Упругое зубчатое колесо (варианты)
Владельцы патента RU 2341712:
Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава ("ОАО "ВНИИКТИ") (RU)
Изобретение относится к машиностроению и касается конструкции составного зубчатого колеса привода машин. Упругое зубчатое колесо содержит ступицу (1) и венец (2) с диском. Внутренние выступы (7) диска венца (2) чередуются с наружными выступами (8) ступицы (1). Гнезда (4) расположены равномерно по окружности колеса и выполнены несквозными на стыке выступов диска венца и ступицы с обоих торцов колеса. Одна половина каждого гнезда выполнена на внутреннем выступе в диске венца, а другая - на наружном выступе ступицы. Смежные наружные выступы (8) и внутренние выступы (7) сопряжены по плоскости, перпендикулярной плоскости вращения колеса и проходящей через ось втулки (5). Цилиндрические упругие элементы (3) установлены без зазора в гнездах (4) попарно и соосно на одной втулке (5). Наружные выступы (8) ступицы сферическими поверхностями на концах контактируют с впадинами между внутренними выступами (7) в диске венца. Во втором варианте с обеих сторон с торцов диска венца выполнены кольцевые проточки по всему его периметру. Наружные выступы выполнены со сквозными гнездами и прорезями в плоскости вращения колеса и сферическими поверхностями на концах выступов оперты на цилиндрическую поверхность кольцевых проточек в диске венца. Внутренние выступы выполнены с отверстиями для установки втулок и размещены в прорезях. Такое выполнение повышает надежность упругого зубчатого колеса и снижает трудоемкость ремонта. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и касается конструкции составного зубчатого колеса привода машин, в частности может быть использовано в тяговых передачах локомотивов.
Известно упругое зубчатое колесо тяговой передачи электровоза, состоящее из венца, ступицы (центра) и кулачков, в сборе с пружинами размещенных в гнездах венца и ступицы, равномерно расположенных по окружности. На опорных поверхностях венца предусмотрены выемки, а на кулачках - выступы. Каждая пара кулачков поджата распорной пружиной, нанизанной на направляющий валик [1].
Недостатком известного зубчатого колеса является наличие трения и износа опорных поверхностей кулачков, венца и ступицы (центра) упругого зубчатого колеса, а также большая трудоемкость ремонта.
Известно упругое зубчатое колесо, взятое за прототип, являющееся ведомым в тяговом редукторе тепловоза, которое состоит из ступицы с круговым наружным ребром и венца с диском (ребром), соединенных при помощи двух торцевых фланцев, закрепленных болтами на круговом ребре ступицы, и резино-металлических блоков (упругих элементов), равномерно расположенных по окружности и установленных в отверстиях (гнездах) торцевых фланцев и диска венца. При этом диск венца через ролики опирается на наружное круговое ребро ступицы, к которому крепятся торцевые фланцы. Каждый резино-металлический блок содержит внутреннюю металлическую втулку, на которой находятся цилиндрические резиновые элементы с наружными металлическими обоймами, в каждом из которых два крайних находятся в гнездах торцевых фланцев, а средний находится в гнезде диска венца [2].
Недостатком известного упругого колеса являются: последовательная, а не одновременная работа всех упругих (резиновых) элементов в каждом резино-металлическом блоке, рифление и другие повреждения роликов и дорожек качения на диске венца и наружном круговом ребре ступицы, недостаточная жесткость болтового крепления торцевых фланцев со ступицей, а также большая трудоемкость ремонта.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности упругого зубчатого колеса путем улучшения его конструкции, а также снижение трудоемкости ремонта.
