ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
TOOTH-WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в тихоходных зубчатых передачах с крупномодульными зубчатыми колесами, смазываемыми жидкими смазочными материалами методом погружения.
Известна конструкция зубчатого колеса, содержащего тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках тела, прилегающих к зубчатому венцу, (см., например, патент США №3861231, кл. 74-410, 1976 г.).
Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что жидкий смазочный материал, захваченный зубьями колеса из масляной ванны - при их погружении в эту ванну - в процессе проворачивания колеса в сторону зоны зацепления парных зубчатых колес, нуждающейся в смазывании, стекает с поверхностей зубьев колеса, и к моменту входа этих зубьев в зацепление с зубьями парного колеса, они могут уже не нести на себе достаточного количества смазочного материала, необходимого для качественного смазывания зоны трения сопряженных зубьев парных колес. Это интенсифицирует процесс изнашивания зубьев парных колес.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2536286, кл. F16H 55/10, F16H 55/17, F16H 57/04, опубл. 20.12.2014 г., бюл. №35. Сущность изобретения состоит в том, что колесо содержит тело, пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах тела колеса, наружный диаметр которых равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, и зубчатый венец, выполненный из полых зубьев, каждый из которых состоит из пары пластин, изогнутых по профилю боковых поверхностей расчетного для данного колеса зуба и закрепленных между торцевыми накладками на теле колеса. В пластине, являющейся опережающей при вращении колеса, на участке примыкания ее к телу колеса, вдоль ширины зубчатого венца выполнены сквозные отверстия. Вторая пластина снабжена Г-образным элементом, шириной, равной ширине этой пластины, одна полка элемента закреплена на этой пластине в районе окружности вершин зубчатого венца с образованием зазора между элементом и первой пластиной, а другая его полка ориентирована в сторону тела колеса, с образованием зазора относительно него. Полости зубьев, при погружении зубьев в жидкий смазочный материал ванны, захватывают этот смазочный материал - через зазоры области вершин зубьев - и, при вращении колеса, переносят его в сторону зоны зацепления, при приближении к которой смазочный материал из полостей зубьев выдается наружу - на смазываемые поверхности трения зубьев.
Недостаток прототипа состоит в том, что совокупность сечений сквозных отверстий в набегающих пластинах, образующих боковые поверхности зубьев, может быть недостаточной для оптимального опорожнения полостей зубьев от смазочного материала, расположенного в них (т.к. отверстия выполнены в части ширины пластин). Кроме того, при малом размере длины полок Г-образных элементов, ориентированных в сторону тела колеса, которые совместно с внутренними поверхностями отстающих пластин, образующих боковые поверхности зубьев, и внутренними поверхностями кольцевых накладок, образуют полости зубьев, объем этих полостей и, следовательно, объем смазочного материала, захватываемый этими полостями, могут быть недостаточными для качественного смазывания трущихся поверхностей зубьев. Кроме того, полки Г-образных элементов, обращенные в сторону тела колеса, ориентированы радиально относительно колеса, в то время как боковые поверхности зубьев - как правило криволинейны, следовательно, криволинейными будут и пластины, образующие эти поверхности (у рассматриваемого колеса). А выполнение Г-образных элементов прямолинейными не позволяет образовать внутри полых зубьев (с криволинейными боковыми поверхностями) объемы, заполняемые смазочным материалом требуемой величины. Это не позволяет захватывать полостями полых зубьев достаточного количества смазочного материала. Следовательно, количество смазочного материала, идущего на смазывание трущихся поверхностей зубьев и получаемого из полостей зубьев, может быть недостаточным для качественного смазывания.
Изобретением решается задача повышения качества смазывания.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах тела, наружный диаметр которых равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, и зубчатый венец, выполненный из полых зубьев. Каждый зуб выполнен из пары изогнутых пластин, образующих боковые поверхности зубьев и закрепленных между внутренними торцами кольцевых накладок. В пластине, образующей опережающую - при вращении колеса - боковую поверхности, на участке ее примыкания к телу колеса, выполнено сквозное окно, ширина которого равна ширине этой пластины, а высота окна равна высоте нерабочего участка боковой поверхности зуба, расчетного для данного колеса. Величина зазора между полкой Г-образного элемента и телом колеса соизмерима с высотой окна в первой пластине. Причем полка элемента, ориентированная в сторону тела колеса, выполнена эквидистантной первой пластине.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: фрагмент зубчатого колеса - вид с торца (фиг. 1) и тот же фрагмент - вид сбоку (фиг. 2).
