Зубчатое колесо

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых передачах, смазываемых твердыми смазочными материалами в порошкообразной дисперсной фазе. Зубчатое колесо содержит тело в виде диска и зубчатый венец с зубьями, на торцах которых укреплена пара кольцевых накладок. По окружности тела, в области оснований впадин зубчатого венца по всей ширине тела выполнены радиально ориентированные вырезы. Боковые поверхности каждого выреза сопряжены с боковыми поверхностями зубьев, дно каждого выреза перпендикулярно торцам тела. В участках тела между соседними вырезами выполнены сквозные прямоугольные отверстия, ориентированные параллельно торцам тела и перпендикулярно осям симметрии зубьев, под которыми они выполнены. Отверстия расположены симметрично относительно торцов тела, верх каждого отверстия совпадает в плане с окружностью оснований зубчатого венца, низ каждого отверстия сопряжен с дном соседних вырезов. А полости сквозных отверстий заполнены вставками, выполненными, например, из пластмассы. Обеспечивается снижение издержек на изготовление зубчатого колеса. 3 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах, смазываемых твердыми смазочными материалами порошкообразной дисперсной фазе.

Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Березовский Ю.Н. и др. Детали машин: Учебник для машиностроительных техникумов/Ю.Н. Березовский, Д.В. Чернилевский, М.С. Петров; под ред. Н.А. Бородина. – М.: Машиностроение, 1983. - 384 с., ил.», стр. 60, рис. 4.1, а.

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что его зубья, в процессе работы колеса в передаче в режиме их нагружения, подвержены изгибающим нагрузкам, способным привести к излому зубьев.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту США №3861231, кл. 74-410, 1976 г. Сущность его состоит в том, что на торцах зубьев укреплена пара кольцевых накладок, связывающих зубья между собой и тем самым повышающих их изгибную прочность.

Недостаток прототипа состоит в том, что при смазывании колеса порошкообразным смазочным материалом этот материал накапливается в областях оснований впадин зубчатого венца, этому накоплению способствует наличие кольцевых накладок, перекрывающих торцы впадин зубчатого венца. Накопленный в этих областях смазочный материал уменьшает величину осевого зазора передачи, что может привести к заклиниванию сопряженных зубьев парных зубчатых колес и выходу этих колес из строя. Кроме того, конструкция прототипа не учитывает того, что при наличии кольцевых накладок, укрепленных на зубьях, эти зубья представляют собой аналог балки, защемленной с двух сторон: зубья укреплены со стороны накладок и со стороны тела колеса (своими основаниями), следовательно, по сравнению с зубьями без кольцевых накладок, при наличии накладок можно увеличить расстояние между креплениями зубьев (накладками и телом) и снизить расход материала, идущего на изготовление этого тела. И тем самым - снизить издержки на изготовление тела колеса и - колеса в целом.

Изобретением решается задача обеспечения надежной работы колеса при смазывании его порошкообразными смазочными материалами и снижения издержек на изготовление колеса.

Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев. Причем по окружности тела, в области оснований впадин зубчатого венца, по всей толщине тела выполнены радиально ориентированные вырезы. Боковые поверхности вырезов сопряжены с боковыми поверхностями зубьев, дно каждого выреза ориентировано перпендикулярно торцам тела. В участках тела - между соседними вырезами - выполнены сквозные отверстия прямоугольной формы в своем поперечном сечении, ориентированные параллельно торцам тела и перпендикулярно осям симметрии зубьев, под которыми они выполнены. Отверстия расположены симметрично относительно торцов тела, верх каждого отверстия совпадает в плане с окружностью оснований зубчатого венца, низ каждого отверстия сопряжен с дном соседних вырезов. А полости сквозных отверстий заполнены вставками, выполненными, например, из пластмассы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: фрагмент зубчатого колеса с местным разрезом - вид с торца (фиг. 1), разрез этого фрагмента - вид сбоку (фиг. 2) и разрез этого фрагмента - вид с торца (фиг. 3).

