зубчатое колесо

Формула изобретения

Зубчатое колесо, преимущественно подверженное ударным нагружениям в одном направлении вращения колеса, содержащее тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на теле колеса и перекрывающих торцы зубьев, отличающееся тем, что зубчатый венец выполнен из отдельных, не связанных между собой зубьев, каждый зуб установлен на оси, укрепленной между накладками, с возможностью поворота на ней в плоскости вращения колеса, между основанием зуба и телом колеса выполнен зазор, основание зуба снабжено выступом прямоугольного сечения, углубленным в тело колеса, в теле колеса выполнено ответное углубление с обеспечением перемещения в нем выступа при повороте зуба, плоскость выступа, расположенная противоположно относительно боковой стороны зуба, подверженной ударному нагружению, прилегает к ответной плоскости углубления, а между противоположной плоскостью выступа и ответной плоскостью углубления расположен упругий элемент.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых колесах, зубья которых подвержены ударным нагружениям в одном направлении вращения колеса.

Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями (см., например, Иосилевич Г.Б. и др. Прикладная механика: Для студентов втузов / Г.Б. Иосилевич, П.А. Лебедев, В.С. Стреляев. - М.: Машиностроение, 1985. - 576 с. с ил., стр.315).

Недостаток данного зубчатого колеса состоит в том, что при ударных нагрузках на его зубья, зубья подвержены деформациям и разрушениям.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, содержащего тело и зубчатый венец с зубьями (см. Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. Для вузов. - 4-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1986. - 359 с.: ил., стр.154).

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что при ударных нагрузках, испытываемых зубьями колеса при его работе, зубья подвержены пластическим деформациям и существует опасность их излома. При этом самое опасное место с точки зрения рассмотрения ударных нагрузок - вершины зубьев. При этом часто при работе зубчатых колес их зубья испытывают ударные нагрузки только при вращении колеса в какую-нибудь одну сторону - приводы компрессоров, прессов и т.п.

Изобретением решается задача повышения ударной прочности зубьев зубчатых колес.

Это достигается тем, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на теле колеса и перекрывающих торцы зубьев, причем зубчатый венец выполнен из отдельных не связанных друг с другом зубьев; каждый зуб установлен на оси, укрепленной между накладками, с возможностью поворота на ней в плоскости вращения колеса; между основанием зуба и телом колеса выполнен зазор; основание зуба снабжено выступом прямоугольного сечения, углубленным в тело колеса; в теле выполнено ответное углубление с обеспечением перемещения в нем выступа при повороте зуба; плоскость выступа, расположенная противоположно относительно боковой поверхности зуба, подверженной ударному нагружению, прилегает к ответной плоскости углубления; а между противоположной плоскостью выступа и ответной плоскостью углубления расположен упругий элемент.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фрагмент зубчатого колеса - вид со стороны вершин зубьев (фиг.1), фрагменты сечения колеса (фиг.2, 3).

На чертежах показаны: тело 1 колеса, наружная окружность 2 тела колеса, кольцевые накладки 3 и 4 с внутренней окружностью 5 и наружной окружностью 6; ось 7; крепления 8 и оси между кольцевыми накладками; зуб 9; основание 10 зуба; зазор 11 между основанием зуба и телом колеса (размером h₁); выступ 12 основания зуба; основание 13 выступа; основание 14 впадины; зазор h ₂ между основанием выступа и основанием впадины; рабочие плоскости 15 и 16 выступа; плоскости 17 и 18 впадины; упругий элемент 19.

Работает данное зубчатое колесо следующим образом. При действии на зубья колеса номинальных (Р_н ) нагрузок, прилагаемых к любой боковой рабочей стороне зуба (номинальные нагрузки по величине меньше, чем ударные нагрузки Р_уд), зуб под действием упругого элемента находится в обычном положении - его ось симметрии направлена по радиусу колеса. При действии нагрузки Р_н1 это положение обеспечивается упором плоскости 15 выступа 12 в плоскость 17 впадины в теле 1 колеса; при действии нагрузки Р_н2 - с другой стороны зуба - обычное положение зуба обеспечивается жесткостью упругого элемента 19. При действии на зуб ударной нагрузки Р_уд происходит поворот зуба (на угол ), при этом компенсируется действующий удар от нагрузки. Степень реакции зуба на ударные нагрузки задается подбором жесткости упругого элемента 19, а также подбором параметров размеров h ₃, h₄, h₅.

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет компенсировать влияние ударных нагрузок на зубья колеса, тем самым - повысить его ударную прочность и надежность.