Результат интеллектуальной деятельности: СМАЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах с картерным смазыванием методом погружения и расположением валов в вертикальной плоскости.

Известно смазочное устройство зубчатой передачи, содержащее масляную ванну с жидким смазочным материалом, в которую погружены смазываемые колеса передачи - см., например, Иосилевич Г.Б. и др. Прикладная механика. Для студентов втузов / Г.Б. Иосилевич, П. А. Лебедев, В.С. Стреляев. - М.: Машиностроение, 1985. - 576 с., ил., стр. 466.

Недостаток данной конструкции состоит в том, что при погружении зубчатых колес в ванну смачиваются жидким смазочным материалом не только боковые (рабочие) поверхности зубьев колеса, которые в работе колеса, сопрягаясь при его вращении с зубьями парного колеса, но и торцы колеса - торцы тела и торцы зубьев зубчатого венца; изначально, при погружении колеса в ванну без вращения, скачивается та часть поверхности колеса, которая погружена в ванну; при вращении колеса во время работы передачи эта смоченная часть перемещается по окружности колеса, при этом смазочный материал стекает с ранее смоченных участков поверхности колеса, смачивая остальные части торцов тела колеса площадь торцевых поверхностей колеса, погруженных в масляную ванну, может быть значительной. Так, например, глубина погружения тихоходного колеса в ванну может составлять 1/3 радиуса колеса, а этот радиус может быть немалым, особенно у колес большого диаметра. Колесо имеет две торцевые поверхности, таким образом, особенно у колес большого диаметра, суммарная площадь смачиваемых торцевых поверхностей, погруженных в ванну, может быть значительной. Вся эта смоченная поверхность, захватывая смазочный материал из ванны, при вращении колеса перемещает этот материал по направлению вращения смоченных поверхностей. Смазочный материал, захваченный из ванны и переносимый вращающимися торцами колеса, под действием силы тяжести стремится стечь с этих поверхностей обратно в ванну, смачивая при этом остальные части торцов колеса, в ванну не погружены. При вращении колеса происходит постоянное обновление слоя смазочного материала на торцах колеса, поэтому полностью стечь он с этих поверхностей не может. Таким образом, при вращении колеса на его торцевых поверхностях постоянно находится достаточно большое количество (слой) смазочного материала (тем больше, чем больше диаметр колеса). Этот смазочный материал контактирует с окружающим воздухом, вследствие чего происходят окисление этого материала и ухудшение его эксплуатационных свойств. Если зубчатая передача находится в незакрытом корпусе (редукторе), то такое окисление будет интенсивным, кроме того, в этом случае происходят запыление и загрязнение смазочного слоя. Все это ухудшает смазывание передачи.

В качестве прототипа взята конструкция смазочного устройства зубчатой передачи по патенту на изобретение РФ №2568632, кл. F16H 57/04, опубл. 20.11.2015 г. Бюл. №32. Сущность его состоит в том, что смазочное устройство зубчатой передачи с картерным смазыванием методом погружения и расположением валов в вертикальной плоскости содержит масляную ванну с жидким смазочным материалом, в которую погружены нижерасположенные смазываемые зубчатые колеса. Каждое это зубчатое колесо снабжено скребками, примыкающими к его торцам и укрепленными неподвижно относительно вращающегося колеса; скребки расположены со стороны выхода вращающегося колеса из масляной ванны, выше верхнего ее уровня, параллельно уровню, с перекрытием торцов колеса и окружностей, описываемых точками соприкосновения торцов колеса с верхним уровнем смазочного материала. Причем скребки в поперечном сечении имеют вид прямоугольного треугольника, нижние части скребков перпендикулярны торцам колеса, а верхние части скребков расположены под углом к этим торцам.

Недостаток прототипа состоит в том, что жидкий смазочный материал, захватываемый из масляной ванны зубьями смазываемого зубчатого колеса, нуждающимися в смазывании, в процессе поворота колеса стекает с этих зубьев, это приводит к тому, что в зону трения зубьев смазываемого колеса с зубьями сопряженного вышерасположенного зубчатого колеса попадает недостаточное количество смазочного материала, это интенсифицирует процесс изнашивания трущихся зубьев сопряженных колес. Такое стекание обусловлено ориентацией зубьев по вертикали - в процессе их выхода из смазочной ванны при повороте колеса - и под воздействием центробежных сил, действующих на смазочный материал при повороте колеса.

Изобретением решается задача повышения качества смазывания.

Для этого смазочное устройство зубчатой передачи содержит масляную ванну с жидким смазочным материалом, в которую погружены нижерасположенные смазываемые зубчатые колеса передачи. Каждое колесо со стороны своего выхода при вращении из масляной ванны снабжено парой скребков, симметрично прилегающих к его торцам, укрепленных неподвижно относительно вращающегося колеса, выше верхнего уровня смазочного материала ванны, с перекрытием торцов колеса и окружности, описываемой точками соприкосновения торцов вращающегося колеса с верхним уровнем смазочного материала. Причем каждый скребок выполнен в виде прямолинейного прямоугольного отрезка полосы, прилегающего к колесу своим торцом под острым углом между верхней плоскостью отрезка и торцом колеса. Скребки расположены вдоль торцов колеса под углом к горизонтали, а их внешние концы превышают по вертикали их внутренние концы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены: зубчатая передача со смазочным устройством - общий вид (фиг. 1), и фрагмент смазываемого зубчатого колеса - вид сбоку в сечении (фиг. 2).

