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 сопрягаются 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, смачивается 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, которые 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 происходит 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 происходит 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 прямоугольного отрезка полосы, прилегающего к колесу своим торцом под прямым углом; отрезок изогнут по дуге по направлению от масляной ванны вверх, с пересечением окружности впадин зубчатого венца не ниже точки пересечения этой окружности с горизонтальной линией симметрии колеса. А внешние концы скребков от окружности впадин зубчатого венца ориентированы радиально относительно колеса.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: зубчатая передача со смазочным устройством - общий вид (фиг. 1) и фрагмент смазываемого зубчатого колеса - вид сбоку (фиг. 2).

На чертеже показаны: масляная ванна 1; жидкий смазочный материал 2 с верхним уровнем ВУ; нижерасположенное смазываемое зубчатое колесо 3; вышерасположенное парное зубчатое колесо 4; тело 5 колеса; зубчатый венец 6 с зубьями 7; окружность 8 вершин радиусом R_в; окружность 9 впадин радиусом R_вп; торцы 10 колеса; скребки 11; глубина h₁ погружения колеса 3 в масляную ванну; расстояние h₂ от верхнего уровня ВУ смазочного материала 2 до скребков 11; окружность 12 радиусом R_y, описываемая точками соприкосновения торцов 10 колеса с верхним уровнем ВУ смазочного материала 2; величина перекрытия Δ₁ скребками 11 окружности 8; величина перекрытия Δ₂ скребками окружности 12; участки 13 внешних концов скребков 11; точка А пересечения скребков 11, окружности 9 и линии горизонтальной симметрии колеса 3; величина перекрытия Δ₂ внешними участками 13 скребков 11 окружности 8 вершин зубчатого венца 6; направление вращения ω 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. Колесо 3 имеет плоское тело 5 и зубчатый венец 6 с зубьями 7. Окружность вершин 8 зубчатого венца - радиусом R_в. Окружность впадин 9 зубчатого венца - радиусом R_вп. 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 10 пара скребков 11. Скребки укреплены неподвижно относительно вращающегося колеса выше (h₂) верхнего уровня ВУ смазочного материала 2 масляной ванны 1. Каждый скребок выполнен в виде прямоугольного отрезка полосы, прилегающего к колесу своим торцом под прямым углом; отрезок изогнут по дуге по направлению от масляной ванны 1 вверх с пересечением окружности 9 впадин зубчатого венца 6 в точке А пересечения этой окружности с горизонтальной линией симметрии колеса 3. Внутренние концы скребков 11 перекрывают Δ₁ окружность 12 радиусом R_y, описываемую точками соприкосновения торцов 10 колеса с верхним уровнем ВУ смазочного материала 2. Внешние концы 13 скребков 11 от точки А расположены радиально относительно колеса 3 и перекрывают окружность 8 вершин зубчатого венца 6 на величину Δ₂.

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 колеса 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 его в сторону зубчатого венца 5 колеса 3. Такое направление смазочного материала обуславливается действием центробежной силы, действующей на смазочный материал и изгибом скребков по дуге. Смазочный материал, подаваемый посредством скребков 9 к зубчатому венцу 5, снимается набегающими зубьями зубчатого венца колеса и подается этими зубьями в зону зацепления колеса 3 с парным зубчатым колесом 4. Тем самым обеспечивается восполнение количества смазочного материала, теряемого зубьями зубчатого венца колеса при перемещении его 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. Выполнение пересечения скребков 11 в точке Б с точкой пересечения окружности 9 впадин зубчатого венца с горизонтальной линией симметрии колеса 3 позволяет подводить скребками 11 смазочный материал с торцов 10 колеса 3 в область зубчатого венца 6 колеса 3, где вершины его зубьев переориентируются с нижнего положения в верхнее. В этой области зубья 7 захватывают смазочный материал своими боковыми поверхностями и направляют его во впадины зубчатого венца, не допуская стекания смазочного материала с вершин зубьев - обратно в масляную ванну; это позволяет удерживать смазочный материала в зоне зацепления зубьев. А выполнение концов 13 скребков 11 ориентированными радиально относительно колеса 3 позволяет оптимизировать съем смазочного материала со скребков зубьями 7 зубчатого венца 6 и перераспределять этот смазочный материал по боковыми поверхностям зубьев, улучшая их смазывание.

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