ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в крупномодульных зубчатых передачах, работающих с картерным смазыванием методом погружения.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для машиностр. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 1984. - 336 с., ил.», стр. 96, рис. 8.2.
Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что зубья зубчатого венца выполнены сплошными, что приводит к излишнему расходованию материала, идущего на их изготовление, кроме того, в случае изнашивания зубьев, их восстановление до исходных параметров затруднено.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, содержащего тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и части тела колеса, примыкающего к зубчатому венцу - см. АС СССР №1523756, Кл. F16H 55/12, опубл. 09.03.1988 г., Б.К. №43.
Недостаток прототипа состоит в том, что зубья колеса выполнены монолитными, что требует для их изготовления определенного количества дефицитного материала, в то время как для работы зуба в зацеплении необходимы только рабочие боковые поверхности зубьев; кроме того, в случае износа рабочих поверхностей зубьев, их восстановление при данной конструкции зубчатого колеса затруднительно.
Изобретением решается задача снижения издержек на изготовление зубчатых колес и повышение их ремонтопригодности.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и части тела колеса, примыкающего к зубьям, причем зубчатый венец состоит из отдельных, не закрепленных на теле колеса зубьев; каждый зуб состоит из пары пластин изогнутых по профилю боковых рабочих поверхностей расчетного для данного колеса зуба, и имеющих рабочие поверхности, равные по площади рабочим поверхностям расчетного зуба; пластины - по всей своей длине - установлены в пазах, выполненных в накладках, с образованием при этом профиля, соответствующего профилю рабочих поверхностей расчетного зуба; торцы пластин снабжены фиксирующими выступами; в пазах накладок выполнены ответные углубления; одна накладка выполнена съемной; а зазоры между верхними концами пар пластин - на месте отсутствующих поверхностей вершин зубьев - перекрыты заглушками, укрепленными на внутренних поверхностях концов пластин.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: фрагмент зубчатого колеса - вид со стороны вершин зубьев - фиг. 2. 1; сечения колеса - фиг. 2, 3; элемент зуба - фиг. 4.
1
2
На чертеже показаны: тело 1 колеса; расчетная окружность впадин зубьев колеса (наружная окружность тела 1 колеса) 2; кольцевые накладки 3 и 4; расчетная окружность вершин (внешняя окружность накладок) 5; внутренняя окружность 6 накладок; боковые стороны зубьев (с боковыми рабочими поверхностями) 7 и 8 зубьев (пластины - элементы зубьев); карманы 9, 10, 11, 12 накладок (3 и 4); пазы 13 и 14; выступы 15 пластин (7 и 8); углубления 16 в карманах накладок; зазоры Δ между боковыми сторонами зубьев (пластинами 7 и 8) и расчетной окружностью 2 впадин зубьев; зазор Δ между пластинами 7 и 8 в области вершин зубьев; заглушка 17.
1
2
2
Каждый зуб колеса выполнен из пары пластин 7 и 8, изогнутых по профилю боковых рабочих поверхностей расчетных зубьев колеса. При сборке колеса, эти пластины (7, 8) устанавливаются в пазы 13 и 14, выполненные в накладках 3 и 4 и фиксируются в них посредством выступов 15, входящих в углубления 16, выполненные в карманах 9, 10, 11, 12 накладок (3 и 4). Одна из накладок (3 или 4) изначально жестко закрепляется на теле 1 колеса, а вторая (4 или 3) является съемной. Между низом пластин 7 и 8 и расчетной окружностью впадин 2 образуются зазоры Δ - на месте отсутствующих нерабочих участков боковых сторон зубьев. Между верхними концами пластин 7 и 8 (в области окружности вершин зубчатого венца - внешней окружностью 5 накладок 3 и 4) - за счет отсутствия поверхностей вершин зубьев - образуются зазоры Δ. Эти зазоры (Δ) перекрываются заглушками 17, которые укрепляются на внутренних поверхностях пластин 7 и 8 (в верхних их частях); крепление можно осуществить, например, методом наклеивания. Заглушки 17 устанавливаются между пластинами 7 и 8 после установки пластин на несъемной накладке (3 или 4). После установки пластин 7 и 8 с заглушками 17, пластины жестко фиксируются наложением второй накладки и закреплением ее на теле 1 колеса; крепление выполняется, например, винтами или болтами (не показано). При необходимости ремонта (замены) какой-либо пластины (7, 8) - боковой рабочей поверхности зуба, съемная накладки снимается с тела колеса и производится замена платины; после чего эта накладка вновь устанавливается на тело.
1
1
При работе колеса в передаче, рабочие нагрузки воспринимаются и передаются колесом посредством пластин 7 и 8 (рабочими участками боковых поверхностей зубьев). При работе колеса с картерным смазыванием жидкими смазочными материалами методом погружения, смазывание, трущихся поверхностей зубьев (наружных поверхностей пластин 7 и 8) колеса осуществляется периодическим погружением - при вращении колеса - пластин 7 и 8 в жидкий смазочный материал масляной ванны (картер). Однако при вращении колеса происходит стекание смазочного материала с этих поверхностей и сброс этого материала центробежной силой; это снижает количество смазочного материала, который доставляется в зону зацепления в парным колесом - по отношению к количеству смазочного материала, изначально захваченного из масляной ванны поверхностями пластин. Однако установленные заглушки 17 образуют - совместно с внутренними поверхностями пластин 7 и 8 и внутренними поверхностями накладок 3 и 4 (перекрывая зазоры Δ) - полости, посредством которых, при погружении этих полостей в картер, происходит забор смазочного материала (через зазоры Δ), наполняющих эти полости. При вращении колеса, выходе этих полостей из картера и перемещении их вверх, полости проворачиваются в вертикальной плоскости; и смазочный материал, вытекая из полостей, смачивает нижерасположенные при вращении колеса элементы его зубчатого венца, в том числе рабочие (трущиеся) поверхности пластин 7 и 8, компенсируя удалившийся при вращении колеса смазочный материал; это позволяет доставлять в зону зацепления требуемое количество смазочного материала, что оптимизирует процесс трения зубьев парных колес.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет снизить его материалоемкость и обеспечить требуемую ремонтопригодность колеса; кроме того, при работе колеса с картерным смазыванием методом погружения, оптимизируется режим смазывания, что снижает износ зубьев сопряженных зубчатых колес.