ) в виде профильных гофрированных колец позволяет выполнить торцевые накладки наиболее оптимальными, экономя на материале, идущем на изготовление накладок. При этом обеспечивается требуемое качество смазывания зубьев колеса.