На чертеже показаны: тело 1 зубчатого колеса, зубчатый венец с зубьями 2, кольцевые накладки 3 и 4, боковые поверхности 5 вырезов, боковые поверхности 6 зубьев, дно 7 выреза, сквозные отверстия 8, вставки 9; радиус окружности вершин зубчатого венца - R_в; радиус окружности оснований зубчатого венца - R_о; высота h зубьев; ширина а кольцевых накладок; глубина в вырезов; длина l боковых поверхностей зубьев; ширина C₁ сквозных отверстий; толщина С₂ перемычек между сквозными отверстиями.

Зубчатое колесо содержит тело 1 в виде диска и зубчатый венец с зубьями 2, на торцах которых укреплена пара кольцевых накладок 3 и 4. Радиус окружности вершин зубчатого венца - R_в, радиус окружности оснований зубчатого венца - R_о, высота зубьев - h, ширина кольцевых накладок - а. По окружности тела 1, в области оснований впадин зубчатого венца, по всей толщине диска тела 1, выполнены радиально ориентированные вырезы, глубина которых (в) одинакова по всей толщине диска тела 1. Боковые поверхности 5 вырезов ориентированы радиально и сопряжены с боковыми поверхностями 6 зубьев 2; длина боковых поверхностей зубьев - l. Поверхность дна 7 каждого выреза перпендикулярна торцам тела 1. В участках тела 1, расположенных под зубьями 2, между соседними вырезами, выполнен ряд сквозных отверстий 8, параллельных торцам тела 1 и перпендикулярных осям симметрии зубьев, под которыми они выполнены. Высота сквозных отверстий - в. Отверстия 8 выполнены симметрично относительно торцов тела 1. Верх каждого отверстия 8 сопряжен в плане с окружностью оснований зубчатого венца (радиусом R_o), низ каждого отверстия 8 сопряжен с дном 7 соседних вырезов в теле 1. Ширина каждого отверстия 8 - С₁, толщина перемычек тела 1 между этими отверстиями - С₂. А полости всех сквозных отверстий 8 заполнены вставками, выполненными, например, из пластмассы.

При работе колеса со смазыванием его трущихся боковых поверхностей 6 зубьев 2 порошкообразным смазочным материалом, например - аэрационным методом, порошкообразный смазочный материал, попадающий в область оснований впадин зубчатого венца (в область окружности оснований зубчатого венца), не накапливается в этой области, а перемещается, в частности под воздействием сопрягаемых зубьев парного зубчатого колеса - в область вырезов в теле колеса между основаниями зубьев 2, откуда он, ничем не удерживаемый, самоудаляется - за пределы поверхностей колеса. Установка выставок 9 в сквозных отверстиях 8 предотвращает попадание порошкового смазочного материала в эти отверстия.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса учитывает наличие кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и связывающих их вместе, повышая тем самым изгибную прочность зубьев: зубья в этом случае являются аналогом балки, защемленной с двух сторон - со стороны тела колеса и со стороны кольцевых накладок. Это позволяет изменить конструкцию тела колеса, уменьшив расход материала, идущего на изготовление этого тела - за счет выполнения вырезов и сквозных отверстий. Это снижает издержки на изготовление тела колеса и колеса в целом. При этом прочность колеса - его тела и его зубьев - не уменьшается. Кроме того, наличие вырезов в теле колеса (между зубьями) обеспечивает самоудаление порошкообразного смазочного материала из областей оснований впадин зубчатого венца, что позволяет предотвращать заклинивание сопряженных зубьев парных зубчатых колес.

Зубчатое колесо, смазываемое преимущественно твердым смазочным материалом в порошкообразной дисперсной фазе, содержащее тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев, отличающееся тем, что по окружности тела, в области оснований впадин зубчатого венца, по всей толщине тела выполнены радиально ориентированные вырезы, боковые поверхности каждого выреза сопряжены с боковыми поверхностями зубьев, дно каждого выреза перпендикулярно торцам тела, в участках тела между соседними вырезами выполнены сквозные прямоугольные отверстия, ориентированные параллельно торцам тела и перпендикулярно осям симметрии зубьев, под которыми они выполнены, отверстия расположены симметрично относительно торцов тела, верх каждого отверстия совпадает в плане с окружностью оснований зубчатого венца, низ каждого отверстия сопряжен с дном соседних вырезов, а полости сквозных отверстий заполнены вставками, выполненными, например, из пластмассы.