зубчатое колесо
Классы МПК: | F16H55/12 с диском или ободом, собранным из разъемных частей |
Автор(ы): | Мендрух Денис Николаевич (RU), Мендрух Николай Викторович (RU), Терзиева Наталья Сергеевна (RU) |
Патентообладатель(и): | Мендрух Денис Николаевич (RU), Мендрух Николай Викторович (RU), Терзиева Наталья Сергеевна (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2013-05-06 публикация патента:
10.10.2014 |
Изобретение относится к зубчатым передачам и может быть использовано в тяжелонагруженных зубчатых колесах. Зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару торцевых кольцевых накладок. Накладки выполнены разновеликой толщины в радиальной плоскости колеса: в области головок зубьев толщина накладок максимальна, а в области ножек зубьев и тела колеса - минимальна, причем изменение толщины выполнено одноступенчато. В результате снижается материалоемкость зубчатого колеса без ухудшения его работы. 1 ил.
Формула изобретения
Зубчатое колесо, преимущественно крупномодульное тяжелонагруженное, содержащее тело, зубчатый венец с зубьями и пару торцевых кольцевых накладок, укрепленных на теле колеса и торцах зубьев, отличающийся тем, что накладки выполнены разновеликой толщины в радиальной плоскости колеса; в области головок зубьев толщина накладок максимальна, а в области ножек зубьев и тела колеса минимальна, причем изменение толщины выполнено одноступенчато.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к машиностроению, в частности к зубчатым передачам, и может быть использовано в тяжелонагруженных зубчатых колесах.
Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для машиностр. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 1984. - 336 с. ил., стр.96.
Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что при работе колеса в режимах тяжелого нагружения его зубья испытывают большие изгибающие моменты при зацеплении с сопряженным колесом; эти повышенные нагрузки создают большие напряжения в области оснований зубьев, способствующие образованию трещин, которые могут привести к излому зубьев и выходу колеса из строя.
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 кольцевых накладок, укрепленных на теле и торцах зубьев. Накладки жестко соединяют торцы зубьев между собой (и 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 толщина торцевых накладок одинакова по их ширине, в то время как нагрузки, воспринимаемые и передаваемые ими, неодинаковы по ширине накладок. Зубья представляют собой аналог балок, защемленных с одного конца (в данном случае - в теле колеса), поэтому величина изгибающих моментов, действующих на зубья, возрастает по высоте зубьев в сторону их вершин и в районе вершин - она максимальна, а в районе оснований зубьев - равна нулю. Поэтому нагрузки, воспринимаемые и передаваемые накладками, максимальны в области вершин зубьев, и равны нулю в районе оснований зубьев. Поэтому выполнять накладки равнопрочными (а следовательно, и одинаковой толщины) по всей ширине накладок - одинаковой толщины в районе вершин зубьев и в районе оснований зубьев нецелесообразно и приводит только к перерасходу материала, идущего на изготовление этих накладок.
Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса.
Зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару торцевых кольцевых накладок, укрепленных на теле и торцах зубьев, причем накладки выполнены разновеликой толщины в радиальной плоскости колеса - в области головок зубьев толщина накладок максимальна, а в области ножек зубьев и тела колеса минимальна, причем изменение толщины выполнено одноступенчато.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено зубчатое колесо (вид в разрезе) - вид сбоку колеса.
На чертеже показаны: тело 1 зубчатого колеса; зубчатый венец с зубьями 2; торцевые кольцевые накладки 3 и 4; участок 4 накладок увеличенной толщины (толщина h1); участок 5 накладок уменьшенной толщины (толщина h2); головка 7 зуба; ножка 8 зуба; область впадин 9 зубьев; общая ширина 1 накладок.
Работает данное зубчатое колесо следующим образом. Торцевые накладки 3 и 4, связывая между собой зубья 2 зубчатого венца, обеспечивают им необходимую жесткость и изгибную прочность. Причем для этого обеспечения достаточно связать между собой зубья в области их головок (7), при этом зуб будет представлять собой балку, защемленную с двух сторон. Накладки выполнены разной толщины (h1 и h 2). Участки 5 (большей толщины - h1) расположены в области головок 7 зубьев и служат для придания зубьям необходимой жесткости; участки 6 (меньшей толщины - h2) расположены в области ножек 8 зубьев и служат для создания смазочных карманов в области впадин (9) зубчатого венца, эти участки не являются силовыми, поэтому их толщина уменьшена.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет снизить материалоемкость торцевых накладок (за счет выполнения ненагруженных участков 6 меньшей толщины, чем нагруженные участки 5). При этом снижается и материалоемкость колеса в целом - без ухудшения работы торцевых накладок. Функции торцевых накладок при этом выполняются полностью - участки 5 придают жесткость зубьям, а участки 6 создают смазочные карманы в области впадин зубьев, что особенно необходимо при смазывании зубчатого колеса пластичными смазочными материалами.
Класс F16H55/12 с диском или ободом, собранным из разъемных частей
зубчатое колесо - патент 2527647 (10.09.2014) | |
зубчатое колесо - патент 2527645 (10.09.2014) | |
способ изготовления зубчатого колеса - патент 2525360 (10.08.2014) | |
зубчатое колесо - патент 2525323 (10.08.2014) | |
зубчатое колесо - патент 2503863 (10.01.2014) | |
зубчатое колесо - патент 2481518 (10.05.2013) | |
зубчатая передача конструкции л.н. буркова - патент 2330198 (27.07.2008) | |
система подвески мотоцикла, а также звездочка для такой системы - патент 2310116 (10.11.2007) | |
способ сборки составного зубчатого колеса - патент 2220343 (27.12.2003) | |
приводной блок зубчатой передачи - патент 2029187 (20.02.1995) |