Зубчатое колесо



Зубчатое колесо
Зубчатое колесо
Зубчатое колесо

 


Владельцы патента RU 2486392:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (RU)

Изобретение относится к средствам и способам снижения вибрации, шума и колебаний зубчатых передач различного оборудования, машин, агрегатов, механизмов, насосов, турбокомпрессоров, редукторов, мультипликаторов, многоступенчатых коробок передач, колес рельсового транспорта. Зубчатое колесо состоит из обода (2) с зубьями и диска (1) со ступицей (3) и разделено равномерно по окружности кольцевым зазором, в котором равномерно по окружности вставлены упругие элементы (4) в виде сплошных цилиндрических вставок. С обеих сторон диска между ступицей (3) и ободом (2) зубчатого колеса установлены дополнительные упругодемпфирующие элементы (5) с шайбами (6) в виде колец. Крепежные средства (7, 8) выполнены с тарельчатыми пружинами (9) и размещены по окружности с радиальным зазором в средней части диска между упругими элементами, которые фиксированы в осевом направлении дополнительными упругодемпфирующими элементами. Изобретение направлено на снижение шума, вибрации, колебаний и повышение эксплуатационной надежности двигателя внутреннего сгорания, а также другого оборудования и их элементов. 3 ил.

 

Изобретение относится к средствам и способам снижения вибрации, шума и колебаний зубчатых передач различного оборудования, машин, агрегатов, механизмов, насосов, турбокомпрессоров, редукторов, мультипликаторов, многоступенчатых коробок передач, колес рельсового транспорта.

Известно зубчатое колесо - патент Швейцарии СН №283866, кл. F16H 55/14 [1], состоящее из обода с зубьями и диска со ступицей, разделенных равномерно по окружности кольцевым зазором, в котором равномерно по окружности вставлены упругие элементы в виде пальцев и резины.

Существенные недостатки известного зубчатого колеса [1]

1. Недопустимые угловые деформации зубчатого зацепления относительно ступицы, т.е. нарушение нормальной работы, например, газораспределительной системы, обеспечивающей открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, а также угла опережения подачи топлива в цилиндр при строго регулированных значениях, согласованных с углом поворота коленчатого вала и положением поршня, а также других элементов двигателя.

2. Неработоспособность в условиях высоких температур (при повышении температуры резины увеличивается скорость релаксации и ползучесть, а коэффициент демпфирования уменьшается [2]-45, 47-65, 136.

3. Неработоспособность при воздействии агрессивных сред (воды, масла, топлива, облучения и т.д.) и быстрое старение резины [2].

4. Саморазогрев резины (резина при знакопеременной нагрузке является источником тепла, если равновесие между выделенным теплом не устанавливается, то температура будет расти до недопустимого уровня) [2].

Известно также зубчатое колесо - заявка на изобретение №95111184 [3], состоящее из диска, обода с зубьями и ступицы, разделенных по середине диска кольцевым зазорам. То есть зубчатое колесо выполнено составным из наружной и внутренней частей, между которыми устанавливается вибродемпфирующая вставка из неметаллического материала в качестве виброакустического барьера (прототип).

Вибродемпфирующие вставки выполнены в виде цилиндрических втулок или шайб, через которые с помощью крепежных средств осуществляется соединение двух частей колеса с образованием единого узла.

Существенные недостатки зубчатого колеса [3]

1. Ограниченные возможности упругой деформации вставок (втулок) из-за ее тонкостенности. Увеличение толщины стенки вставок (втулок) возможно при уменьшении диаметра болта или увеличения их наружного диаметра. Однако уменьшение диаметра приведет к снижению коэффициента запаса прочности, а увеличению наружного диаметра препятствуют с одной стороны обод, а с другой - ступица колеса.

2. Недостаточное демпфирование вставок (втулок), которое обосновано не только ее тонкостенностью, но главным образом отсутствием дополнительных демпфирующих средств.

Указанные недостатки приводят не только к ухудшению эксплуатационной надежности двигателя, но и к аварийному состоянию.

Предлагаемое изобретение направлено на усовершенствование зубчатых колес, а именно на снижение шума, вибрации, колебаний и повышение эксплуатационной надежности двигателя внутреннего сгорания, а также другого оборудования и их элементов.

Это достигается за счет того, что

зубчатое колесо, диск которого выполнен составным из двух частей - наружной, состоящей из обода с зубьями, и внутренней - ступицы, разделенных кольцевым зазором по окружности в средней части диска, и содержащее упругие элементы и крепежные средства в отверстиях по окружности диска, согласно изобретению,

- упругие элементы выполнены в виде сплошных цилиндрических вставок, которые установлены между наружной и внутренней частями зубчатого колеса;

- зубчатое колесо содержит дополнительные упругодемпфирующие элементы с шайбами в виде колец, установленных с обеих сторон диска между ступицей и ободом колеса;

- крепежные средства выполнены с тарельчатыми пружинами и размещены по окружности с радиальным зазором в средней части диска между упругими элементами, при этом упругие элементы фиксированы в осевом направлении дополнительными упругодемпфирующими элементами.

