ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в тяжелонагруженных зубчатых передачах с крупномодульными колесами, смазываемыми пластичными смазочными материалами.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело, зубчатый венец с зубьями и пару торцевых кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев, наружный диаметр накладок равен диаметру окружности вершин зубьев, а внутренний их диаметр больше диаметра окружности впадин зубьев - см., например, АС СССР №1578406, кл. F16Н 55/12, опубл. 15.07.90 г., Бюл. №26. Кольцевые накладки, связывающие между собой зубья колеса, повышают их изгибную прочность и способствуют предотвращению изломов зубьев.
Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что при смазывании зубьев колеса пластичным смазочным материалом, этот материал вытесняется из зоны зацепления колеса (с боковых поверхностей его зубьев) с парным колесом зубчатой передачи - на торцы колеса (через зазоры между торцевыми кольцевыми накладками и телом колеса), смазочный материал попадает на торцы зубьев и торцы тела колеса. При этом вытесненный смазочный материал исключается из процесса смазывания боковых (рабочих) поверхностей зубьев колеса, это интенсифицирует процессы изнашивания зубьев и способствует перерасходу смазочного материала.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2529941, кл. F16Н 55/12, опубл. 10.10.2014 г., Бюл. №28. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо состоит из тела, зубчатого венца с зубьями и пары торцевых кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу; наружный диаметр накладок равен диаметру окружности вершин зубчатого венца; накладки выполнены разновеликой толщины в радиальной плоскости колеса; в области головок зубьев толщина накладок максимальна, а в области ножек зубьев и тела колеса минимальна, причем изменение толщины выполнено одноступенчато. Участки накладок, примыкающие к головкам зубьев и имеющие большую толщину, выполняют силовую функцию, связывая между собой зубья колеса и повышая при этом их изгибную прочность. Участки накладок, примыкающие к ножкам зубьев и телу колеса, и имеющие меньшую толщину, выполняют герметизирующую функцию, предотвращая вытеснение смазочного материала из зоны зацепления зубьев на торцы колеса и локализуя зону зацепления зубчатого колеса.
Недостаток прототипа состоит в том, что торцевые кольцевые накладки по всей своей ширине выполнены цельными, в то время, как функция разных участков накладок (по радиусу колеса) различны: утолщенные участки накладок, укрепленные на торцах головок зубьев, выполняют силовую функцию и подвержены воздействию нагрузок, которые испытывают зубья колеса при их нагружении в передаче. А остальные участки накладок (меньшей толщины) для восприятия нагрузок не предназначены (они выполняют только герметизирующую функцию, отделяя зоны зацепления зубьев - впадины зубчатого венца - от торцов колеса). Выполнение же накладок цельными, приводит к неоправданному перерасходу материала, идущего на их изготовление, в частности - металла, как прочного материала, необходимого для изготовления силовых участков накладок.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса.
Для этого зубчатое колесо состоит из тела, зубчатого венца с зубьями и пары торцевых накладок с наружным диаметром, равными диаметру окружности вершин зубьев и с внутренним диаметром, меньшим диаметра окружности оснований зубьев, выполненных разновеликой толщины в радиальной плоскости колеса, имеющих максимальную толщину в области головок зубьев и минимальную в области ножек зубьев, у которых изменение толщины выполнено одноступенчато и которые укреплены на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу. Каждая накладка выполнена составной, состоящей из двух отдельных концентрических кольцевых накладок, отличных друг от друга по величине вышеуказанных толщин, прилегающих друг к другу по границе изменения их взаимной толщины; причем накладка меньшей толщины по своему внешнему периметру укреплены также на внутреннем периметре парной накладки, для чего она снабжена кольцевым выступом, расположенным перпендикулярно ее наружному торцу.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент зубчатого колеса - вид сбоку в сечении.
в
о
1
2
1
2
3
На чертеже показаны: тело 1 колеса, зубчатый венец с зубьями 2, силовые кольцевые накладки 3 и 4, дополнительные кольцевые накладки 5 и 6, кольцевые выступы 7; диаметр Д окружности вершин зубчатого венца; диаметр Д окружности оснований зубчатого венца; ширина С силовых накладок; ширина С дополнительных накладок; внутренние диаметры Д силовых накладок, внутренние диаметры Д дополнительных накладок, наружные диаметры Д кольцевых выступов.
1
в
1
2
1
2
о
1
1
Зубчатое колесо состоит из тела 1 и зубчатого венца с зубьями 2. На торцах зубьев 2 и участках торцов тела 1, прилегающих к зубчатому венцу, укреплены кольцевые торцевые накладки: в области головок зубьев укреплены силовые кольцевые накладки 3 и 4 толщиной С, имеющие наружный диаметр, равный диаметру Д окружности вершин зубьев и внутренний диаметр Д; в области ножек зубьев укреплены дополнительные (герметизирующие) кольцевые накладки 5 и 6 толщиной С, имеющие наружный диаметр, равный Д и внутренний диаметр Д, меньший диаметра Д окружности оснований зубьев. Накладки, расположенные с каждого из торцов колеса, скреплены между собой также посредством кольцевых выступов 7, которыми снабжены накладки меньшей толщины (5 и 6), эти выступы (7) расположены перпендикулярно наружным торцам этих накладок. При большом размере C выступы 7 могут иметь вид плоского кольца (скрепленного с плоскостью соответствующей накладки - 3 и 4 - обращенной к центру колеса); а при небольшом размере С, выступы 7 могут иметь вид профильного кольца, имеющего в поперечном своем сечении Г-образный вид (см. чертеж). Силовые накладки 3 и 4 выполняются из материала, устойчивого к воздействию нагрузок (металла), дополнительные накладки 5 и 6 могут быть выполнены из пластмассы.
При работе зубчатого колеса в передаче, зубья 2 колеса испытывают изгибающие нагрузки, способные привести к излому зубьев. Силовые кольцевые накладки 3 и 4, укрепленные на торцах зубьев 2 зубчатого венца, связывают между собой зубья 2 колеса, тем самым - повышают жесткость зубчатого венца и изгибную прочность зубьев. Дополнительные накладки 5 и 6, локализуют зону зацепления зубьев 2 колеса с зубьями парного колеса и предотвращают вытеснение пластичного смазочного материала на торцы колеса.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса наиболее оптимальна. Она позволяет экономить материал (металл) идущий на изготовление торцевых накладок. Кроме того, данная конструкция зубчатого колеса позволяет устанавливать дополнительные (герметизирующие) накладки (5 и 6) на колеса, которые изначально были изготовлены только с силовыми накладками (3 и 4). А также повышать качество смазывания пластичными смазочными материалами при замене смазочного материала - с жидкого на пластичный.