Зубчатое колесо

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых передачах с крупномодульными тяжелонагруженными зубчатыми колесами большого диаметра с разными режимами нагружения зубьев, в том числе ударными, по окружности колеса. Зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару торцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу. На участках окружности колеса с ударным нагружением зубьев крепление накладок на торцах зубьев выполнено не по всей высоте зубьев, а со смещением верхней границы крепления от вершин зубьев в сторону их оснований. Обеспечивается повышение надежности работы зубчатого колеса. 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах с крупномодульными тяжелонагруженными зубчатыми колесами большого диаметра с разными режимами нагружения зубьев, в том числе ударными, по окружности колес.

Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями (см., например, «Общетехнический справочник / Под ред. Е.А. Скороходова - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 415 с., ил. (Серия справочников для рабочих)», стр. 287, рис. 18, а).

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

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту США №3861231, кл. 74-410, 1976. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и теле колеса. Кольцевые накладки, связывающие зубья между собой, повышают их взаимную жесткость и изгибную прочность, что повышает устойчивость зубьев к излому.

Недостаток прототипа состоит в том, что кольцевые накладки укреплены на торцах зубьев по всей высоте зубьев (по всей окружности колеса). А такое крепление, в случае воздействия на зубья колеса ударных нагрузок, задает излишнюю жесткость зубьям, что будет приводить к ударам на колесо в целом, а также на вал, на котором это колесо установлено, и на все механизмы, связанные с валом. Испытываемые зубьями колеса удары снижают плавность работы колеса, приводят к местным перенагрузкам и могут вывести элементы передачи из строя (поломки зубьев и т.п.).

Изобретением решается задача обеспечения демпфирования ударных нагрузок, действующих на зубья колеса в процессе его работы в передаче.

Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках тела, прилегающих к зубчатому венцу; причем на участках окружности колеса с ударным нагружением зубьев крепление накладок на торцах зубьев выполнено не по всей высоте зубьев, а со смещением верхней границы крепления от вершин зубьев в сторону их оснований.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: схема крепления накладок - вид с торца колеса (фиг. 1) и принципиальный график зависимости смещения верхней границы крепления накладок на торцах зубьев от величины ударных нагрузок на зубья колеса (фиг. 2).

На чертеже показаны: тело 1 колеса, зубчатый венец с зубьями 2, кольцевая накладка 3, окружность 4 вершин зубьев, окружность 5 впадин зубьев, внутренняя окружность (периметр) 6 накладок, высота h зубьев, ширина а накладок, величина h_т зоны крепления накладок на теле колеса, величина h_с зоны смещения верхней границы крепления накладок, величина h_н зоны крепления накладок на торцах зубьев при ударном нагружении зубьев, зубья I при их безударном нагружении, зубья II при их ударном нагружении. Величина ударного нагружения - Р_уд.

Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 высотой h и пару кольцевых накладок (3), укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу, ширина накладок - а. Окружность вершин зубьев - 4, окружность впадин зубьев - 5, внутренняя окружность (периметр) накладок - 6. На зубьях с безударным нагружением (I) накладки укреплены по всей высоте торцов зубьев (h). На зубьях с ударным нагружением верхняя граница крепления накладок на торцах зубьев смещена (h_c) от вершин зубьев в сторону их оснований и составляет (для торцов зубьев) величину крепления размером h_н. Величина крепления накладок на теле колеса постоянна и составляет величину h_т. Величина смещения h_с зависит от характера ударного нагружения, а также от параметров зубьев; на фиг. 2 показан принципиальный график зависимости h_с от ударного нагружения Р_уд.

При работе колеса в передаче накладки, укрепленные на торцах зубьев (и теле колеса), связывают зубья колеса между собой, повышая их взаимную жесткость и изломостойкость. В случае наличия ударных режимов нагружения зубьев по окружности колеса выполнение крепления накладок не по всей высоте зубьев, а со смещением верхней границы крепления накладок на зубьях от их вершин в сторону их оснований позволяет демпфировать ударные нагрузки, действующие на зубья колеса.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет демпфировать ударные нагрузки, действующие на зубья колеса при его работе в передаче, что повышает надежность работы колеса и передачи в целом.

Зубчатое колесо, преимущественно тяжело нагруженное, с ударными режимами нагружения зубьев по окружности колеса, содержащее тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу, отличающееся тем, что на участках окружности зубчатого колеса с ударным нагружением зубьев крепление кольцевых накладок на торцах зубьев выполнено не по всей высоте зубьев, а со смещением верхней границы крепления от вершин зубьев в сторону их оснований.