В качестве материала упругого сплошные цилиндрического элемента - вставки и вибродемпфирующего элемента может быть, например, упругодемпфирующий металловолоконный элемент из прессованной проволоки, так называемая путанка или металлическая «резина» (МР) [2]-115, [4]-39-43 или из полимерного композиционного материала на основе, например, углепластиковых, стеклопластиковых, боросодержащих или других высокопрочных нитей, волокон.

Техническое решение поясняется чертежами, где представлены на фиг.1 диск 1 с ободом и зубьями 2, диск со ступицей 3, разделенные равномерно по окружности кольцевым зазором «В» и отверстиями «С», «D», на фиг.2 - общий вид зубчатого колеса в сборе, а на фиг.3 - его поперечный разрез.

На фиг.2-3 обозначены: 4 - упругие элементы, выполненные в виде сплошных цилиндрических вставок; 5 - дополнительные упругодемпфирующие элементы с наружными шайбами 6 в виде колец, установленные с обеих сторон диска 1 между ступицей 3 и ободом 2 колеса; 7, 8 - крепежные средства; 9 - тарельчатые пружины.

Средство - упругий элемент - в качестве виброакустического барьера выполнено в виде сплошных цилиндрических вставок 4 из вибродемпфирующего, нейтрального от воздействия высоких температур, масла, топлива, воды, облучения, а также агрессивных сред материала.

Сплошные цилиндрические вставки 4 (фиг.2, 3) установлены в отверстия «С» (фиг.1). При этом в промежутках зазоры сохраняются.

Крепежные средства 7, 8 с тарельчатыми пружинами 9 (фиг.2, 3) размещены по окружности в отверстиях «D» (фиг.1) с радиальным зазором «Е» в средней части диска 1 (фиг.2, 3).

Упругие элементы 4 (фиг.2, 3) фиксированы в осевом направлении дополнительными упругодемпфирующими элементами 5.

Зубчатое колесо работает следующим образом.

Низкочастотные колебания в зубчатых колесах передач возникают в результате неравномерности нагрузок, дисбаланса вращающихся масс, сочетания этих ошибок в колесах и шестернях, а также вследствие перекоса осей. К низкочастотным возбуждениям системы приводит действие местных накопленных и единичных ошибок на профиле зуба, расположение которых по обороту колеса носит случайный характер. Значительные колебания вызывают также неравномерность работы двигателя.

Наличие в зубчатых передачах значительного числа возмущающих сил ударного характера обуславливает интенсивные резонансные крутильные, поперечные и осевые колебания колес и шестерен передач, а также изгибные колебания деталей, например картера.

За счет упругих знакопеременных пространственных деформаций упругих сплошных цилиндрических вставок 4 (фиг.2, 3) при одновременной деформации и трении дополнительных упругодемпфирующих элементов 5 с соответствующими поверхностями диска 1 обеспечивают бесшумность в работе, низкую вибрационную активность, работу без возникновения крутильных, изгибных и осевых колебаний. Сила трения между диском 1 и упругодемпфирующими элементами 5 регулируется тарельчатыми пружинами 9.

Из представленной фиг.1 видно, что зубчатое колесо можно изготовить путем использования существующих в эксплуатации без особых затрат. Кроме того, учитывая, что диск колеса часто выполняется с отверстиями, их можно использовать для размещения упругих вставок.

Заданные характеристики предложенного зубчатого колеса по сравнению с прототипом, как следствие, способствуют повышению также надежности и увеличению срока их службы.

Идея технического решения, как отмечено выше, может быть успешно использована и в других устройствах, например в колесах вагонов метрополитена, трамваев, вагонов и другого рельсового транспорта для обеспечения их бесшумности, комфортности пассажиров, снижения вибрационной активности, увеличения надежности, срока службы.

Таким образом, какие-либо другие технические решения с указанными особенностями и отличительными признаками неизвестны.

Источники информации

1. Патент Швейцарии СН №283866, кл. F16H 55/14. 1952 г.

2. Ионов А.В. Средства снижения вибрации и шума на судах. - СПб.: ЦНИИ им. А.Н.Крылова, 2000. - 348 с.(с.45, 47-65, 136).

3. Заявка на изобретение 95111184. Дата публикации 20.04.1997. Зубчатое колесо (прототип).

4. Минасян М.А. Амортизация судовых механизмов, приборов и аппаратуры тросовыми и комбинированными виброизоляторами // Судостроение. 2004. №1 с.39-43.