На чертежах показано: масляная ванна 1; жидкий смазочный материал 2 с верхним уровнем ВУ; нижерасположенное (смазываемое) зубчатое колесо 3; парное зубчатое колесо 4; зубчатый венец 5; окружность 6 вершин зубчатого венца радиусов R_в; тело 7 колеса; торцы 8 колеса; скребки 9; окружность 10 радиусом R_у, описываемая при вращении (ω) колеса 3 точками соприкосновения торцов 8 колеса с верхним уровнем ВУ смазочного материала 2; глубина h₁ погружения смазываемого колеса в масляную ванну; расстояние h₂; величина перекрытия Δ₁ скребками 9 окружности 6; величина перекрытия Δ₂ скребками 9 окружности 10; угол α наклона скребков 9 вдоль торцов 8 колеса 3; верхние плоскости 11 скребков 9; нижние плоскости 12 скребков 9; угол β наклона скребков 9 к торцам 8 колеса; направление вращения ω колеса 3; направление движения V смазочного материала по торцам 8 колеса 3.

Смазочное устройство зубчатой передачи содержит масляную ванну 1 с жидким смазочным материалом 2, верхний уровень которого ВУ. В смазочный материал погружено (h₁) нижерасположенное смазываемое зубчатое колесо 3, находящееся в зацеплении с вышерасположенным парным зубчатым колесом 4. Зубчатый венец 5 колеса 3-е радиусом R_в окружности 6 его вершин. Тело 7 колеса - плоское, в виде диска. Со стороны выхода колеса 3, при его вращении ω, из масляной ванны 1 с жидким смазочным материалом 2, расположена, симметрично относительно колеса 3, с примыканием к его торцам 8, пара скребков 9. Скребки укреплены неподвижно относительно вращающегося колеса 3, выше (h₂) верхнего уровня ВУ смазочного материала 2 масляной ванны 1. Каждый скребок 9 выполнен в виде прямолинейного прямоугольного отрезка полосы, прилегающего к торцу 8 колеса своим торцом под прямым углом. Скребки расположены под острым углом α к горизонтали; внешние концы скребков перекрывающие (Δ₁) окружность 6 вершин зубчатого венца 5 колеса, превышают по вертикали их внутренние концы, перекрывающие (Δ₂) окружность, описываемую точками соприкосновения торцов 8 вращающегося колеса 3 с верхним уровнем ВУ смазочного материала 2 масляной ванны 1. Каждый скребок 9 выполнен в виде прямолинейного прямоугольного отрезка полосы, прилегающего к колесу своим торцом. Скребки расположены вдоль торцов 8 колеса под углом α к горизонтали. Внешние концы скребков 9 перекрывают окружность 6 на величину Δ₁, внутренние концы скребков 9 перекрывают окружность 10 радиусом R_у, описываемую точками соприкосновения торцами 8 колеса с верхним уровнем ВУ смазочного материала 2 - на величину Δ₂. Внешние концы скребков превышают по вертикали их внутренние концы. Скребки 9 расположены под углом к торцам 8 колеса, между их верхними плоскостями 11 и торцами 8 острый угол β.

При вращении ω колеса 3, погруженного (h₁) в смазочный материал 2 масляной ванны 1, этот смазочный материал захватывается зубьями зубчатого венца 5 колеса 3, нуждающимися в смазывании, а также - торцами 8 этого колеса, в смазывании не нуждающимися. В процессе проворачивания (ω) колеса 3 смазочный материал, захваченный зубьями колеса, стекает с боковых поверхностей зубьев, т.к. на этот смазочный материал действует центробежная сила, а также вследствие того, что после выхода из масляной ванны зубья зубчатого венца ориентированы вниз по вертикали, что облегчает стекание с них смазочного материала. Скребки 9, прилегающие к торцам 8 колеса 3, перехватывают смазочный материал, захваченный этими торцами из масляной ванны, и направляют смазочный материал в сторону зубчатого венца 5 колеса 3. Такое перемещение смазочного материала (в сторону зубчатого венца) обуславливается действием центробежной силы, действующей на смазочный материал, захваченный торцами 8 колеса, а также - наклоном скребков 9, ориентированным вдоль торцов 8 в сторону перемещения смазочного материала торцами 8. Смазочный материал, подаваемый посредством скребков 9 к зубчатому венцу 5, снимается набегающими зубьями зубчатого венца колеса и подается в зону зацепления колеса 3 с парным зубчатым колесом 4. Тем самым обеспечивается восполнение количества смазочного материала, теряемого зубьями при перемещении из масляной ванны, и обеспечение наличия требуемого количества смазочного материала на трущихся зубьях смазываемого колеса 3 (а также в зоне зацепления колеса 3 с колесом 4). Наклон скребков 9 под углом β относительно торцов 8 колеса способствует тому, что смазочный материал, попадающий на нижние поверхности (плоскости) скребков 9, не растекается по ним и не стекает с них обратно в масляную ванну, а удерживается на них адгезионными силами, и также подпирается снизу новыми порциями смазочного материала, подаваемого вращающимися торцами колеса. Это предотвращает потери смазочного материала со скребков и улучшает подачу смазочного материала в зону зубчатого венца колеса.

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция смазочного устройства позволяет обеспечить требуемое количество смазочного материала в зоне зацепления парных колес. Тем самым повышается качество смазывания.