ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах.

Известно зубчатое колесо, содержащее тело со ступицей и зубчатый венец с зубьями, изготовленные из одной заготовки - см., например, «Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит.спец. техникумов. - М.: Высш. шк., 1984. - 336 с., ил.», стр.44.

Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что при его изготовлении из цельной заготовки на изготовление тела со ступицей используется тот же самый материал, что и на изготовление зубчатого венца - самого ответственного элемента зубчатого колеса, подвергающегося изнашиванию в процессе работы колеса и требующего изготовление его из износостойкого материала.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, у которого тело со ступицей изготавливаются отдельно от зубчатого венца, с последующей их сборкой в единое изделие, при этом при изготовлении тела со ступицей и изготовлении зубчатого венца можно использовать различные материалы - с разными техническими характеристиками и различной стомостью, что позволяет снизить расходы на изготовление колеса, не ухудшая его технические характеристики - см. «Производство зубчатых колес: Справочник / С.Н. Калашников, А.С. Калашников, Г.И. Коган и др.; Под общ. ред. Б.А. Тайца. - 3-е изд., перераб. и допол. - М.: Машиностроение, 1990. - 464 с.: ил.», стр.36.

Недостаток конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубья зубчатого венца изготавливаются монолитными, в то время как непосредственно для работы зубьев в передаче требуются только их боковые (рабочие) поверхности; а изготовление зубьев монолитными приводит к увеличению их материалоемкости и стоимости колеса в целом. Кроме того, зубья зубчатого венца расположены по периметру колеса; при этом корни зубьев укреплены по окружности этого тела и при работе колеса в передаче подвержены нагружению как балки, защемленные одним концом; при этом изгибающие моменты, испытываемые зубьями, увеличиваются с увеличением высоты зубьев.

Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и снижения издержек на его изготовление.

Для этого зубчатое колесо содержит тело в виде диска со ступицей и зубчатый венец, причем наружный диаметр диска равен окружности вершин зубчатого венца, зубчатый венец выполнен в виде профильного кольца из полосы шириной, равной ширине зубчатого венца, наружный профиль кольца идентичен профилю зубчатого венца, расчетного для данного колеса; кольцо одним своим торцом укреплено на торце диска, а на втором торце кольца укреплено плоское кольцо, наружный и внутренний диаметры которого равны соответствующим диаметрам профильного кольца.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: зубчатое колесо - вид с торца (фиг.1) и то же колесо - вид сбоку (фиг.2).

На чертежах показаны: диск 1 тела, ступица 2, зубчатый венец (профильное кольцо из полосы) 3, зубья 4 зубчатого венца, боковые (рабочие) поверхности 5 и 6 зубьев, плоское кольцо 7, ширина В зубчатого венца, толщина С полосы профильного кольца (зубчатого венца) 3, диаметр Д_в окружности вершин зубчатого венца, радиус R_вп окружности впадин зубчатого венца, радиус R внутренней окружности профильного кольца.

Зубчатый венец 3 колеса выполнен из полосы шириной В, равной ширине зубчатого венца, расчетного для данного колеса, образуя профильное кольцо с наружным диаметром, равным диаметру Д_в окружности вершин зубчатого венца, наружные выступы которого образуют зубья 4 венца. Одним своим торцом профильное кольцо (венец) 3 закреплено на торце диска 1 тела колеса, наружный диаметр диска равен диаметру окружности вершин (Д_в) зубчатого венца. На другом торце кольца 3 укреплено плоское кольцо 7 - в радиальной плоскости колеса. Кольцо 7 служит для придания большей жесткости зубчатому венцу 3.

При работе колеса в передаче оно воспринимает и передает нагрузки посредством боковых (рабочих) поверхностей 5 и 6 зубьев 4 зубчатого венца 3. Кольцо 7 добавляет жесткость зубчатому венцу. Тем самым обеспечивается необходимая прочность зубчатого венца.

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса имеет меньшую материалоемкость, при этом обеспечивается требуемая прочность зубчатого венца - особенно при крупномодульных и узких зубьях зубчатого венца. При этом снижаются издержки на изготовление колеса в целом.