Зубчатое колесо

 

1. ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, состоящее из ступицы и венца, сопряженного со ступицей и вьшолненного многослойным с расположением слоев эквидистантно профилю зубьев-, а толщина части слоев переменна в направлении от ножек к вершинам зубьев, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения долговечности, все остальные слои также имеют переменную толщину в том же направлении. 2.Колесо по П.1, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения долговечности при выполнении колеса металлическим, наружный слой и внутренние слои выполнены из материалов с различной прокаливаемостью, меньшей у материала наружного слоя. 3.Колесо по П.1, отличающ е е с я тем, что по крайней мере (Л один слой выполнен в виде волокон с различной ударной вязкостью, больше у волокон, расположенных вдоль торцов венца.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5Ц4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2!) 3624639/25-28 (22) 21.07.83 (46) 07.10.85. Бюл. М 37 (72) О.В. Берестнев, Б.И. Медовар, В.Л. Басинюк, В.И. Моисеенко, А.В. Корзун, С.К. Скороходов, В.Я.Саенко, А.А. Сверчков, В.А. Коваленко, А.И. Сумин, В.И. Ус, Л.Б. Медовар .и В.Д. Дмитриев (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (53) 621 ° 833(088 ° 8) (5e) Патент Германии Ф 497082, кл. 47 В 23, 1930.

Авторское свидетельство СССР

У 1099157, кл. F 16 Н 55/17, 1982. (54)(57) 1. ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, состоящее из ступицы и венца, сопряженного со ступицей и выполненного многослойным с расположением слоев эквидис„„SU,, 1183759 А тантно профилю зубьев, а толщина части слоев переменна в направлении от ножек к вершинам зубьев, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения долговечности, все остальные слои также имеют переменную толщину в том же направлении.

2. Колесо по п. 1, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения долговечности при выполнении колеса металлическим, наружный слой и внутренние слои выполнены из материалов с различной прокаливаемостью, меньшей у материала наружного слоя.

3. Колесо по п.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что по крайней мере один слой выполнен в виде волокон с различной ударной вязкостью, большей у волокон, расположенных вдоль.торцов венца.

1 1183

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

Цель изобретения — повышение долговечности зубчатого колеса. 5

Положительный эффект достигается путем выполнения всех слоев многослойного в радиальном направлении зубчатого венца колеса переменными по толщине в направлении от ножек к головкам зубьев. В металлических колесах эффект повышается путем выполнения наружного и внутренних слоев из материалов с различной прокалива емостью. Положительный эффект усили- 15 вается при выполнении одного из слоев из волокон с различной ударной вязкостью в зонах торцов у середины осевой протяженности зубьев.

На фиг.1 показанаконст укция зуб 20 чатого колеса с радиальной слоистостью; на фиг. 2 — схема напряжений при изгибе зуба; на фиг. 3 — схема армирования зубьев волокнами в аксонометрии. 25

Зубчатое колесо с радиальной сло- истостью состоит из ступицы 1, промежуточного слоя 2 и многослойного зубчатого венца 3, имеющего наружный 4 и внутренние 5 слои (фиг. 1).

Толщина слоев 4 и 5 монотонно возрастает от ножки к головке зуба.

Армированное волокнами зубчатое колесо (фиг, 3) состоит из слоев, по крайней мере один из которых

35 содержит армирующие волокна 6, расположенные вдоль поверхности зубьев и сгруппированные в слой. Волокна 7, расположенные у торцов, выполнены из материала с повышенной ударной: вязкостью

При работе зубчатого колеса максимальные напряжения возникают в зо нах t и (1 (фиг. 2), причем возникающие микротрещины, приводящие к лави45 нообразному развитию трещины и поломке зуба в монолитном колесе, замедляют или прекращают свое развитие на границе слоев, обеспечивая значительное повьш ение его долговечности.

Толщина зуба по диаметру, на котором расположено опасное сечение зуба, 759 ориентировочно равна двум модулям.

Поэтому толщина слоев у ножки зуба, исключающая значительное снижение площади опасного сечения при появлении трещин, должно быть принято ориентировочно равным 0,05-0,1 модуля. При возникновении и развитии трещины в корпусном слое опасное сечение уменьшается на 2,5-5Х, что допустимо.

В металлических колесах наружные слои выполняются из материала с повышенной прокаливаемостью, из стали с содержанием углерода 1,0-1,27, что обеспечивает после закалки твердость поверхности HRC 59-62 без проведения цементации, являющейся сложной технологической операцией. Твердость наружной поверхности, ее износостойкость и прочностные характеристики лежат в более узком диапазоне значений, что способствует снижению рассеивания долговечности зубчатых колес и повышения его надежности.

Монотонно возрастающая к головке зуба толщина наружного слоя на диаметре длительной окружности имеет толщину 0,2-0,4 модуля, достаточную для обеспечения высокой износостойкости зубчатого колеса в пределах сохранности эвольвентного зацепления. При этом высокие износостойкие свойства сохраняются одинаковыми по толщине слоя, в отличие от снижающихся свойств при удалении от поверхности у цементируемых зубчатых колес. Это обеспечивает повышение износостойкости зубчатых металлических колес в 1,8-2 раза. Так как на переходной кривой следующий за наружным слой имеет твердость 30-45 HRC, т.е. обладает повышенной вязкостью, то в сочетании с эффективным гашением трещин выносливость зубьев при изгибном нагружении также возрастает в 2-2,5 раза.

При работе армированного волокнами зубчатого колеса с повышенной ударной вязкостью слоев в районе торцов, как правило, сосредотачиваются ударные нагрузки, обеспечивается повышение долговечности колеса.

1183759