Зубчатое колесо

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

Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985. - 416 с., ил.», стр. 341, рис. 22.27.

Недостаток такого зубчатого колеса состоит в том, что его зубья, испытывающие нагружение в процессе работы колеса в передаче, 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 зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару плоских кольцевых накладок, укрепленных на теле и торцах зубьев. Накладки жестко соединяют торцы зубьев между собой (а сами зубья - с телом колеса), тем самым накладки повышают жесткость зубьев и обеспечивают им необходимую изгибную прочность.

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что накладки, связывающие между собой зубья, задают им одинаковую жесткость по всей окружности колеса. Однако в случае ударного напряжения зубьев, при этом будет задана этим зубьям излишняя жесткость, которая будет приводить к ударам на колесо в целом, а также на механизмы, кинематически связанные с колесом, способные привести к их поломке.

Изобретением решается задача обеспечения демпфирования ударных нагрузок, действующих на отдельных участках окружности зубчатого колеса.

Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару плоских кольцевых накладок, имеющих внутренний и наружный периметры в форме окружностей, укрепленных на торцах зубьев и теле колеса; причем на участках окружности колеса с ударным режимом нагружения зубьев участки накладок имеют наружный радиус меньший, чем наружный радиус накладок на участках окружности колеса с безударным режимом нагружения зубьев.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено зубчатое колесо - вид с торца колеса.

На чертеже показаны: тело 1, зубчатый венец с зубьями 2, накладки 3 и 4, группы зубьев зубчатого венца, с безударным нагружением - I и III, группы зубьев зубчатого венца с ударным нагружением - II и IV, внутренний радиус R_вн накладок, наружный радиус R₁ накладок на участках окружности с безударным нагружением, наружный радиус R₂ накладок на участках окружности колеса с ударным нагружением, разница Δ между радиусами R₁ и R₂.

Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями и пару плоских кольцевых накладок 3 и 4, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу. Накладки имеют внутренний радиус R_вн, равновеликий по всей окружности колеса. На участках окружности колеса с безударным режимом нагружения зубьев (группы зубьев I и III) наружный радиус участков накладок выполнен максимальным (R₁), на участках окружности колеса с ударным режимом нагружения зубьев (группы зубьев II и IV) наружный радиус накладок выполнен меньшим на величину Δ и составляет величину R₂. Величина Δ определяется расчетным путем, исходя из характера ударных нагрузок и параметров зубьев.

При работе зубчатого колеса, кольцевые накладки связывают зубья колеса между собой, повышают их взаимную жесткость и изгибную прочность. На участках (II и IV) окружности колеса, с ударным режимом нагружения зубьев, где наружный радиус R2 накладок выполнен меньшим (на величину Δ) и имеет величину R2, зубья на части высоты своих головок накладками не связаны, что уменьшает жесткость скрепления зубьев накладками на этих участках окружности. Это позволяет демпфировать ударные нагрузки, действующие на зубья колеса.

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет не только повысить изгибную прочность зубьев и их устойчивость к изломам, но и позволяет демпфировать ударные нагрузки, действующие на зубья колеса при его работе в передаче, тем самым повышается плавность работы колеса и механизмов, кинематически связанных с колесом.

Зубчатое колесо, преимущественно крупномодульное большого диаметра, с разными, в том числе 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 режимом нагружения зубьев наружный радиус соответствующих участков кольцевых накладок выполнен меньшим, чем наружный радиус участков кольцевых накладок на участках окружности зубчатого колеса с безударным режимом нагружения зубьев.