Указанный технический результат достигается тем, что в одном варианте упругого зубчатого колеса, содержащем ступицу, венец с диском, смонтированный с возможностью поворота относительно ступицы, цилиндрические упругие элементы, установленные без зазора в гнездах, выполненных равномерно по окружности колеса, в диске венца выполнены внутренние выступы, которые с регламентированными зазорами чередуются с наружными выступами, выполненными на ступице, гнезда выполнены несквозными, на стыке упомянутых выступов диска венца и ступицы с обоих торцов колеса, причем одна половина каждого гнезда выполнена на внутреннем выступе в диске венца, а другая - на наружном выступе ступицы, при этом смежные наружные выступы ступицы и внутренние выступы на диске венца сопряжены по плоскости, перпендикулярной плоскости вращения колеса и проходящей через ось втулки, на которой соосно установлена пара цилиндрических упругих элементов, а все наружные выступы ступицы по высоте выполнены равноудаленными от ее центра, со сферическими поверхностями на концах, контактирующими со впадинами между внутренними выступами в диске венца.
Технический результат достигается также тем, что в другом варианте упругого зубчатого колеса, содержащем ступицу, венец с диском, смонтированный с возможностью поворота относительно ступицы, цилиндрические упругие элементы, установленные без зазора в гнездах, выполненных равномерно по окружности колеса, с обеих сторон с торцов диска венца выполнены кольцевые проточки по всему его периметру, в диске венца выполнены внутренние выступы, в ступице выполнены наружные выступы и в наружных выступах ступицы выполнены сквозные гнезда, в которых размещены цилиндрические упругие элементы, также выполнены прорези в наружных выступах ступицы в плоскости вращения колеса, в которых размещены внутренние выступы диска венца, выполненные с отверстиями для беззазорной установки втулок, соосных сквозным гнездам, а наружные выступы ступиц сферическими поверхностями на их концах оперты на цилиндрическую поверхность кольцевых проточек в диске венца.
На фиг.1 представлен первый вариант упругого зубчатого колеса с чередующимися выступами на венце и ступице; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - второй вариант упругого зубчатого колеса с выступами на диске венца, размещенными в прорезях наружных выступов ступицы; на фиг 4 - разрез Б-Б фиг.3.
Упругие зубчатые колеса (фиг.1-4) содержат ступицу 1, венец с диском 2, смонтированный с возможностью поворота относительно ступицы 1, цилиндрические упругие элементы 3, установленные без зазора в гнездах 4, выполненных равномерно по окружности колеса. Упругие элементы 3 в гнездах 4 устанавливаются попарно и соосно на одной втулке 5, т.е. по одному с каждого торца упругого зубчатого колеса. На втулках 5 упругие элементы 3 закреплены с помощью стопорных винтов 6.
В первом варианте исполнения упругого зубчатого колеса в диске венца 2 (фиг.1, 2) выполнены внутренние выступы 7, которые с регламентированными зазорами чередуются с наружными выступами 8, выполненными на ступице 2. Гнезда 4 выполнены несквозными, на стыке упомянутых выступов 7 и 8 с обоих торцов колеса, причем одна половина каждого гнезда 4 выполнена на внутреннем выступе 7 в диске венца 2, а другая - на наружном выступе 8 ступицы 1. При этом смежные наружные выступы 8 ступицы 1 и внутренние выступы 7 на диске венца 2 сопряжены по плоскости, перпендикулярной плоскости вращения колеса и проходящей через ось втулки 5, на которой соосно установлена пара цилиндрических упругих элементов 3. Возможность поворота и центровки венца 2 относительно ступицы 1 обеспечивается (фиг.1, 2) за счет того, что все наружные выступы 8 по высоте выполнены равноудаленными от центра ступицы 1, со сферическими поверхностями на концах, контактирующими со впадинами между внутренними выступами 7 в диске венца 2.
В отличие от этого варианта в другом варианте исполнения упругого зубчатого колеса (фиг.3, 4) с обеих сторон диска венца 2 выполнены кольцевые проточки 9 по всему его периметру. В диске венца 2 выполнены внутренние выступы 7, в ступице 1 выполнены наружные выступы 8, в последних выполнены сквозные гнезда 4, в которых размещены цилиндрические упругие элементы 3. Также выполнены прорези 10 в наружных выступах 8 ступицы 1 в плоскости вращения колеса, в которых размещены внутренние выступы 7 диска венца 2, выполненные с отверстиями 11 для беззазорной установки втулок 5, соосными сквозным гнездам 4. Наружные выступы 8 ступиц 1 сферическими поверхностями на их концах оперты на цилиндрическую поверхность кольцевых проточек 9 в диске венца 2.
