Зубчатое колесо

и ц 777296

О П И САН -И ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.12.78 (21) 2699943/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

F 16Н 55/17

Государственный комитет

СССР (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (53) УДК 621.833 (088.8) по делам изобретений н открытий (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (72) Авторы изобретения

И. И. Янков, С. П. Руденко, И. В. Жук, С. В. Сидоренко и И. В. Каноник

Институт проблем надежности и долговечности машин

АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в тяжело нагруженных зубчатых передачах, к изгибной выносливости которых предъявляются повышенные требования.

Известны зубчатые колеса повышенной несущей способности, которая достигается за счет применения термических и деформационных методов упрочнения, изменения геометрических параметров зуба, примене- 10 ния высоколегированных сталей, а также за счет формообразования зубчатого венца (1).

Недостатком известных передач является их невысокая долговечность при работе в 15 тяжелых условиях.

По технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близким к изобретению является зубчатое колесо, содержащее ступицу и венец, по оси впадины каждого 20 зуба которого по всей ее длине выполнена канавка (2).

Передача имеет недостаточную долговечность в связи с высокой виброактивностью конструкции. 25

Целью изобретения является повышение долговечности.

Для достижения этой цели канавка выполнена с наклонными боковыми сторонами, угол наклона которых в плоскости, 30 проходящей через ее ось симметрии и ось колеса, равен углу профиля исходного контура зубчатого колеса, а отношения глубины канавки и радиуса ее дна к модулю в нормальном сечении к направлению зубьев колеса лежат в пределах соответственно 0,2 —:0,38 и 0,1 —:0,3.

На фиг. 1 показан зубчатый венец колеса; на фиг. 2 — геометрические параметры канавки.

На зубчатом венце 1 во впадинах выполнены канавки 2 со следующими параметрами: h — глубина канавки 1; r — радиус дна канавки; R — радиус кривизны края канавки; а — угол наклона боковой поверхности канавки к плоскости, проходящей через ее ось симметрии.

Анализ различных видов разрушений зубчатых колес показывает, что они в основном возникают под воздействием циклических изгибающих, циклических контактных, статических изгибающих и динамических нагрузок. У поверхности зуба напряжения от этих нагрузок достигают максимума. Выполнение канавок во впадине зуба позволяют увеличить площадь сечения зуба, и не снижая его прочность увеличить податливость зубьев зубчатого колеса при пиковых нагрузках, Ф ъе ъ

777290 абие /

Редактор Н. Тимонина

Корректор О. Данишева

Составитель А. Верховский

Техред И. Заболотнова

Заказ 2544/15 Изд. № 571 Тираж 1095 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ЧЬг. Z

Типография, пр. Сапунова, 2

Усталостиый излом зуба от циклических нагрузок в предложенной конструкции определяется величиной концентрации и знаком остаточных напряжений. Наличие сжимающих остаточных напряжений в ножке зуба позволяет тормозить развитие трещин вследствие их перераспределения у вершины канавки. Если трещина появится у дна канавки и распространится на некоторую глубину, то за счет того, что появление трещины не разрушает прилегающие к ней зоны с остаточными сжимающими напряжениями, скорость роста трещины будет замедлена, а, значит, и увеличена долговечность зубчатого колеса. 15

Выполненные по оси впадины каждого зуба по всей ее длине канавки с указанными геометрическими параметрами позволяют достичь оптимального перераспределения остаточных напряжений, возникаю- 20 щих по тем или иным причинам в поверхностном слое, в опасном сечении зуба после термической, химико-термической или механической обработки зубчатого колеса, увеличить общую высоту зуба, не снижая 25 его прочность, а, следовательно, добиться увеличения пятна контакта сопрягаемых элементов парных зубчатых колес за счет увеличения податливости зубьев и их самоустановки, снизить вибрации. 30

Таким образом, канавки с указанными геометрическими параметрами выполняются до химико-термической обработки или ® поверхностной закалки, что позволяет получить после этих ойераций остаточные сжимающие напряжения.

Формула изобретения

Зубчатое колесо, содержащее ступицу и венец, по оси впадины каждого зуба которого по всей ее длине выполнена канавка, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения долговечности, канавка выполнена с наклонными боковыми сторонами, угол наклона которых к плоскости, проходящей через ее ось симметрии и ось колеса, равеn углу профиля исходного контура зубчатого колеса, а отношения глубины канавки и радиуса ее дна к модулю в нормальном сечении к направлению зубьев колеса, лежат в пределах соответственно 0,2 —:0,38 и 0,1 †: 0,3.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пратусевич P. М. Повышение долговечности зубчатых колес, Детали и механизмы металлоре>ку1цих станков, М., «Машиностроение», 1972, т. 2.

2. Патент США № 3173301, кл. 74 †2, 1965 (прототип),