ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к зубчатым передачам, и может быть использовано в тяжелонагруженных зубчатых колесах.
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.
Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что при работе колеса в тяжелонагруженном режиме, его зубья испытывают большие изгибающие моменты при зацеплении с сопряженным колесом; эти моменты создают большие напряжения в областях оснований зубьев, способствующие образованию трещин, которые могут привести к излому зубьев и выходу колеса из строя.
В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по А.С. СССР №1578406, кл. F16H 55/12, опубл. 15.07.90 г., Бюл. №26. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару торцевых кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев, причем накладки установлены с зазором относительно тела колеса, и внутренний диаметр накладок больше диаметра окружности впадин зубьев. Наличие зазоров между накладками и телом колеса позволяет производить промывку зоны зацепления зубьев при его работе со смазыванием жидкими смазочными материалами этими материалами; при этом удаляются из зоны зацепления продукты износа зубьев и оптимизируется режим охлаждения зубьев; кроме того, при больших скоростях вращения колеса предотвращается заклинивание смазочного материала в зоне зацепления зубьев и предотвращается угроза их поломки.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что торцевые накладки выполнены в виде колец, наружный и внутренний периметры которых представляют собой окружности; поэтому соседние зубья колеса соединены между собой фрагментами кольцевых накладок - дугообразными элементами. Т.е. зубья соединены элементами изогнутыми, в то время как накладки призваны передавать и воспринимать нагрузки, направленные по прямым линиями - от зуба к зубу; а изогнутые элементы в данном случае нерациональны, т.к. прямыми участками, соединяющими зубья, является лишь часть дугообразных накладок: участки накладок, примыкающие к внутреннему их периметру, являются вогнутыми, что ослабляет накладки, уменьшая их площадь, а участки накладок, примыкающие к их внешнему периметру, являются выпуклыми - нерабочими, что приводит к перерасходу материала накладок. Это проявляется тем больше, чем больше модуль зубьев колеса.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса.
Зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару торцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев с зазором относительно тела колеса, причем наружные и внутренние периметры накладок выполнены в виде ломаных линий с переломами на боковых поверхностях зубьев.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент зубчатого колеса - вид с его торца.
На чертеже показаны: тело 1 зубчатого колеса; зубчатый венец с зубьями 2; торцевые накладки 3 и 4, укрепленные на торцах зубьев; окружность 5 впадин зубьев; зазор h между телом колеса и торцевыми накладками; окружность 6 вершин зубьев; внутренний периметр 7 накладок; наружный периметр 8 накладок; боковые стороны 9 зубьев; точки 10 переломов линий внутреннего и наружного периметров накладок; сегмент 11, образованный наружным периметром 8 накладки и окружностью 6 вершин зубьев.
Работает данное зубчатое колесо следующим образом. Торцевые накладки 3 и 4, связывая между собой зубья колеса, придают им требуемую жесткость, повышая их изгибную прочность. При этом нагрузки между зубьями, действующие по кратчайшему расстоянию - по прямым, передаются участками накладок, расположенными между боковыми сторонами соседних зубьев и имеющих форму прямоугольников.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатых колес имеет участки торцевых накладок, связывающие соседние зубья зубчатого венца в форме прямоугольников - наиболее оптимальной для придания зубьям венца необходимой жесткости; при этом снижается материалоемкость самих накладок и зубчатого колеса в целом за счет исключения неработающих участков (11) накладок.