Упругое зубчатое колесо работает следующим образом.
При передаче вращающего момента со стороны венца 2 в упругом зубчатом колесе в варианте исполнения с чередующимися внутренними выступами 7 на диске венца 2 и наружными выступами 8 на ступице 1 (фиг.1, 2) его внутренние выступы 7 воздействуют в гнездах 4 на цилиндрические упругие элементы 3, которые передают воздействие непосредственно на наружные выступы 8 на ступице 1.
При передаче вращающего момента со стороны венца 2 в упругом зубчатом колесе в другом варианте исполнения, в котором внутренние выступы 7 на диске венца 2 находятся в прорезях 10 наружных выступов 8 на ступице 1 (фиг.3, 4), его внутренние выступы 7 воздействуют в беззазорных отверстиях 11 на втулки 5, а через них на цилиндрические упругие элементы 3, которые в гнездах 4 передают воздействие на ступицу 1 через ее наружные выступы 8.
При реверсировании движения, т.е. передаче вращающего момента со стороны ступицы 1, воздействие происходит в обратном порядке. Следует особо отметить, что в каждой паре цилиндрические упругие (резиновые) элементы 3, соосно и попарно установленные на втулке 5, работают параллельно (одновременно), а не последовательно, как в прототипе.
Ввиду отсутствия в конструкции дополнительных деталей для передачи момента (фланцы и т.п.) снижается трудоемкость ремонта и повышается надежность упругого зубчатого колеса, соответственно и привода, в котором оно применяется.
Источники информации
1. А.А.Шацилло. Тяговый привод электроподвижного состава. М., Трансжелдориздат, 1961 (стр.54-57).
2. SU, A.c №286419. Кл. F16H 55/14, опубл. 1970 г.
1. Упругое зубчатое колесо, содержащее ступицу, венец с диском, смонтированный с возможностью поворота относительно ступицы, цилиндрические упругие элементы, установленные без зазора в гнездах, выполненных равномерно по окружности колеса, отличающееся тем, что в диске венца выполнены внутренние выступы, которые с регламентированными зазорами чередуются с наружными выступами, выполненными на ступице, гнезда выполнены несквозными, на стыке упомянутых выступов диска венца и ступицы с обоих торцев колеса, причем одна половина каждого гнезда выполнена на внутреннем выступе в диске венца, а другая - на наружном выступе ступицы, при этом смежные наружные выступы ступицы и внутренние выступы на диске венца сопряжены по плоскости, перпендикулярной плоскости вращения колеса и проходящей через ось втулки, на которой соосно установлена пара цилиндрических упругих элементов, а все наружные выступы ступицы по высоте выполнены равноудаленными от ее центра, со сферическими поверхностями на концах, контактирующими с впадинами между внутренними выступами в диске венца.
2. Упругое зубчатое колесо, содержащее ступицу, венец с диском, смонтированный с возможностью поворота относительно ступицы, цилиндрические упругие элементы, установленные без зазора в гнездах, выполненных равномерно по окружности колеса, отличающееся тем, что с обеих сторон с торцов диска венца выполнены кольцевые проточки по всему его периметру, в диске венца выполнены внутренние выступы, в ступице выполнены наружные выступы со сквозными гнездами, а также прорези в плоскости вращения колеса, в которых размещены внутренние выступы диска венца, выполненные с отверстиями для беззазорной установки втулок, соосными сквозным гнездам, а наружные выступы ступиц сферическими поверхностями на их концах оперты на цилиндрическую поверхность кольцевых проточек в диске венца.
