Способ повышения износостойкости чугунных зубчатых колес

Авторы патента:

Веселовский Александр Александрович (RU)

Веселовский Роман Александрович (RU)

F16H55/17 - зубчатые колеса (червячные колеса F16H 55/22; звездочки цепных передач F16H 55/30)

Владельцы патента RU 2516955:

Веселовский Александр Александрович (RU)

Изобретение относится к зубчатым передачам открытого и закрытого типов с прямозубыми и косозубыми чугунными колесами. Способ повышения износостойкости чугунных зубчатых колес заключается в нанесении на поверхность колес равномерного покрытия из износостойкого материала и выполнении на рабочей поверхности зубьев поперечных канавок с наполнителем. Поперечные канавки имеют форму полуокружности в поперечном сечении и выполнены на рабочих поверхностях зубьев колес без выхода на торцевую поверхность под углом к перпендикуляру. Глубина поперечных канавок равна толщине диффузионной зоны, полученной в результате термодиффузионного насыщения чугуна карбидообразующими элементами. Обеспечивается повышение срока службы. 1 ил.

Изобретение относится к зубчатым передачам открытого и закрытого типов, с прямозубыми и косозубыми чугунными колесами, работающими в условиях консистентного и жидкостного смазывания, и предназначено для повышения износостойкости рабочих поверхностей зубьев и стойкости этих поверхностей к выкрашиванию.

Традиционное упрочнение рабочих поверхностей стальных зубчатых колес - цементация, нитроцементация, азотирование не позволяют создать такую твердость рабочих поверхностей зубьев, которую можно создать термодиффузионным насыщением чугуна карбидообразующими элементами.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является зубчатая передача, из описания которой ясен способ повышения износостойкости зубчатых колес, включающий нанесение на рабочую поверхность колеса равномерного слоя покрытия из износостойкого материала и выполнение на рабочей поверхности зубьев поперечных канавок с наполнителем. Причем слой покрытия наносят на ведомое колесо, а поперечные канавки выполняют на рабочей поверхности зубьев ведущего колеса и заполняют их износостойким материалом (см. патент РФ № 2086837, F16H 55/08).

Такая зубчатая передача актуальна при работе в условиях интенсивного абразивного изнашивания и дефицита смазывающего материала. Недостатками такой передачи являются высокие контактные напряжения, возникающие в колесе с выступающим над канавками слоем износостойкого покрытия, и появлением биения в зацеплении, что способствует образованию микротрещин и быстрому выходу колес из строя, а следовательно, снижению их срока службы.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении срока службы зубчатых колес из чугуна.

Технический результат обеспечивается снижением сил трения в контактной зоне зубчатой передачи.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе повышения износостойкости зубчатых колес, включающем нанесение на рабочую поверхность колес равномерного слоя покрытия из износостойкого материала и выполнение на рабочей поверхности зубьев поперечных канавок с наполнителем. Согласно изобретению покрытие из износостойкого материала нанесено на рабочие поверхности ведущего и ведомого колес, а поперечные канавки выполнены на рабочих поверхностях зубьев ведомого и ведущего колес без выхода на торцевую поверхность под углом к перпендикуляру, соединяющему боковые поверхности зуба.

Канавки выполнены глубиной, равной толщине диффузионной зоны, полученной в результате термодиффузионного насыщения чугуна карбидообразующими элементами, имеют форму полуокружности в поперечном сечении, заполнены антифрикционным материалом и расположены на расстоянии, не меньшем десяти толщин износостойкого покрытия.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:

- на фиг.1 схематично изображено выполнение рабочей контактной поверхности зуба.

Для наиболее полного раскрытия технической сущности заявляемого изобретения на фиг.1 обозначены позициями: 1 - фрагмент рабочей поверхности зуба колеса; 2 - поперечные канавки; 3 - антифрикционный материал; 4 - слой карбидного покрытия; 5 - зона легированного чугуна, а также обозначены символами: α - угол наклона канавок; b - длина канавки; h - толщина карбидного слоя; k - толщина слоя легированного чугуна; R - радиус поперечного сечения канавки; t - шаг канавок; 1 - толщина диффузионной зоны.

Длина поперечной канавки b во всех случаях меньше ширины зуба зубчатого колеса, причем поперечные канавки 2 располагаются под углом α к перпендикуляру, соединяющему боковые поверхности зуба без выхода канавки 2 на торец зубчатого колеса.

