Результат интеллектуальной деятельности: ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в тихоходных зубчатых передачах с крупномодульными зубчатыми колесами, смазываемыми жидкими смазочными материалами методом погружения.

Известно зубчатое колесо, содержащего тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках тела колеса, прилегающих к зубчатому венцу (см. патент США №3861231, кл. 74-410, 1976 г.).

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что его зубья выполняются монолитными, что требует для их изготовления достаточно большого количества дефицитного материала, в то время как для непосредственно самой работы зубьев требуются только их боковые поверхности, посредством которых зубья сопрягаются в передаче с зубьями парного зубчатого колеса. Кроме того, жидкий смазочный материал, захваченный боковыми (трущимися) поверхностями зубьев, нуждающимися в смазывании, из масляной ванны при смазывании зубчатой передачи методом погружения в процессе поворота колеса и перемещении зубьев из масляной ванны в зону зацепления с зубьями парного зубчатого колеса стекает с этих поверхностей; и в зону зацепления поступает недостаточное количество смазочного материала, что интенсифицирует процесс изнашивания сопряженных зубьев парных зубчатых колес.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2536286, кл. F16H 55/10, F16H 55/17, F16H 57/04, опубл. 20.12.2014 г., бюл. №35. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках тела, прилегающих к зубчатому венцу. Каждый зуб выполнен полым, состоящим из пары пластин, изогнутых по профилю зуба, расчетного для данного колеса. Пластина, являющаяся стекающей по ходу вращения колеса, снабжена Г-образным элементом шириной, равной ширине зубчатого венца; одна полка элемента закреплена на этой пластине в районе окружности вершин зубчатого венца с образованием зазора между элементом и второй пластиной; другая его полка ориентирована в сторону окружности впадин зубьев зубчатого венца, с образованием зазора относительно нее; в другой пластине, на участке примыкания ее к телу колеса, вдоль ширины зубчатого венца выполнены сквозные отверстия.

Недостаток прототипа состоит в сложности изготовления его зубьев, т.к. каждый выполнен из двух половин, а также в нерациональном расходовании материала, идущего на изготовление боковых поверхностей зубьев, т.к. часть этих поверхностей работает в режиме двух парного зацепления, когда нагрузка на эти поверхности равна половине максимальной, действующей на боковые поверхности.

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

Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с полыми зубьями, выполненными из пластин, изогнутых по наружному профилю зубьев с образованием в их набегающих боковых поверхностях сквозных отверстий в местах примыкания этих поверхностей к телу колеса, и пары кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках тела колеса, примыкающих к зубчатому венцу. Внутри каждого зуба, с зазором относительно его набегающей боковой поверхности и эквидистантно ей, расположена перемычка, укрепленная на внутренней стороне вершины зуба и внутренних поверхностях кольцевых накладок, с образованием зазора между ней и телом колеса. Причем каждый зуб выполнен из одной пластины. А в области вершины зуба в кольцевых накладках выполнены сквозные отверстия на участках между внутренней стороной боковой набегающей поверхности и перемычкой.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фрагмент зубчатого колеса - вид с торца в разрезе (фиг. 1), и то же колесо - вид сбоку в разрезе (фиг. 2).

На чертежах показаны: тело 1; зубья (пластины) 2; набегающая боковая поверхность 3; вершины 4; отстающая боковая поверхность 5; кольцевые накладки 6 и 7; наружный периметр 8 накладок; внутренний периметр 9 накладок; окружность оснований 10 зубчатого колеса; перемычка 11; полость 12; сквозные отверстия 13; зазоры C₁, С₂, С₃, направление вращения ω колеса.

Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2, каждый зуб выполнен из одной пластины, изогнутой по наружному профилю расчетного для данного колеса зуба, с образованием его набегающей боковой поверхности 3, вершины 4 и отстающей боковой поверхности 5. На торцах зубьев и участках торцов тела 1, прилегающих к зубчатому венцу, укреплена пара кольцевых накладок 6 и 7. Окружность наружного периметра 8 накладок имеет диаметр, равный диаметру окружности вершин зубчатого венца; окружность внутреннего периметра накладок 9 имеет диаметр, меньший диаметра окружности оснований 10 зубчатого венца. Внутри каждого зуба с зазором C₁ относительно набегающей боковой поверхности 3 и эквидистантно ей расположена перемычка 11, укрепленная на внутренней стороне вершины 4 и внутренних поверхностях накладок 6 и 7, с образованием зазора С₂ между ней и телом 1 колеса. Внутренние поверхности вершины 4, отстающей боковой поверхности 5, внутренние поверхности кольцевых накладок 6 и 7 и перемычки 11 образуют полость 12. В набегающей боковой поверхности 3, в месте примыкания ее к телу 1 колеса, выполнено сквозное отверстие в виде зазора величиной С₃ между поверхностью 3 и телом 1 колеса. А в области вершины 4 зуба 2 в кольцевых накладках 6 и 7, на участках между набегающей боковой поверхностью 3 и перемычкой 11 (в области зазора C₁) выполнены сквозные отверстия 13.

При работе колеса со смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения, его зубчатый венец постоянно погружен в жидкий смазочный материал. При вращении (ω) колеса все зубья 2 колеса поочередно погружаются в масляную ванну с жидким смазочным материалом, при этом зубья ориентированы своими вершинами 4 вниз по вертикали. При этом происходит заполнение полостей 12 зубьев 2 смазочным материалом через сквозные отверстия 13. Величина зазора С₂ задается большей, чем величина зазора С₃: это позволяет осуществлять заполнение полостей 12 зубьев 2 при неполном погружении зубьев в масляную ванну, кроме того, облегчается выход из наполняемых полостей 12 воздуха через зазоры С₃. При проворачивании (ω) колеса и выходе зубьев 2 из масляной ванны, зубья 2 переориентируются своими вершинами 4 вверх. При этом набранный полостями 12 жидкий смазочный материал вытесняет из этих полостей через зазоры С₃. Смазочный материал поступает во впадины зубчатого венца между соседними зубьями 2, смазывая боковые (трущиеся) поверхности этих зубьев. При этом смазочный материал удерживается во впадинах зубчатого венца в объемах, образованных боковыми поверхностями соседних зубьев и внутренними поверхностями кольцевых накладок 6 и 7; эти объемы выполняют функцию масляных ванн, в которые погружаются и зубья парного зубчатого колеса, смазываясь при этом.

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса более простая, т.к. каждый зуб выполнен из одной пластины. Кроме того, обеспечивается заполнение полостей зубьев при их неполном погружении в масляную ванну. Помимо этого, облегчается выход воздуха из заполняемых объемов зубьев и, следовательно, оптимизируется процесс заполнения зубьев смазочным материалом.