ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в тяжелонагруженных зубчатых передачах, работающих в режиме ударного нагружения.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело, зубчатый венец с зубьями и пару плоских кольцевых накладок, имеющих внутренний и наружный периметры в форме окружностей, и укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу; а наружный диаметр накладок равен диаметру окружности зубчатого венца, - см., например, патент на изобретение РФ №2488725, кл. F16Н 55/17, опубл. 27.07.2013 г., Бюл. №21. Накладки, связывающие между собой зубья колеса, повышают их взаимную жесткость и прочность, предотвращая изломы зубьев.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что накладки располагаются по всей высоте зубьев, в то время как опасными участками по изгибу являются ножки зубьев, особенно - при выполнении зубьев с поддержанием, когда толщина ножек уменьшается в направлении от основной (делительной) окружности колеса к окружности оснований зубьев. Выполнение же накладок такой ширины, когда они перекрывают зубья по всей их высоте, нецелесообразно: оно приводит к перерасходу материала, идущего на изготовление этих накладок (особенно - при колесах большего диаметра) и увеличивает издержки на их изготовление.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2545361, кл. F16Н 55/08, опубл. 27.03.2015 г., Бюл. №9. Сущность его состоит в том, что зубчатое колеса содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, имеющих внутренний и наружный профили в форме окружностей, и укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу; а наружный диаметр накладок равен диаметру начальной (делительной) окружности колеса. Кольцевые накладки, связывающие между собой зубья колеса, повышают их взаимную жесткость и изгибную прочность, препятствующую излому зубьев, особенно зубьев с подрезанием. А выполнение наружного диаметра накладок равным диаметру начальной (делительной) окружности колеса, позволяет оптимизировать ширину накладок и оптимизировать количество материала, идущего на изготовление этих накладок.
Недостаток прототипа состоит в том, что кольцевые накладки перекрывают ножки зубьев (с креплением на них), а головки зубьев свободны от накладок по всей своей высоте. Однако в случае ударного нагружения зубьев скрепление зубьев между собой только по высоте их ножек может быть недостаточным для обеспечения изломоустойчивости зубьев. В то же время перекрывать накладками зубья по всей их высоте (см. описание аналога) - нецелесообразно, т.к. при этом будет задана излишняя жесткость зубьев, приводящая к ударам по зубчатому венцу и колесу в целом.
Изобретением решается задача обеспечения демпфирования ударных нагрузок, действующих на зубья колеса в процессе его работы в передаче.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару плоских кольцевых накладок, имеющих внутренний и внешний периметры в форме окружностей, и укрепленных на торцах зубьев и участков торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу. Причем наружный диаметр накладок больше диаметра начальной (делительной) окружности колеса и меньше диаметра окружности вершин зубчатого венца.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент зубчатого колеса с местным разрезом по центральной плоскости вращения колеса - вид с торца.
д
в
o
вн
н
а
На чертеже показаны: тело 1, зубчатый венец с зубьями 2, плоские кольцевые накладки 3 и 4, радиус R делительной (начальной) окружности колеса, радиус R окружности вершин зубчатого венца, радиус R окружности оснований зубчатого венца, радиус R внутреннего периметра накладок, радиус R наружного периметра накладок, ширина  накладок, расстояние с между наружным периметром накладок и окружностью вершин зубчатого венца.
вн
н
н
a
Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 и пару плоских кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу. Внешние параметры накладок выполнены в форме окружностей - с внутренним радиусом R и наружным радиусом R. Ширина накладок - . Наружные периметры (радиусом R) обеих накладок расположены между окружностью вершин зубчатого венца и делительной (основной) окружностью колеса - на расстоянии с от окружности вершин зубчатого венца.
При работе зубчатого колеса в передаче, кольцевые накладки 3 и 4, связывающие между собой зубья колеса, повышают их жесткость и изгибную прочность. А отсутствие связи между накладками зубьев на участках их головок, прилегающих к их вершинам, позволяет демпфировать ударные нагрузки, действующие на зубья в процессе работы колеса. Величина с расстояния между внешним периметром накладок и окружностью вершин зубчатого венца задается опытным путем или путем расчетов с рассмотрением участков головок величиной с как балок с защемленным концом - с учетом величины ударных нагрузок, действующих на зубья колеса.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет не только снижать издержки на изготовление накладок (не выполняя их на участках зубьев по всей высоте зубьев), но также осуществлять демпфирование ударов, возникающих при работе колеса в передаче. Это повышает надежность работы колеса.