На чертеже показаны: тело 1 зубчатого колеса; кольцевые накладки 2 и 3; окружность 4 вершин зубчатого венца; внутренняя окружность 5 кольцевых накладок; окружность 6 оснований зубчатого венца; пластины 7 и 10; наружные поверхности пластин (7 и 10) - боковые поверхности 8 и 11 зубьев; сквозное окно 9; Г-образный элемент 12; полки 13 и 15 элемента (12); полость 16 зуба; величина с нерабочего участка боковой поверхности расчетного зуба колеса; зазор 14; размер Δ зазора (14); размер h зазора между Г-образным элементом (12) и телом (1) колеса; направление вращения ω колеса.
Зубчатое колесо содержит тело 1, пару кольцевых накладок 2 и 3, укрепленных на торцах тела колеса, наружный диаметр которых равен диаметру окружности вершин 4 зубчатого венца колеса, а диаметр их внутренней окружности - 5 меньше диаметра окружности 6 оснований зубчатого венца, и зубчатый венец, выполненный из полых зубьев. Каждый зуб выполнен из пары изогнутых пластин, образующих боковые поверхности зубьев и закрепленных между внутренними торцами кольцевых накладок (2 и 3). В одной пластине - 7, образующей опережающую - при вращении (ω) колеса - боковую поверхность 8 зуба, на участке ее примыкания к телу (1) колеса, выполнено сквозное окно 9; ширина этого окна равна ширине пластины (7) - ширине зубчатого венца колеса; а высота этого окна равна высоте нерабочего участка с боковой поверхности (8) зуба, расчетного для данного колеса. Вторая пластина - 10, образующая отстающую боковую поверхность 11 зуба, снабжена Г-образным элементом 12 шириной, равной ширине этой пластины. Одна полка - 13 этого элемента закреплена на пластине 10 в районе окружности вершин 4 зубчатого венца, с образованием зазора 14 размером Δ между Г-образным элементом и пластиной 7. А другая полка - 15 этого элемента ориентирована в сторону тела 1 колеса, с образование зазора h относительно тела, а величина этого зазора соизмерима с высотой с окна 9 в первой пластине (7). А сама эта полка выполнена эквидистантно пластине 7.
При работе колеса в передаче, зубья колеса периодически погружаются в жидкий смазочный материал масляной ванны. При этом этот смазочный материал, через зазоры 14 в области вершин зубьев, заливается вовнутрь полостей 16 зубьев, заполняя их. При дальнейшем проворачивании колеса, зубья перемещаются вверх, проходят верхнюю точку на окружности колеса и подходят к зоне зацепления парных колес, нуждающейся в смазывании, сверху. При перемещении зубьев, и в процессе их переворачивания вершинами вверх, смазочный материал из полостей 16 зубьев вытекает (через сквозное окно 9). При этом смазочный материал попадает в ванны, образованные боковыми поверхностями 8 и 11 соседних зубьев и внутренними торцами кольцевых накладок 2 и 3 (в областях впадин зубьев). При этом смазываются отстающие боковые поверхности 11 зубьев (наружные поверхности пластин 10, которые являются рабочими и участвуют в зацеплении с зубьями парного колеса.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет образовывать участки объемов полостей зубьев, заполняемых смазочным материалом, достаточными для захватывания ими достаточного количества смазочного материала, идущего на смазывание трущихся поверхностей зубьев. Кроме того, выполнение сквозных выливных окон (по всей ширине зубьев) вместо совокупности сквозных отверстий, служащих для опорожнения полостей зубьев, заполненных смазочным материалом, позволяет опорожнять полости зубьев своевременно, до подхода зубьев к зоне зацепления с зубьями парного зубчатого колеса. А выполнение высоты этих окон, равной высоте нерабочих участков боковых поверхностей зубьев, учитывает то, что эти участки в зацеплении не участвуют и зубьями парного колеса не перекрываются. А выполнение полок Г-образных элементов, обращенных в сторону тела колеса и образующих области полостей полых зубьев, заполняемые смазочным материалом, эквидистантными криволинейным пластинам, образующим боковые поверхности зубьев, позволяет образовывать эти области полостей максимального объема, и, следовательно, захватывать этими областями полостей максимально возможное количество смазочного материала. Все это повышает качество смазывания зубьев колеса.