ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах, смазываемых твердыми смазочными материалами порошкообразной дисперсной фазе.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Березовский Ю.Н. и др. Детали машин: Учебник для машиностроительных техникумов/Ю.Н. Березовский, Д.В. Чернилевский, М.С. Петров; под ред. Н.А. Бородина. – М.: Машиностроение, 1983. - 384 с., ил.», стр. 60, рис. 4.1, а.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что его зубья, в процессе работы колеса в передаче в режиме их нагружения, подвержены изгибающим нагрузкам, способным привести к излому зубьев.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту США №3861231, кл. 74-410, 1976 г. Сущность его состоит в том, что на торцах зубьев укреплена пара кольцевых накладок, связывающих зубья между собой и тем самым повышающих их изгибную прочность.
Недостаток прототипа состоит в том, что при смазывании колеса порошкообразным смазочным материалом этот материал накапливается в областях оснований впадин зубчатого венца, этому накоплению способствует наличие кольцевых накладок, перекрывающих торцы впадин зубчатого венца. Накопленный в этих областях смазочный материал уменьшает величину осевого зазора передачи, что может привести к заклиниванию сопряженных зубьев парных зубчатых колес и выходу этих колес из строя. Кроме того, конструкция прототипа не учитывает того, что при наличии кольцевых накладок, укрепленных на зубьях, эти зубья представляют собой аналог балки, защемленной с двух сторон: зубья укреплены со стороны накладок и со стороны тела колеса (своими основаниями), следовательно, по сравнению с зубьями без кольцевых накладок, при наличии накладок можно увеличить расстояние между креплениями зубьев (накладками и телом) и снизить расход материала, идущего на изготовление этого тела. И тем самым - снизить издержки на изготовление тела колеса и - колеса в целом.
Изобретением решается задача обеспечения надежной работы колеса при смазывании его порошкообразными смазочными материалами и снижения издержек на изготовление колеса.
Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев. Причем по окружности тела, в области оснований впадин зубчатого венца, по всей толщине тела выполнены радиально ориентированные вырезы. Боковые поверхности вырезов сопряжены с боковыми поверхностями зубьев, дно каждого выреза ориентировано перпендикулярно торцам тела. В участках тела - между соседними вырезами - выполнены сквозные отверстия прямоугольной формы в своем поперечном сечении, ориентированные параллельно торцам тела и перпендикулярно осям симметрии зубьев, под которыми они выполнены. Отверстия расположены симметрично относительно торцов тела, верх каждого отверстия совпадает в плане с окружностью оснований зубчатого венца, низ каждого отверстия сопряжен с дном соседних вырезов. А полости сквозных отверстий заполнены вставками, выполненными, например, из пластмассы.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: фрагмент зубчатого колеса с местным разрезом - вид с торца (фиг. 1), разрез этого фрагмента - вид сбоку (фиг. 2) и разрез этого фрагмента - вид с торца (фиг. 3).
в
о
1
2
На чертеже показаны: тело 1 зубчатого колеса, зубчатый венец с зубьями 2, кольцевые накладки 3 и 4, боковые поверхности 5 вырезов, боковые поверхности 6 зубьев, дно 7 выреза, сквозные отверстия 8, вставки 9; радиус окружности вершин зубчатого венца - R; радиус окружности оснований зубчатого венца - R; высота h зубьев; ширина а кольцевых накладок; глубина в вырезов; длина l боковых поверхностей зубьев; ширина C сквозных отверстий; толщина С перемычек между сквозными отверстиями.
в
о
o
1
2
Зубчатое колесо содержит тело 1 в виде диска и зубчатый венец с зубьями 2, на торцах которых укреплена пара кольцевых накладок 3 и 4. Радиус окружности вершин зубчатого венца - R, радиус окружности оснований зубчатого венца - R, высота зубьев - h, ширина кольцевых накладок - а. По окружности тела 1, в области оснований впадин зубчатого венца, по всей толщине диска тела 1, выполнены радиально ориентированные вырезы, глубина которых (в) одинакова по всей толщине диска тела 1. Боковые поверхности 5 вырезов ориентированы радиально и сопряжены с боковыми поверхностями 6 зубьев 2; длина боковых поверхностей зубьев - l. Поверхность дна 7 каждого выреза перпендикулярна торцам тела 1. В участках тела 1, расположенных под зубьями 2, между соседними вырезами, выполнен ряд сквозных отверстий 8, параллельных торцам тела 1 и перпендикулярных осям симметрии зубьев, под которыми они выполнены. Высота сквозных отверстий - в. Отверстия 8 выполнены симметрично относительно торцов тела 1. Верх каждого отверстия 8 сопряжен в плане с окружностью оснований зубчатого венца (радиусом R), низ каждого отверстия 8 сопряжен с дном 7 соседних вырезов в теле 1. Ширина каждого отверстия 8 - С, толщина перемычек тела 1 между этими отверстиями - С. А полости всех сквозных отверстий 8 заполнены вставками, выполненными, например, из пластмассы.
При работе колеса со смазыванием его трущихся боковых поверхностей 6 зубьев 2 порошкообразным смазочным материалом, например - аэрационным методом, порошкообразный смазочный материал, попадающий в область оснований впадин зубчатого венца (в область окружности оснований зубчатого венца), не накапливается в этой области, а перемещается, в частности под воздействием сопрягаемых зубьев парного зубчатого колеса - в область вырезов в теле колеса между основаниями зубьев 2, откуда он, ничем не удерживаемый, самоудаляется - за пределы поверхностей колеса. Установка выставок 9 в сквозных отверстиях 8 предотвращает попадание порошкового смазочного материала в эти отверстия.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса учитывает наличие кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и связывающих их вместе, повышая тем самым изгибную прочность зубьев: зубья в этом случае являются аналогом балки, защемленной с двух сторон - со стороны тела колеса и со стороны кольцевых накладок. Это позволяет изменить конструкцию тела колеса, уменьшив расход материала, идущего на изготовление этого тела - за счет выполнения вырезов и сквозных отверстий. Это снижает издержки на изготовление тела колеса и колеса в целом. При этом прочность колеса - его тела и его зубьев - не уменьшается. Кроме того, наличие вырезов в теле колеса (между зубьями) обеспечивает самоудаление порошкообразного смазочного материала из областей оснований впадин зубчатого венца, что позволяет предотвращать заклинивание сопряженных зубьев парных зубчатых колес.