Зубчатое колесо

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 3(5D F 16 H 55/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 346УУQO/25-28 (22) 14,07.82 (46) 07.11.83. Бюл. Ф 4 1 (72) А. М. Красильников, В. Ф.Олесинский и В. М. Сидорин (71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт и Черноморское ордена Ленина морское пароходство (53) 621.831(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1(777290, кл. Р 16 Н 55/17, 1980.

2. Патент Германии Р 38560, кл. 47 В 23,1886. (прототин). (5" ) (57) ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, содержащее обод и венец, во впадине каждого зуба которого выполнена канавка переменной глубины по ширине венца, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения долговечности и снижения материалоемкости колеса, ширина канавки выполнена переменной, максимальной по окружностям венца меньшего радиуса на торцах, начало канавки от поверхности дна впадины зуба расположено в середине ширины венца или смещено к одному из его торцов на величину 0,7-0,9 ширины венца.

1 1052 7

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в силовых и кинематических зубчатых передачах.

Известны зубчатые коЛеса, по оси впадин каждого зуба на всей длине выполнена канавка с наклонными боковыми сторонами, образующими сужающийся к оси колеса профиль канавки(1) .

Недостатками указанных зубчатых 10 колес являются низкая долговечность, слабая демпфирующая способность и боль-. ,шая материалоемкость.

Низкая долговечность обусловлена высокими давлениями в граничных зонах 15 контактной поверхности зуба, что приводит к его быстрому износу и разрушению. Высокие давления, в свою очередь, связаны с большой жесткостью ториог;ix оконечностей зуба. 20

Слабая демпфирующая способность объясняется малой упругой податливо» стью зуба при нагружении, которая является обратной величиной жесткости. 25

Большая материалоемкость зубчатого колеса связана с малым объемом ка— навок на ободе колеса по впадинам зубьев.

Наиболее близким к предлагаемому является зубчатое колесо, содержащее обод и венец, во впадине каждого зуба которого выполнена канавка пере— менной глубины по ширине венца(2 .

Ширина канавки выполнена постоянной.

Недостатками известного, зубчатого колеса являются невысокая долговечность и большая материалоемкость.

Цель изобретения — повышение долго40 вечности и снижение материалоемкости колеса.

Указанная цель достигается тем, что в зубчатом колесе, содержащем обод и венец, во впадине каждого зу ба которого выполнена канавка переменной глубины по ширине венца, ширина канавки выполнена переменной, максимальной по окружностям венца меньшего радиуса на торцах, начало

50 канавки от поверхности, дна впадины зуба расположено в середине ширины венца или смещено к одному из

его торцов на величину 0,7-0,9 ширины венца.

На фиг. 1 показано зубчатое ко55 лесо, продольный разрез (крутящий момент Ик -подведен с двух сторон— по Мк/2 с каждой стороны); на фиг.266 2 то же, вид сбоку; на фиг.3 — зубчатое колесо, продольный разрез {крутящий момент Ик подведен с одной стороны1; на фиг.4 — то же, вид сбоку.

Зубчатое колесо установлено на ва- лу 1 ступицей 2. Проекции дна впадин обычных зубчатых колес на фиг.1 и 3 условно показаны штрихпунктирными линиями и. Высота h этих зубьев либо постоянна (цилиндрические колеса) либо изменяется в соответствии с формой начального тела (конические колеса).

У зубчатого колеса {фиг.1) канавка 0 по впадине зуба начинается от середины ее длины, т.е. в точке на поверхности дна впадины, удаленной на расстоянии Ь/2 от торца обода и плавно углубляется по мере приближения к торцу, где Ь вЂ” ширина обода, которая в данном случае равна ширине зубчатого венца.

Продольный профиль дна канавки образован плавной кривой с1 . Однако он может быть образован и прямыми линиями

Как показывают расчеты, в обычных (жестких} конструкциях зубчатых колес, находящихся в эксплуатации. максимальная глубина канавки у торца обода по условию прочности может достигать 0,5-1,0 его толщины В

Случай, когда максимальная глуби1 на канавки составляет 1/2 толщины 6 обода на его торце, отражен на фиг.1

И 3 штрихпунктирными образующими q а сами канавки соответственно обозначены U1.

Наименьшая переменная толщина Д S на торце образованного смежными канавками основаниями зуба, равная

0,01-0,5 толщины S его рабочего профиля,, достигается путем плавно увеличивающейся ширины канавки по мере ее углубления, начиная от ширины t дна впадины до максимальной ширины

I ! у торца обода.

С увеличением глубины канавки разница ее ширины gt = t - t уменьша1 ется и может стать равной нулю, т,е. стенки канавки могут оказатьея параллельными. В цилиндрических зубча-. тых колесах, выполненных на сплошных ппоских дисках постоянной толщины, стенки канавок могут даже сужаться в направлении к оси колеса.

Зубчатое колесо работает следуюшим образом.! 052

При передаче крутящего момента

М к от вала к ступице 2 участки. зубьев, прилежащие к торцам, в силу. повышенной податливости их оснований, приобретенной благодаря предлагаемому конструктивному решению,не в состоянии принять на себя значительную часть передаваемого момента;

Тогда вступят в работу соседние,более жесткие участки зубьев в глубине !О контакта

Таким образом, нагрузка, благоприятно перераспределяясь по длине контакта, не концентрируется у торцов, в результате чего повышается сопротивление зубьев усталости,следовательно, долговечность зубчатого, колеса. Кроме того, повышенная упругая податливость зубьев увеличивает их демпфирующую способность, что до- 20 .полнительно повышает долговечность . как самого колеса, так и других сборочных единиц системы, в которую оно входит.

За счет указанных факторов дол- 25 говечность зубчатого колеса предлагаемой конструкции повышается в 23 раза по отношению к выбранному прототипу и базовому объекту, а мас-. са, наоборот, уменьшается на 5-10Х в результате большего объема канавок в ободе копеса. Демпфирующая способность при этом повышается в 3-5 раз.

На фиг. 3 и 4 изображено аналогичное зубчатое колесо с теми же обозначениями элементов,чтои на фнг.1 и 2, е той лишь разницей,что для получения

7бб 4 наибольшего эффекта при одностороннем подводе крутящего момента к ко- i лесу от вала, начало канавок от поверхности дна впадины смещено от торI ца обода, расположенного на стороне .подвода крутящего момента Мк к колесу от вала, на величину, равную 0,70,9 .ширины Ь зубчатого венца..

Предлагаемая конструкция создана на базе. существующих обычных (жестких) конструкций зубчатых колес путем использования их прочностных резервов. Поэтому ее можно внедрять также на эксплуатирующихся зубчатых колесах в качестве их модернизации.

Указанные соотношения переменной глубины канавки и переменной толщины осйования зуба определены применительно к существующим конструкциям зубчатых колес без изменения их рабочих параметров, материала и габаритов и одновременно, исходя из основного принципа создания конструкции, нагрузка по контакту должна распределяться волной, начиная от предельно малой величины г граничной зоне кон— такта со стороны ее подвода к нему до максимальной в глубине контакта.

Проведенными исследованиями уста-новлено, что все существующие конструкции зубчатых колес могут быть модернизированы с использованием изобретения в пределах указанных соотно- . шений без потери работоспособности по причине снижения их статической прочности.!

052766

1052766

i052766

Составитель А. Верховский

Техред И.Костик Корректор А. Повх

Редактор А.Власенко

Под ис ное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8828/30 Тираж 925

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгтий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5