Упругое зубчатое колесо
Владельцы патента RU 2309312:
Открытое акционерное общество Холдинговая компания "Коломенский завод" (RU)
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в тяговых передачах локомотивов и редукторах общего машиностроения. Упругое зубчатое колесо содержит ступицу, зубчатый венец с диском, соединяющее его со ступицей с возможностью поворота центрирующее звено, выполненное в виде двустороннего шарикоподшипника, насыпные шарики которого размещены в беговых дорожках, фланцы, охватывающие диск, резинометаллические блоки, установленные с натягом в эксцентрично расположенных отверстиях диска зубчатого венца и фланцев и содержащие каждый сегменты и амортизатор с центральным сквозным отверстием, размещенный между сегментами. Опорные поверхности сегментов и амортизаторов расположены по радиусу зубчатого венца. Сегменты имеют направляющие бурты и центрирующие глухие отверстия, в которых закреплены амортизаторы. Упругое зубчатое колесо снабжено также планками, прикрепленными к фланцам, фиксирующими осевое смещение резинометаллических блоков. В центральных отверстиях резиновых амортизаторов установлены с натягом упорные стержни, выполненные из материала с более высоким модулем упругости по отношению к резине амортизатора. Упорные стержни располагаются в глухих отверстиях сегментов с продольными зазорами между торцами стержня и днищами глухих отверстий. Беговые дорожки образованы диском зубчатого венца и кольцами, выполненными из закаленной подшипниковой стали и запрессованными в торцевые канавки фланцев. В результате улучшается демпфирование и повышается надежность зубчатого колеса. 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в тяговых передачах локомотивов и редукторах общего машиностроения.
Известно упругое зубчатое колесо для тяговой передачи локомотива, содержащее ступицу, венец с диском, соединяющее его со ступицей с возможностью поворота центрирующее звено, выполненное в виде подшипника качения, фланцы, охватывающие диск, резинометаллические блоки, установленные с натягом в отверстиях диска зубчатого венца и фланцев и включающие каждый сегменты и амортизатор, размещенный между сегментами (А.С. СССР №249415, кл. В61С 9/06, опубл. в 1967 г.).
Недостатком такой конструкции зубчатого колеса является низкая эластичность передачи тангенциальных связей и недопустимая деформация резиновых амортизаторов. Кроме того, применение в качестве центрирующего звена роликоподшипника не позволяет использовать данную конструкцию в косозубой передаче.
Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является упругое зубчатое колесо для тяговой передачи локомотива, содержащее ступицу, зубчатый венец с диском, соединяющее его со ступицей с возможностью поворота центрирующее звено, выполненное в виде подшипника качения, фланцы, охватывающие диск, резинометаллические блоки, установленные с натягом в отверстиях диска зубчатого венца и фланцев и включающие каждый сегменты и амортизатор, размещенный между сегментами, при этом сегменты имеют направляющие бурты и центрирующие глухие отверстия, в которых закреплены амортизаторы, в каждом из которых выполнено центральное сквозное отверстие, а отверстия во фланцах и диске зубчатого венца расположены эксцентрично, центрирующее звено выполнено в виде двустороннего шарикоподшипника, насыпные шарики которого размещены в беговых дорожках, образованных фланцами и диском венца, а колеса снабжены планками, прикрепленными к фланцам, фиксирующими осевое смещение резинометаллических блоков, опорные поверхности сегментов и амортизатора расположены по радиусу зубчатого венца (А.С. СССР №702201, кл. F16H 55/14, В61С 9/06, опубл. 05.12.1979 г.).
Недостатками данной конструкции являются недопустимо высокая деформация резиновых амортизаторов из-за отсутствия ограничителя, недостаточное демпфирование крутильных колебаний при боксовании колесной пары, технологическая сложность обеспечения требуемой твердости беговых дорожек шарикоподшипника на фланцах.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является снижение динамических нагрузок в зубчатой передаче путем улучшенного демпфирования и повышение надежности упругого зубчатого колеса за счет повышения технического ресурса резиновых амортизаторов, увеличения надежности работы двустороннего шарикового подшипника.
Технический результат достигается тем, что в упругом зубчатом колесе, содержащем ступицу, зубчатый венец с диском, соединяющее его со ступицей с возможностью поворота центрирующее звено, выполненное в виде двустороннего шарикоподшипника, насыпные шарики которого размещены в беговых дорожках, фланцы, охватывающие диск, резинометаллические блоки, установленные с натягом в эксцентрично расположенных отверстиях диска зубчатого венца и фланцев и содержащие каждый сегменты и амортизатор с центральным сквозным отверстием, размещенный между сегментами, опорные поверхности сегментов и амортизаторов расположены по радиусу зубчатого венца, при этом сегменты имеют направляющие бурты и центрирующие глухие отверстия, в которых закреплены амортизаторы, снабженном планками, прикрепленными к фланцам, фиксирующими осевое смещение резинометаллических блоков, в центральных отверстиях резиновых амортизаторов установлены с натягом упорные стержни, выполненные из материала с более высоким модулем упругости по отношению к резине амортизатора, упорные стержни располагаются в глухих отверстиях сегментов с продольными зазорами между торцами стержня и днищами глухих отверстий, а беговые дорожки образованы диском зубчатого венца и кольцами, выполненными из закаленной подшипниковой стали и запрессованными в торцевые канавки фланцев.