Величина шага t поперечных канавок 2 назначается в зависимости от условий нагружения зубчатой передачи и условий ее работы. В случае консистентной смазки зубчатых колес шаг t поперечных канавок 2 при изготовлении зубчатых колес следует выбирать меньшей величины. С ростом нагруженности передачи вращающим моментом шаг t поперечных канавок уменьшается.

Рекомендуется выбирать угол α равным 29-31°.

Значительно большая длина поперечных канавок 2 в сравнении с прототипом обеспечивает лучшую подачу антифрикционного материала 3 в контактную зону, создает больший его запас и значительно снижает коэффициент трения между рабочими поверхностями зубьев с износостойким материалом.

Ограниченная длина канавки 2 удерживает антифрикционный материал 3 от выдавливания через края, а рекомендуемая длина канавки b, равная 0,7-0,9 расстояния между боковыми поверхностями зуба вдоль линии канавки, подает антифрикционный материал на максимальную площадь зацепления зубьев.

Радиус поперечного сечения канавки R, равный толщине диффузионной зоны 1, рекомендуется выбирать в диапазоне 0,1-0,2 мм.

Ресурс работы таких чугунных зубчатых колес исчисляется выработкой карбидного слоя h и слоя легированного чугуна k.

Такие зубчатые колеса менее чувствительны к перегрузкам в сравнении с прототипом и позволяют увеличить ресурс работы зубчатой передачи на 5-10% вследствие снижения трения скольжения.

Способ повышения износостойкости чугунных зубчатых колес, включающий нанесение на поверхность колес равномерного покрытия из износостойкого материала и выполнение на рабочей поверхности зубьев поперечных канавок с наполнителем, отличающийся тем, что поперечные канавки имеют форму полуокружности в поперечном сечении, выполнены на рабочих поверхностях зубьев колес без выхода на торцевую поверхность под углом к перпендикуляру, соединяющему боковые поверхности зуба и глубиной, равной толщине диффузионной зоны, полученной в результате термодиффузионного насыщения чугуна карбидообразующими элементами.

Похожие патенты:

Зубчатое колесо // 2516827

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к зубчатым передачам, и может быть использовано в тяжелонагруженных зубчатых колесах. Зубчатое колесо содержит тело (1), зубчатый венец с зубьями (2) и пару торцевых кольцевых накладок, укрепленных на теле колеса и торцах зубьев.

Шестерня и способ ее изготовления // 2507298

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению шестерней для приводных поездных систем, используемых для передачи высокого крутящего момента.

Зубчатое колесо привода // 2505723

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкции зубчатых колес привода, в том числе кресла-коляски. Зубчатое колесо привода содержит зубчатые венцы, полую ступицу (3), выполненную за одно целое с зубчатыми венцами.

Зубчатое колесо // 2502004

Изобретение относится к машиностроению, в частности к зубчатым передачам, и может быть использовано в зубчатых колесах с непостоянным пятном контакта вдоль ширины зубьев.

Зубчатое колесо и уравновешивающий вал для поршневого двигателя // 2499070

Изобретение относится к поршневым двигателям, в частности к балансировочному валу поршневого двигателя. Уравновешивающий вал (1) включает опорную шейку (2), на которой уравновешивающий вал (1) установлен в подшипнике, участок (10), на котором зубчатое колесо (5) соединено с уравновешивающим валом без возможности проворота или на котором уравновешивающий вал (1) и зубчатое колесо (5) выполнены монолитно, и участок (8) дисбаланса, на котором расположен дисбаланс, причем зубчатое колесо выполнено из чугуна с шаровидным графитом с незакаленными зубьями (11).

Зубчатое колесо // 2498130

Изобретение относится к зубчатым колесам и может быть использовано в коробках передач. Зубчатое колесо (10) содержит ступицу (15), круглый зубчатый обод (11) с зубчатым венцом (12) и, по меньшей мере, одну промежуточную стенку (14), которая связывает зубчатый обод (11) и ступицу (15) таким образом, чтобы ступица (15) фиксировалась, по существу, около центра зубчатого обода (11).

Зубчатое колесо // 2495305

Изобретение относится к машиностроению, в частности к открытым зубчатым передачам, содержащим шевронные зубчатые колеса с разнесенными венцами. Шевронное зубчатое колесо с разнесенными венцами состоит из пары цилиндрических косозубых колес (1, 2), установленных на общем валу (3).