Зубчатое колесо, диск которого выполнен составным из двух частей - наружной, состоящей из обода с зубьями, и внутренней - ступицы, разделенных кольцевым зазором по окружности в средней части диска, содержащее упругие элементы и крепежные средства в отверстиях по окружности диска, отличающееся тем, что зубчатое колесо снабжено дополнительными упругодемпфирующими элементами с шайбами в виде колец, установленными с обеих сторон диска между ступицей и ободом колеса с возможностью фиксации упругих элементов в осевом направлении, крепежные средства выполнены с тарельчатыми пружинами и размещены по окружности с радиальным зазором в средней части диска между упругими элементами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к амортизатору колеса, в частности к амортизатору колеса мотоцикла. .

Изобретение относится к области часовой промышленности и направлено на создание подвижной детали, предназначенной для введения в контакт с другим подвижным или неподвижным элементом, которая обладает определенной упругостью в ее центре, что обеспечивает ее смещение без изменения межцентрового расстояния.

Изобретение относится к машиностроению и касается конструкции составного зубчатого колеса привода машин. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в тяговых передачах локомотивов и редукторах общего машиностроения. .

Изобретение относится к области часовой промышленности и направлено на создание подвижной детали, предназначенной для введения в контакт с другим подвижным или неподвижным элементом, которая обладает определенной упругостью в ее центре, что обеспечивает ее смещение без изменения межцентрового расстояния.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных зубчатых передачах разнообразных машин. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в передачах преимущественно с цилиндрическими, коническими зубчатыми колесами, выполненными из металла, неметаллических материалов (пластмассы, полимеры) их сочетания (армирование), в металлополимерных зубчатых передачах.

Изобретение относится к области общего машиностроения и может быть использовано в приводах вращательного движения. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах с цилиндрическими зубчатыми колесами, имеющими непрямые зубья. Зубчатое колесо содержит ступицу, тело в виде диска, венцовое колесо и зубчатый венец. Со стороны торца зубчатого колеса, к которому направлена осевая сила, действующая на зубчатый венец при зацеплении вращающегося зубчатого колеса с парным колесом работающей под нагрузкой передачи, расположена пара упорных роликов, примыкающих своими поверхностями катания к этому торцу венцового колеса. Ролики установлены с возможностью своего свободного вращения на осях, расположенных радиально и неподвижно относительно вращающегося зубчатого колеса. Ролики разнесены относительно друг друга в плоскости вращения зубчатого колеса, симметрично относительно линии центров парных колес передачи. Угол между осью вращения каждого ролика и линией центров колес передачи не меньше, чем угол зацепления этих колес. Достигается повышение прочности зубчатого колеса за счет уменьшения воздействия осевой силы на зубчатое колесо. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых передачах с цилиндрическими колесами. Зубчатое колесо содержит ступицу, тело в виде диска, венцовое колесо и зубчатый венец. Со стороны обоих торцов зубчатого колеса, в районе его зацепления с парным колесом, расположены дугообразные опорные элементы, укрепленные неподвижно относительно вращающегося зубчатого колеса и прилегающие эквидистантно к его поверхностям посредством антифрикционных прокладок, укрепленных на опорных элементах, со стороны торца зубчатого колеса, откуда направлена осевая сила, создающая при работе зубчатого колеса в передаче. Опорный элемент прилегает к внутренней поверхности венцового колеса, со стороны торца зубчатого колеса, куда направлена упомянутая осевая сила. Опорный элемент прилегает к внутренней поверхности венцового колеса и к торцу венцового колеса и имеет в сечении Г-образную форму. Поверхности опорных элементов, прилегающие к поверхностям зубчатого колеса, расположены симметрично относительно линии центров парных зубчатых колес. Поверхности опорных элементов по своим размерам поперек линии центров парных зубчатых колес больше, чем ширина зоны зацепления этих парных зубчатых колес. Достигается повышение прочности зубчатого колеса за счет уменьшения воздействия осевой силы на зубчатое колесо. 2 ил.

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в зубчатых передачах с колесами большого диаметра и с широкими зубчатыми венцами. Зубчатое колесо содержит ступицу, тело в виде диска и венцовое колесо с зубчатым венцом, причем ширина венцового колеса и зубчатого венца больше толщины диска тела. В области зоны зацепления зубчатого колеса с парным зубчатым колесом зубчатой передачи со стороны внутренней поверхности венцового колеса с обоих торцов диска тела расположены опорные ролики. Ролики установлены с возможностью свободного вращения в плоскости вращения зубчатого колеса на осях, неподвижных относительно вращающегося зубчатого колеса и с контактированием своими поверхностями катания с внутренней поверхностью венцового колеса. Обеспечивается повышение прочности зубчатого колеса без увеличения его материалоемкости. 2 ил.
Наверх