САМОСМАЗЫВАЮЩАЯСЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА
SELF-LUBRICATING GEAR DRIVE

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к смазочным системам замкнутого типа, и может найти применение для смазывания высоконагруженных зубчатых передач и их подшипниковых опор в энергетическом, шахтном оборудовании, в приводах морских и речных судов, в редукторах и т.п.
Известно устройство для циркуляционного смазывания жидким смазочным материалом подшипников скольжения. Оно содержит плунжерный насос и кулачок, установленные на оси колесной пары. Насос включает подпружиненный плунжер и клапанную коробку. Система смазывания включает каналы всасывания и нагнетания, при этом канал нагнетания соединен с клапаном, ограничивающим величину давления смазочного материала, подаваемого в рабочую зону подшипников (реферат к изобретению РФ №2255253, F01М 1/12). Однако такое устройство невозможно встроить в конструктивную схему высоконагруженных шестеренных передач, чтобы создать масляный клин в зубчатом зацеплении и в подшипниковых опорах их валов.
Известен одноступенчатый вертикальный редуктор со сварным корпусом и косозубыми колесами, принятый за прототип. Смазка осуществляется самозахватом колесами масла из картера корпуса. Такая конструкция не позволяет создать масляный клин между зубом и впадиной колесной пары и не позволяет осуществить смазку его подшипниковых опор (В.А.Добровольский. Детали машин. Гос. издательство технической литературы УССР. Киев - 1954, стр.339, рис.413).
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания зубчатых передач, обладающих высокой нагрузочной способностью за счет эллиптического профиля зубьев и впадин сопрягаемых косозубых колес, замкнутой системой смазки колес и подшипниковых опор, осуществляемой колесной парой передачи, подающей масло под давлением в сопрягаемые элементы, создавая тем самым масляный клин между зубом и впадиной колес, а также между цапфой и отверстием опоры. За счет этого добиться повышения долговечности, нагрузочной способности и КПД передачи в целом.
Решение поставленной задачи достигается тем, что самосмазывающаяся зубчатая передача содержит корпус, смонтированные в подшипниковых опорах ведущий и ведомые валы и закрепленные на них косозубые колеса.
Отличительной особенностью заявленной зубчатой передачи является то, что зубья и впадины косозубых колес в нормальном сечении имеют эллиптический профиль с радиально расположенной большой осью, равной произведению малой оси эллипса на секонс угла наклона зубьев, она снабжена колодкой, охватывающей со стороны всасывающей полости сегментными выборками внешние поверхности колес, щекой, размещенной с торцевой стороны полости нагнетания между торцами колес и стенкой корпуса; в щеке и колодке по средней линии сопряжения колес размещены подпружиненные плунжеры; поршневые полости которых соединены входными отверстиями меньшего сечения с соответствующими полостями нагнетания; в валах выполнены осевые и соединяющиеся с ними радиальные каналы нагнетания, другими концами соединяющиеся с цапфовыми поверхностями валов, при этом поршневая полость плунжера щеки входным отверстием меньшего сечения соединена каналами с упомянутыми радиальными и осевыми каналами нагнетания.
Предложенное решение позволило создать самосмазывающуюся зубчатую передачу с системой смазки зубьев и подшипниковых опор замкнутого типа с подачей масла под давлением. Колесная пара с эллиптическим профилем зубьев захватывает масло из картера (нижней части корпуса), нагнетает его, тем самым образует масляный клин между контактными поверхностями, обеспечивает снижение коэффициента трения, повышение КПД и нагрузочной способности передачи.
На фиг.1 показана зубчатая передача с продольным разрезом корпуса; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - место I на фиг.2 с показом профиля зуба в торцевом сечении.
Самосмазывающаяся зубчатая передача содержит корпус 1, смонтированные на валах 2 и 3 косозубые с эллиптическим профилем зубьев ведущее 5 и ведомое 6 колеса. Со стороны всасывающей полости смонтирована колодка 7, которая своими сегментными выборками охватывает внешние поверхности колес 5 и 6, создавая зону избыточного давления. Со стороны полости нагнетания между торцами колес 5 и 6 и стенкой корпуса 1 смонтирована щека 8. В колодке 7 и щеке 8 по оси сопряжения колес размещены подпружиненные плунжеры 9 и 10. Поршневые полости обоих плунжеров, имеющие большее сечение, входными 9А и 10А отверстиями меньшего сечения соединены с соответствующими полостями нагнетания. В валах 2 и 3 выполнены осевые каналы 11 и 12, соединяющиеся с ними по краям радиальные каналы нагнетания 13, 14, 13А и 14А другими концами соединяющиеся с цапфовыми поверхностями сопряжения соответственно правых цапф 15 и 1 6, левых цапф 15А и 16А. Зубья и впадины косозубых колес в нормальном сечении имеют эллиптический профиль 4 с радиально расположенной большой осью, равной произведению малой оси эллипса на секонс угла наклона зубьев и равной радиусу R в торцевом сечении зубчатого зацепления.
1
2
Самосмазывающаяся зубчатая передача работает следующим образом. При вращении от внешнего источника ведущего колеса 5 в направлении стрелки W приводится во вращение ведомое колесо 6 в направлении стрелки W. От вращения колес жидкость (масло) затягивается во падины зубьев и переносится из полости всасывания в полость нагнетания, образуемую полостью плунжера 10, создавая избыточное давление, и через радиальные каналы 17 в щеке 8 нагнетается по каналам 13, 14, 11, 12, 13А, и 14А в подшипниковую полость цапф 15, 15А, 16 и 16А.
В связи с тем, что эллиптический профиль зубьев и впадин создает большую поверхность контакта, захватываемое зубьями масло выдавливается в осевом направлении и раздвигает колеса с валами в радиальном направлении на величину зазора в зацеплении и создает в системе колеса-опоры и сопрягаемых зубьев и впадин колес принудительный масляный клин. От избыточного давления масло попадает в поршневую полость плунжера 9 и за счет разности сечения входного 9А и поршневого отверстий создается усилие, заставляющее колодку 7 прижиматься к наружным поверхностям колес 5 и 6, причем чем больше будет давление в зоне входного отверстия 9А плунжера 9, тем плотнее будет прижиматься колодка 7 к наружным поверхностям колес 5 и 6.
Заявленное изобретение решает одну из сложнейших задач смазывания зубчатых зацеплений и их подшипниковых опор с принудительным созданием масляного клина в зонах контакта, причем это решается замкнутой системой самосмазывания, обеспечиваемую эллиптическим профилем зубьев и впадин колесной пары. Изобретение повышает нагрузочную способность, долговечность и КПД зубчатой передачи.