Зубчатое колесо

 

Использование: изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в планетарных редукторах транспортных средств и других механизмах. Сущность: зубчатое колесо содержит зубчатый венец 1, изготовленный из стали, микроструктура которой представляет собой безуглеродистый мартенсит с дисперсными интерметаллидными фазами. Зубчатый венец 1 соединен с ободом 2, изготовленным из стали перлитного класса. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 16 Н 1/28, 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 4

О о

Фиг 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4911349/28 (22) 29,12.90 (46) 23.10.92. Бюл, N 39 (71) Производственное объединение "Днепротяжмаш" (72) В.B.Êàóðîâ (56) Авторское свидетельство СССР

N 1030603, кл. F 16 Н 1/28, 1981.

Сироткин З.Л. и др. Автомобили-самосвалы и автомобили-тягачи БеЛАЗ, — М.:

Транспорт, 1973, с.134, фиг.87.

„„SU „„1770641 А1 (54) ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО (57) Использование: изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в планетарных редукторах транспортных средств и других механизмах.

Сущность: зубчатое колесо содержит зубчатый венец 1, изготовленный из стали, микроструктура которой представляет собой безуглеродистый мартенсит с дисперсными интерметаллидными фазами. Зубчатый венец 1 соединен с ободом 2, изготовленным из стали перлитного класса. 2 ил.

1770641

20

30

55

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в редукторах и других механизмах, Известно зубчатое колесо, содержащее обод и зубчатый венец с различной микроструктурой стали, причем обод имеет троститно-мартенситную структуру. а зубчатый венец — перлитно-сорбитную структуру (авт,св.СССР N 10306ОЗ, кл. F, 16 Н 1/28, 1981), Недостатком иэвастндгц,решения является низкая йрочность зубьев, имеющих перлитно-сорбитную микроструктуру.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является зубчатое колесо, принятое за прототип, содержащее зубчатый венец, имеющий троститно-мартенситную микроструктуру и обод с перлитно-сорбитной структурой (Сироткин З.Л, и др, Автомобили-самосвалы и автомобилитягачи Белаз, М„1973, с.134, фиг.87).

Недостатком прототипа является коробление зубьев при термообработке, появление микротрещин во впадинах зубьев и связанное с этим резкое снижение усталостной прочности зубьев.

Цель изобретения — повышение нагрузочной способности колеса.

Цель достигается тем, что зубчатый венец имеет микроструктуру безуглеродистого мартен сита с включениями из дисперсных интерметаллидных фаз.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое зубчатое колесо отличается новым сочетанием микроструктур в паре обод — зубчатый венец, которое создает преимущества перед прототипом, заключающиеся в повышенной прочности сердцевины зубьев (HRC 45-60 вместо HRC 25-30 в прототипе), хорошей свариваемости обода с зубчатым венцом, низкой деформативности при окончательной термообработке — старении зубчатого венца, Таким образом, заявляемое зубчатое колесо соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого зубчатого колеса с другими техническими решениями в данной области техники показало, что в зубчатых колесах с различной микроструктурой обода и зубчатого венца, стали с безуглеродистым мартенситом и включенными дисперсными интерметаллидными фазами не применялись в качестве материала зубчатого венца, Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлен разрез зубчатого колеса с зубчатым венцом внутреннего зацепления; на фиг.2 — с зубчатым венцом внутреннего зацепления, Зубчатое колесо содержит зубчатый венец 1, изготовленный из стали, микроструктура которой представляет собой безуглеродистый мартенсит с дисперсными интерметаллидными фазами. Зубчатый венец 1 соединен с ободом 2, изготовленным из перлитной стали.

Зубчатое колесо работает следующим образом.

Силы в зацеплении создают напряженное состояние в области контакта, в корне зуба и тонкостенном теле венца. Повышение величины твердости и других механических свойств безуглеродистого мартенсита с интерметаллидной фазой обеспечивает повышение нагрузочной способности зубчатого венца.

Обод обеспечивает связь зубчатого венца с деталями, передающими крутящий момент к исполнительному механизму, и одновременно повышает геометрическую точность зубчатого венца в нагруженном состоя нии.

Примером реализации изобретения является зубчатое колесо редуктора типа 2

ЦДН-630. Зубчатый венец выполнен из стали ОЗХ15Н5ДТ-LU (ЭП 410 У-Ш) по техническим условиям ТУ 14-2-2126-77.

Зубчатый венец наружным диаметром

D> = 1050 мм и внутренним диаметром d =

=940 мм был нарезан червячной фрезой с двухлинейным зацеплением. Новикова модуль m = 11,22 мм. Обработка производилась после закалки заготовки с температурой 1150 С. Обод колеса выполнен из стали 09 Г2С по ГОСТ 1050-74. После приработки зубьев в редукторе зубчатый венец подвергся нагреву до 500 С с выдержкой 2 ч до упрочнения зубьев до твердости

HPC 40. Нагрузочная способность редуктора увеличилась с (Tm) = 71 к Н.м до (Tm) = 160 кН м, За базовое изделие принят серийный редуктор ЦДН-630 с улучшенными зубчатыми колесами из стали 4Р ФЛ ГОСТ 977-75 с твердостью рабочих поверхностей 240 HB.

Объем выпуска редукторов ЦДН-630 на ПО

"Днепротяжмаш" составляет А = 300 шт. в год.

Годовой экономический эффект от полного перехода на выпуск редукторов 2ЦДН630 с зубчатыми колесами по данному ,изобретению:

-> (Bí Pe+Еи+ЛИ вЂ” Еи AK б Ри + Еи Ри + Еи. где Ць,н — цена базового и нового изделия

Ць = 4500 руб., Цн = 6000 руб., 1770641

Составитель Е.Черноус

Техред M. Mo ð ãå H Tàë

Корректор П.Гереши

Редактор М.Кузнецова

Заказ 3727 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

В„(ь — коэффициент учета роста производительности, который для редукторов равен отношению нагрузочной способности нового и базового редуктора.

Вн Tm н 160 — = — = 2,25.

Вб (б 71

Значения остальных величин, входящих в формулу, считаем одинаковыми для новой и базовой конструкции, тогда

Э = (4500-2,25 — 6000)-300 = 1,2 млн.py! .

Составное зубчатое колесо (фиг.1) содержит венец 1, обод 2.

Благодаря выполнению зубьев из листового материала, предлагаемое, зубчатое колесо имеет массу зубчатого венца,в десятки раз меньшую, чем прототип со сплошными зубьями. Конструкция профильного элемента иэ двухслойной стали обеспечивает поьышение износостойкости зубьев в сочетании с технологичностью конструкции.

Выполнение стенок отбортованными обес5 печивает еще большее снижение массы и момента инерции колеса, Формула изобретения

Зубчатое колесо, содержащее обод и

10 зубчатый венец, имеющие различную микроструктуру стали, причем обод имеет перлитно-сорбитную структуру, отл и ч а ю щеес я тем, что, с целью повышения нагрузочной способности, зубчатый венец имеет микро15 структуру безуглеродистого мартенсита с включениями из дисперсных интерметалл идн ых фаз.