Зубчатое колесо

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в зубчатых передачах, смазываемых жидкими смазочными материалами методом погружения. Зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с полыми зубьями, каждый из которых выполнен из одной прямоугольной пластины, изогнутой по профилю зуба, расчетного для данного колеса, и пары кольцевых накладок, наружный диаметр которых равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, укрепленных на торцах тела. Зубья зубчатого венца укреплены между накладками и на теле колеса. В опережающих при вращении колеса, боковых поверхностях зубьев выполнены зазоры относительно тела колеса. В участках пластин, образующих отстающие боковые поверхности зубьев, в области вершин зубьев и с примыканием к этим вершинам, выполнены сквозные отверстия, расположенные вдоль ширины этих участков, Внутри полости каждого зуба, с эквидистантным примыканием к участку пластины, образующей отстающую боковую поверхность зуба, укреплена вставка в виде клина, ширина которого равна ширине зуба. Основание клина эквидистантно примыкает к телу колеса. Вершина клина примыкает к сквозным отверстиям в области вершины зуба. Грань клина, обращенная вовнутрь полости зуба, выполнена плоской. Обеспечивается повышение качества смазывания зубчатого колеса. 5 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах, смазываемых жидкими смазочными материалами методом погружения.

Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями ( см., например, Гузенков П.Г. «Детали машин»: Учеб. для вузов. - 4-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 1986. - 359 с.: ил., стр. 178, рис. 12.12, а.

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что при смазывании его жидким смазочным материалом методом погружения, когда смазочный материал подается в зону зацепления с парным зубчатым колесом передачи зубьями этого колеса, погружаемыми периодически при вращении колеса в масляную ванну с жидким смазочным материалом, этот смазочный материал, захваченный из ванны боковыми (трущимися) поверхностями зубьев, при перемещении зубьев в зону зацепления стекает с этих поверхностей, поэтому смазочный материал в зоне зацепления может быть недостаточным для качественного смазывания трущихся поверхностей зубьев колес. Это интенсифицирует процесс их изнашивания, что может привести к выходу передачи из строя.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2532451, кл. F16H 55/10, опубл. 10.11.2014 г., Бюл. №31. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с полыми зубьями, каждый из которых выполнен из пары прямоугольных пластин, изогнутых по профилю зуба, расчетного для данного колеса, с образованием боковых поверхностей зубьев, и пары кольцевых накладок, наружный диаметр которых равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, укрепленных на торцах тела, между которыми и на теле колеса укреплены зубья зубчатого венца.

Недостаток прототипа состоит в том, что между верхними концами пластин, образующих зубья зубчатого венца, имеются зазоры, через которые смазочный материал, при погружении зубьев в масляную ванну, затекает в полости зубьев и бесцельно перемещается в них при вращении колеса. Кроме того, смазывание зоны зацепления парных зубчатых колес (нижерасположенного колеса, погруженного в масляную ванну и вышерасположенного парного колеса) осуществляется за счет смазочного материала, захваченного боковыми (трущимися) поверхностями зубьев нижерасположенного зубчатого колеса. А количество захваченного ими смазочного материала может быть изначально недостаточным для осуществления нормального смазывания; кроме того, изначально захваченный смазочный материал за время перемещения зубьев из масляной ванны в зону зацепления стекает с этих зубьев, что уменьшает количество изначально захваченного материала и ухудшает тем самым режим трения зубьев сопряженных колес.

Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и повышения качества смазывания трущихся поверхностей его зубьев.

Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с полыми зубьями, каждый из которых выполнен из прямоугольных пластин, изогнутых по профилю поверхностей зуба, расчетного для данного колеса, и пары кольцевых накладок, наружный диаметр которых равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, укрепленных на торцах тела, между которыми и на окружности тела укреплены зубья зубчатого венца. Причем каждый зуб выполнен из одной пластины, изогнутой по полному профилю расчетного зуба. Между основаниями опережающих, при вращении колеса, боковых поверхностей зубьев и телом колеса выполнены зазоры; в участках пластин, образующих отстающие боковые поверхности зубьев, в области вершин зубьев и с примыканием к этим вершинам, выполнены сквозные отверстия, расположенные вдоль ширины этих участков; внутри полости каждого зуба, с эквидистантным примыканием к участку пластины, образующей отстающую боковую поверхность зуба, укреплена вставка в виде клина, ширина которого равна ширине зуба; основание клина эквидистантно примыкает к телу колеса; вершина клина примыкает к сквозным отверстиям в области вершины зуба; а грань клина, обращенная вовнутрь полости зуба, выполнена плоской.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: схема зубчатой передачи (фиг. 1), фрагмент зубчатого колеса с местным разрезом - вид с торца (фиг. 2), разрез фрагмента зубчатого колеса - вид сбоку (фиг. 3), разрезы фрагмента зубчатого колеса по центральной плоскости вращения колеса - вид сбоку (фиг. 4 и 5).

На чертеже показаны: нижерасположенное зубчатое колесо 1, парное зубчатое колесо 2, жидкий смазочный материал 3, масляная ванна 4, тело 5 зубчатого колеса (1), пластины 6, опережающая боковая поверхность 7 зуба, отстающая боковая поверхность 8 зуба, вершина 9 зуба, кольцевые накладки 10 и 11, наружный периметр 12 накладок, внутренний периметр 13 накладок, окружность 14 оснований зубчатого венца, сквозные отверстия 15, полость 16 зуба, вставка 17; горизонтальная ось координат Х-Х; вертикальная ось координат У-У; направления вращения ω₁ и ω₂ зубчатых колес (1 и 2); зазор Δ; ширина В зуба; угол α между поперечной плоскостью симметрии зуба и боковой гранью вставки (17).