Зубчатое колесо // 2494296

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в нереверсивных малонагруженных зубчатых передачах. Зубчатое колесо содержит тело (2) и зубчатый венец с зубьями (3), имеющими боковую рабочую (5) и боковую нерабочую (9) поверхности.

Зубчатое колесо // 2488727

Изобретение относится к машиностроению, в частности к зубчатым передачам, и может быть использовано в тяжелонагруженных зубчатых колесах. .

Зубчатое колесо // 2488726

Зубчатая передача // 2525326

Изобретение относится к машиностроению, в частности к зубчатым передачам, и может быть использовано в тяжелонагруженных передачах с цилиндрическими колесами. Зубчатая передача содержит пару сопряженных зубчатых колес, состоящих из тела (1, 2) и зубчатого венца с зубьями. У каждого колеса на торцах зубьев и части тела, примыкающей к зубчатому венцу, жестко укреплена пара торцевых кольцевых накладок (3, 4 и 5, 6). Наружный диаметр накладок (3, 4) одного колеса выполнен с зазором относительно диаметра его начальной (делительной) окружности (7). Ширина головок (8) зубьев второго колеса на участке от их вершин (9) до начальной (делительной) окружности (7) выполнена с зазором относительно накладок (3, 4) первого колеса. Ножки (10) зубьев второго колеса выполнены уширенными с образованием зазоров между торцами головок (11) зубьев первого колеса и накладками (5, 6) второго колеса. Участки (12) тела второго колеса, примыкающие к его зубчатому венцу, выполнены с уширением, равным уширению ножек зубьев второго колеса. Изобретение направлено на повышение изгибной прочности зубьев обоих зубчатых колес зубчатой передачи. 1 ил.

Зубчатое колесо // 2525942

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в открытых зубчатых передачах, смазываемых периодически консистентными смазочными материалами. Зубчатое колесо состоит из тела (1) и зубчатого венца. Каждая боковая сторона зубчатого венца снабжена плоским кольцом (3) с геометрическим центром, совпадающим с центром вращения колеса, ориентированным перпендикулярно боковой стороне тела (1) и расположенным на некотором удалении от венца. Изобретение направлено на оптимизацию процесса смазывания зубчатого колеса. 1 ил.

Зубчатое колесо // 2525944

Изобретение относится к машиностроению, а именно к деталям машин, и может быть использовано в открытых зубчатых передачах, смазываемых консистентными смазочными материалами. Зубчатое колесо содержит тело (1) и зубчатый венец с зубьями (2). Смазкоудерживающие полки (7) расположены со стороны одного торца (4) зубчатого венца. На втором торце (3) зубчатого венца и прилегающем к нему теле (1) колеса укреплена торцевая накладка (8). Изобретение обеспечивает износостойкость рабочих боковых поверхностей и изгибную прочность зубьев. 2 ил.

Зубчатое колесо // 2532325

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых передачах, смазываемых пластичными смазочными материалами. Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 и смазкоудерживающие карманы в виде полок 3, расположенных на торцах 5 зубьев вдоль всей длины их боковых поверхностей 6. На торцах зубьев вдоль всей длины боковых поверхностей для крепления полок выполнены уширения 7 зубьев 2, толщиной, большей, чем величина максимального износа боковых поверхностей. В результате обеспечивается работоспособность зубчатого колеса в процессе изнашивания его зубьев. 2 ил.

Многоступенчатый планетарный механизм // 2532449

Изобретение относится к многоступенчатым планетарным механизмам, используемым в автомобилестроении, в частности для открытия и закрытия крышек багажника автомобилей. Многоступенчатый планетарный механизм включает по меньшей мере два соединенных без возможности проворачивания с корпусом полых колеса с внутренними зубчатыми венцами (11, 21), два солнечных колеса (40, 50), которые находятся соответственно в зацеплении с установленными на водилах (42, 52) планетарными колесами (41, 51). Корпус цельно изготовлен из металла в виде цилиндрического корпуса (10) и снабжен внутренним зубчатым венцом (11). По меньшей мере одна ступень передачи включает полое пластмассовое колесо (20) с внутренним зубчатым венцом (21), которое размещается в корпусе (10) механизма. Вторая ступень передачи образуется солнечным колесом (50), планетарными колесами (51) и зубчатым венцом (11) корпуса (10). Для соединения без возможности проворачивания пластмассового полого колеса (20) с корпусом (10) механизма предусмотрены средства (22, 26a, 26b) фиксации от проворачивания. Изобретение направлено на улучшение шумовых характеристик и упрощение изготовления и монтажа. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Зубчатое колесо // 2532451

Изобретение относится к машиностроению, а именно к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах. Зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и прилегающих к ним участках тела колеса. Каждый зуб выполнен полым, состоящим из пары пластин, изогнутых по профилю боковых поверхностей расчетного для данного колеса зуба, закрепленных в торцевых накладках и образующих на пару профиль, соответствующий профилю боковых поверхностей расчетного зуба. В результате снижаются издержки на изготовление зубчатых колес с сохранением их прочностных характеристик. 2 ил.

