ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
TOOTH-WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело со ступицей и зубчатый венец с зубьями, изготовленные из одной заготовки - 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.
Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что при его изготовлении из цельной заготовки, на изготовление тела со ступицей используется тот же самый материал, что и на изготовление зубчатого венца - самого ответственного элемента зубчатого колеса, подвергающегося изнашиванию в процессе работы колеса и требующего изготовление его из износостойкого материала.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, у которого тело со ступицей изготавливаются отдельно от зубчатого венца, с последующей их сборкой в единое изделие, при этом на изготовление тела со ступицей и изготовление зубчатого венца можно использовать различные материалы - с разными техническими характеристиками и различной стоимостью, что позволяет снизить расходы на изготовление колеса, не ухудшая его технические характеристики - см. «Производство зубчатых колес: Справочник / С.Н. Калашников, А.С. Калашников, Г.И. Коган и др.; Под общ. ред. Б.А. Тайца. - 3-е изд., перераб. и допол. - М.: Машиностроение, 1990. - 464 с.: ил.», стр.36.
Недостаток конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубья зубчатого венца изготавливаются монолитными, в то время как непосредственно для работы зубьев в передаче требуются только их боковые (рабочие) поверхности; а изготовление зубьев монолитными приводит к увеличению их материалоемкости и стоимости колеса в целом. Кроме того, зубья зубчатого венца расположены по периметру колеса; при этом корни зубьев укреплены по окружности этого тела и при работе колеса в передаче подвержены нагружению, как балки, защемленные одним концом; при этом изгибающие моменты, испытываемые зубьями, увеличиваются с увеличением высоты зубьев.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и снижения издержек на его изготовление.
Для этого зубчатое колесо содержит тело в виде диска со ступицей и зубчатый венец, причем наружный диаметр диска равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, зубчатый венец выполнен в виде профильного кольца из полосы шириной, равной ширине зубьев зубчатого венца, наружный профиль кольца соответствует профилю зубчатого венца, расчетного для данного колеса, кольцо одним своим торцом укреплено на торце диска, а на другом торце кольца и его внутренней поверхности, по его внутреннему диаметру, укреплено радиально ориентированное кольцо Г-образного сечения, примыкающее к торцу диска, с креплением на нем, и имеющее наружный диаметр, равный диаметру окружности вершин зубчатого венца.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: зубчатое колесо - вид с торца (фиг.1) и то же колесо - вид сбоку (фиг.2).
в
в
вп
На чертеже показаны: диск 1 тела, ступица 2, зубчатый венец (профильное кольцо) 3, зубья 4 зубчатого венца, боковые (рабочие) поверхности 5 и 6 зубьев, Г-образное кольцо 7, ширина В зубчатого венца, толщина С полосы профильного кольца 3, диаметр Д и радиус R окружности зубчатого венца, радиус R окружности впадин зубчатого венца, внутренний радиус R профильного кольца 3.
Зубчатый венец 3 колеса выполнен из полосы шириной В, равной ширине зубчатого венца, расчетного для данного колеса, с образованием профильного кольца с наружным профилем, идентичным профилю зубчатого венца, расчетного для данного колеса. Наружные выступы профильного кольца (3) образуют зубья 4 зубчатого венца, имеющие боковые (рабочие) поверхности 5 и 6, которыми зубья воспринимают (передают) нагрузки при работе колеса в передаче. Это профильное кольцо жестко укреплено на торце диска 1 тела колеса. На другом торце профильного кольца 3 и на его внутренней поверхности - по окружности с внутренним радиусом R укреплено кольцо 7 Г-образного сечения, с примыканием к торцу диска 1 и креплением на нем. Кольцо 7 добавляет жесткость зубчатому венцу (профильному кольцу из полосы) 3.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса имеет меньшую материалоемкость, проще в изготовлении, и позволяет снизить материальные издержки на изготовление колеса. При этом обеспечивается необходимая прочность и жесткость элементов зубчатого венца - зубьев, особенно - в случае крупномодульных и узких зубьев.