Нижерасположенное зубчатое колесо 1, находящееся в зацеплении с парным зубчатым колесом 2, погружено в жидкий смазочный материал 3 масляной ванны 4; валы обоих зубчатых колес находятся в горизонтальной плоскости (по оси Х-Х) и вращаются, соответственно, в направлениях ω₁ и ω₂. Зубчатое колесо 1 состоит из тела 5 и зубчатого венца с полыми зубьями, каждый из которых состоит из прямоугольной пластины 6, изогнутой по профилю зуба, расчетного для данного колеса, с образованием боковых поверхностей 7, 8 и вершины 9 зуба. На торцах тела 1 укреплена пара кольцевых накладок 10 и 11; диаметр наружного периметра 12 накладок равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, диаметр внутреннего периметра 13 накладок меньше диаметра окружности оснований 14 зубчатого венца. Между участком пластины 6 каждого зуба, образующего опережающую, при вращении ω1 колеса 1 боковую поверхность 7 зуба, и телом 1 колеса выполнен зазор Δ. В участках пластин 6, образующих отстающие боковые поверхности 8 зубьев, в области вершин 9 зубьев и с примыканием к этим вершинам, выполнены сквозные отверстия 15, расположенные вдоль ширины этих участков (ширины зуба В). Внутри полости 16 каждого зуба, с эквидистантным примыканием к участку пластины 6, образующей отстающую боковую поверхность 8 зуба, укреплена вставка 17 в виде клина, ширина которого равна ширине В зуба. Основание клина эквидистантно прилегает к телу 1 колеса. Вершина клина примыкает к сквозным отверстиям 15. А грань клина, обращенная вовнутрь полости зуба, выполнена плоской.

При работе зубчатой передачи со смазыванием, нижерасположенное зубчатое колесо 1 погружено в жидкий смазочный материал 3 масляной ванны 4 и находится в зацеплении с вышерасположенным парным зубчатым колесом 2. При вращении ω₁ колеса 1 его зубья поочередно погружаются в смазочный материал 3; при этом смазочный материал - через зазоры Δ и через сквозные отверстия 15, заполняя полости 16 зубьев. При дальнейшем проворачивании ω₁ колеса и выходе его зубьев из жидкого смазочного материала 3 масляной ванны 4, смазочный материал, попавший в полости 16 зубьев, начинает вытекать из этих полостей - через сквозные отверстия 15 в области вершин 9 зубьев. При этом осуществляется смазывание отстающих боковых поверхностей 8 этих зубьев, а также - опережающих боковых поверхностей 7 нижерасположенных зубьев колеса 1 и опережающих боковых поверхностей зубьев колеса 2 (при их входе в зону зацепления колес 1 и 2). Опережение полостей 16 зубьев колеса 1 обеспечивается наличием в полостях 16 вставок 17, стороны которых (грани клина), обращенные во внутрь полостей 17, расположены с наклоном в сторону сквозных (выливных) отверстий 15. Оптимальный режим опорожнения полостей 16 задается соответствующими сечениями сквозных (выливных) отверстий 15 и углом α наклона сторон вставок 17 в сторону этих отверстий (относительно горизонтальной оси ординат Х-Х при горизонтальном положении зубьев колеса 1 в зоне зацепления с парным зубчатым колесом 2.

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет осуществлять смазывание боковых поверхностей зубьев и после выхода этих зубьев из масляной ванны, компенсируя тем самым потери смазочного материала с боковых поверхностей зубьев вследствие его стекания с этих поверхностей при перемещении зубьев из масляной ванны в зону зацепления с зубьями парного зубчатого колеса. Это повышает качество смазывания трущихся поверхностей зубьев и снижает их износ, особенно - при большом диаметре и малой скорости его вращения.

Зубчатое колесо, преимущественно нижерасположенное зубчатой передачи с горизонтальным расположением валов, смазываемое жидким смазочным материалом методом погружения, содержащее тело, зубчатый венец с полыми зубьями, выполненными из пластин, изогнутых по профилю зуба, расчетного для данного зубчатого колеса, и пары кольцевых накладок, наружный диаметр которых равен диаметру окружности вершин зубчатого венца, укрепленных на торцах тела, между которыми и по окружности тела укреплены зубья зубчатого венца, отличающееся тем, что каждый зуб выполнен из одной пластины, изогнутой по полному профилю расчетного зуба, между основаниями опережающих, при вращении зубчатого колеса, боковых поверхностей зубьев и телом зубчатого колеса выполнены зазоры, в участках пластин, образующих отстающие боковые поверхности зубьев, в области вершин зубьев и с примыканием к этим вершинам, выполнены сквозные отверстия, расположенные вдоль ширины этих участков, внутри полости каждого зуба, с эквидистантным примыканием к участку пластины, образующей отстающую боковую поверхность зуба, укреплена вставка в виде клина, ширина которого равна ширине зуба, основание клина эквидистантно примыкает к телу зубчатого колеса, вершина клина примыкает к сквозным отверстиям в области вершины зуба, а грань клина, обращенная вовнутрь полости зуба, выполнена плоской.