Зубчатое колесо // 2534495

Изобретение относится к машиностроению, а именно к деталям машин, и может быть использовано в нереверсивных зубчатых передачах. Зубчатое колесо содержит тело и зубчатый венец с зубьями, имеющими боковую рабочую и боковую нерабочую поверхности. У каждого зуба боковая рабочая поверхность имеет профиль, идентичный расчетному для зуба данного колеса, а профиль боковой нерабочей поверхности выполнен в виде плоскости, проходящей по оси симметрии расчетного зуба, по центру этой плоскости расположен гребень с профилем, идентичным профилю боковой рабочей поверхности. В области каждого торца зуба на этой плоскости расположен гребень в виде прямоугольного треугольника, одна сторона которого расположена по оси симметрии расчетного зуба, а гипотенуза соединяет середину вершины этого зуба с его основанием. В результате уменьшается расход материала на изготовление зубчатого колеса, оптимизируется его конструкция. 4 ил.

Способ повышения контактной прочности зубьев зубчатых колес // 2534496

Изобретение относится к машиностроению, в частности к зубчатым передачам, и может быть использовано для зубчатых колес, работающих с перекосом валов. Для повышения контактной прочности зубьев зубчатых колес рабочие поверхности зубьев подвергают упрочнению путем повышения их твердости. Номинальную твердость, рассчитанную для случая контактирования зубьев по всей ширине их рабочих поверхностей, увеличивают по направлению смещения пятна контакта - от окружных плоскостей симметрии колес к торцам зубьев, доводя ее до максимальной величины у этих торцов. В результате повышается износостойкость зубьев зубчатых колес. 1 ил.

Зубчатое колесо // 2534514

Изобретение относится к машиностроению, а именно к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах, смазываемых пластичными смазочными материалами. Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2, смазкоудерживающие карманы в виде полок 3 с бортиками 4, расположенные у торцов 5 зубьев вдоль всей длины их боковых поверхностей на одном уровне с ними с минимальным зазором Δ относительно торцов зубьев этого колеса и зубьев 10 сопряженного в передаче парного колеса. Каждая полка крепится к торцу зуба посредством L-образного элемента 7 длиной, равной длине полки. Одной своей продольной частью 8, параллельной торцу зуба, L-образный элемент крепится на грани полки, обращенной к торцу зуба, эта часть ориентирована в сторону оси зуба и имеет длину h, по крайней мере, не меньшую, чем величина максимального износа боковой поверхности зуба. Второй своей частью 9 L-образный элемент крепится к торцу зуба. В результате обеспечивается работоспособность зубчатого колеса даже при изнашивании его зубьев. 2 ил.

Зубчатое колесо // 2536286

Изобретение относится к машиностроению, а именно к деталям машин, и может быть использовано в тихоходных крупномодульных зубчатых передачах, смазываемых жидкими смазочными материалами. Зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, установленных на торцах зубьев и прилегающих к ним участках тела колеса. Каждый зуб выполнен полым, состоящим из пары пластин, изогнутых по профилю боковых поверхностей расчетного для данного колеса зуба, закрепленных в торцевых накладках и образующих на пару профиль, идентичный профилю боковых поверхностей расчетного зуба. Пластина, являющаяся отстающей по ходу вращения колеса, снабжена Г-образным элементом шириной, равной ширине зубчатого венца. Одна полка Г-образного элемента закреплена на этой пластине в районе окружности вершин зубьев зубчатого венца с образованием зазора между элементом и второй пластиной, другая его полка ориентирована в сторону окружности впадин зубьев зубчатого венца с образованием зазора между элементом и второй пластиной. В другой пластине, на участке примыкания ее к телу колеса, вдоль ширины зубчатого венца выполнены сквозные отверстия. В результате снижаются издержки на изготовление зубчатых колес с сохранением их прочностных характеристик и обеспечением износостойкости рабочих поверхностей зубьев. 2 ил.