На фиг.1 изображено упругое зубчатое колесо, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Упругое зубчатое колесо содержит зубчатый венец 1 с прямым, косым или арочным зубом и диском фланцы 2, крепящиеся болтами 3 и корончатыми гайками 4 к ступице 5, резинометаллические блоки, состоящие из резиновых амортизаторов 6, с центральным сквозным отверстием, в котором с натягом установлен упорный стержень 7, выполненный из материала с более высоким модулем упругости по отношению к резине, например из капрона или текстолита, и металлических сегментов 8, имеющих направляющие бурты и центрирующие глухие отверстия, и охватывающие с торцов резиновые амортизаторы 6, расположенные по радиальным направлениям. Опорные поверхности сегментов и амортизатора расположены по радиусу зубчатого венца. Внешние концы стержня 7 располагаются в глухих отверстиях сегментов 8 с равными продольными зазорами δ между торцами стержня 7 и днищами глухих отверстий в сегментах 8, причем суммарный зазор соответствует максимально допустимой деформации резинового амортизатора. Резинометаллические блоки устанавливаются с предварительным натягом в эксцентрично расположенные отверстия 9 в диске зубчатого венца 1 и фланцах 2, предохраняющие их от вращения вокруг собственной оси.
Для исключения осевого смещения резинометаллических блоков на фланцах 2 предусмотрены ограничительные планки 10, прикрепленные (приваренные) к фланцам 2.
Центрирующее звено выполнено в виде двустороннего подшипника, состоящего из насыпных шариков 11, заполняющих беговые дорожки, образованные диском зубчатого венца 1 и кольцами 12, запрессованными в торцевые канавки фланцев 2. Диск зубчатого венца 1 изготовляется, как правило, из стали 40Х. Беговые дорожки на диске зубчатого венца 1 закалены токами высокой частоты, а кольца 12 изготовлены из подшипниковой стали и также закалены до высокой твердости поверхностного слоя беговых дорожек. Такое решение позволяет изготовлять фланцы 2 из обычной низкоуглеродистой стали.
Регулировка необходимого зазора двустороннего подшипника обеспечивается прокладками 13, установленными по привалочным плоскостям ступицы 5 и фланцев 2.
Вращающий момент, действующий в зубчатом зацеплении, передается через зубчатый венец 1 и резинометаллические блоки, состоящие из сегментов 8, резинового амортизатора 6 и упорного стержня 7, на фланцы 2, которые жестко связаны со ступицей 5.
При трогании локомотива нередко возникает боксование колесных пар. Динамические нагрузки при этом в зубчатом зацеплении достигают 2-2,4-кратного значения относительно предельной силы сцепления колесной пары с рельсами, что могло бы привести к разрушению резиновых амортизаторов 6 упругого зубчатого колеса, если бы они не были защищены от недопустимо больших деформаций упорными стержнями 7. Последние после выбора зазоров δ, обладая более высоким модулем упругости и, следовательно, большей жесткостью, воспринимают излишнюю нагрузку на себя, не позволяя деформироваться резиновым амортизаторам 6 больше установленной нормы, что повышает технический ресурс их работы. Кроме того, при деформировании резиновых амортизаторов 6 внутренние слои резины в центральных сквозных отверстиях трутся о боковые поверхности упорных стержней 7, увеличивая демпфирование в резинометаллических блоках, что снижает уровень динамических нагрузок в зубчатой передаче как при боксовании, так и при высокой скорости движения.
Закаленные кольца 12, запрессованные в торцевые канавки фланцев 2, изготовленных из низкоуглеродистой стали, повышают надежность работы опорного подшипника зубчатого колеса.
Таким образом, представленное техническое решение повышает надежность упругого зубчатого колеса за счет повышения технического ресурса резиновых амортизаторов, увеличения надежности работы двустороннего шарикового подшипника, снижения уровня динамических нагрузок в зубчатой передаче за счет демпфирования при боксовании колесных пар и при высокой скорости движения.
Упругое зубчатое колесо, содержащее ступицу, зубчатый венец с диском, соединяющее его со ступицей с возможностью поворота центрирующее звено, выполненное в виде двустороннего шарикоподшипника, насыпные шарики которого размещены в беговых дорожках, фланцы, охватывающие диск, резинометаллические блоки, установленные с натягом в эксцентрично расположенных отверстиях диска зубчатого венца и фланцев и содержащие каждый сегменты и амортизатор с центральным сквозным отверстием, размещенный между сегментами, опорные поверхности сегментов и амортизаторов расположены по радиусу зубчатого венца, при этом сегменты имеют направляющие бурты и центрирующие глухие отверстия, в которых закреплены амортизаторы, и снабженное планками, прикрепленными к фланцам, фиксирующими осевое смещение резинометаллических блоков, отличающееся тем, что в центральных отверстиях резиновых амортизаторов установлены с натягом упорные стержни, выполненные из материала с более высоким модулем упругости по отношению к резине амортизатора, упорные стержни располагаются в глухих отверстиях сегментов с продольными зазорами между торцами стержня и днищами глухих отверстий, а беговые дорожки образованы диском зубчатого венца и кольцами, выполненными из закаленной подшипниковой стали и запрессованными в торцевые канавки фланцев.
