Зубчатое колесо

1 11688752 О ПЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сви -ву Дополнительное к а Заявлено 27.06.77 (2 51) М. К . 500610/25-2 Н 55(18 рисоединением заявки Хе сударственныи комите(088,8) 43) Опубликовано 30,09.745) Дата опубликования юллетень Ме 36 о делам изобретений и открытий(71) Заявит Институт проблем надежности и долговечности маш АН Белорусской ССР54) ЗУБЧА ЛЕ Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использованияв зубчатых передачах различных механизмов и машин, особенно в тех, к динамикекоторых предъявляются повышенные требования,Известны зубчатые колеса и звездочкидля цепных передач, в которых для улучшения динамики передач и снижения ихвиброакустической активности зубья выполиены вставными и установлены в гнездавенца через прокладки из материалов сбольшим коэффициентом внутреннего трения или сами изготовлены из таких материалов,1. 1Такие конструкции позволяют уменьшитьдефицит высококачественных материаловдля изготовления зубьев, однако довольновысокая сложность в изготовлении, а в рядеслучаев незначительное улучшение динамики препятствуют широкому использованиюэтих конструкций в механических передачахсовременных машин.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является зубчатое колесо, содержащее ступицу, установленныев ней вставные зубья и упругие элементы,взаимодействующие со ступицей и зубьями2 3ом колесе упругие элементы располагаются в пазах, образованных выемками, выполненными на каждой боковой поверхности зуба по его длине и на прилегающей к ней поверхности ступицы, причем зубья колеса могут быть выполнены из полимерного материала.Такая конструкция позволяет повысить экономичность передачи за счет применения сменных вставных зубьев, однако не позволяет достичь желаемой эффективности в равномерности распределения нагрузки между зубьями в силу отсутствия силового взаимодействия между ними. В реальных передачах может иметь место большое расхождение в погрешностях шага зубьев, в результате один из зубьев, находящихся в зацеплении, полностью воспринимает передаваемую нагрузку, другие же оказываются разгруженными или воспринимают лишь незначительную долю этой нагрузки.Кроме того, упругие несущие элементы могут являться каналами для передачи вибраций с зубьев на ступицу и наоборот, что уменьшает эффект снижения структурного шума механизма и отрицательно сказывается на его долговечности.Целью изобретения является снижение удельной нагрузки на зубья.Для этого в предлагаемом зубчатом колесе сопрягающиеся поверхности ступицыи зубьев имеют цилиндрическую форму, взубьях и ступице выполнены кольцевые канавки, а упругие элементы выполнены в виде кольцевых пружин, размещенных в канавках.Кроме того, между сопрягающимися поверхностями зубьев, ступицы и кольцевыхпружин размещены слои виброизолирующего материала.В таком выполнении зубчатое колесообеспечивает многопар ность зацепления,что повышает его нагрузочную способность.На фиг. 1 изображено предлагаемое зубчатое колесо, находящееся в зацеплении спарным колесом; на фиг. 2 - разрез поА - Ана фиг,1,Зубчатое колесо содержит ступицу 1, установленные в ней вставные зубья 2 и размещенные в кольцевых канавках 3 и 4 зубьев и ступицы кольцевые пружины 5 и 6.Сопрягающиеся поверхности 7 и 8 соответственно зубьев и ступицы имеют цилиндрическую форму, Для исключения контакта зубьев колеса и кольцевых пружин соступицей промежутки между поверхностямизубьев и ступицы заполняются слоями 9виброизолирующего материала, а для исключения контакта кольцевых пружин соступицей и с зубьями кольцевые канавкитакже заполняются слоями 10 виброизолирующего материала. После сборки колесакольцевые пружины закрепляются в канавках от выпадания торцовыми накладками11, что исключает смещение зубьев в осевом направлении и обеспечивает надежность соединения.Зубчатая передача работает следующимобразом.При передаче крутящего момента зуб 2колеса под действием окружного усилияР,р (см, фиг. 1) стремится повернутьсяв своем гнезде на ступице в сторону действия этого усилия и изгибает пружины таким образом, что соседний зуб а поворачивается навстречу входящему с ним в зацепление зубу парного колеса 12, а выходящийиз зацепления зуб О поворачивается в сторону, противоположную вращению колес, ипродолжает оставаться в контакте с зубомпарного колеса (этот процесс обозначен нафиг. 1 штриховыми линиями и показанстрелками), что обеспечивает многопарныйконтакт зубьев передачи, равномерное распределение нагрузки между зубьями иплавность хода зацепляющихся колес, аследовательно, способствует улучшению динамики передачи и повышению ее долговечности. Причем величиной диаметральных зазоров кольцевых канавок ступицы икаждой из пружин определяется силовоезамыкание зубьев при перегрузках, принормальных же режимах работы силовоезамыкание зубьев колеса осуществляетсяза счет упругих свойств кинематически связывающих кольцевых пружин. 4Слой в иброизолирующего материала,размещенный в гнездах ступицы для установки зубьев, способствует значительномуослаблению механических колебаний зубь 5 ев, а следовательно, и передаче их на ступицу, обеспечивает возможность компенсации погрешностей изготовления зубчатыхколес и монтажных перекосов передачи, атакже выполняет функцию антифрикцион 1 О ного покрытия в шарнирном соединении зубьев со ступицей, Заполнение кольцевыхпроточек ступицы виброизолирующим материалом также способствует затуханиюколебаний кольцевых пружин, размещен 15 ных в них, а также уменьшению упругихдеформаций пружин под действием работающих зубьев.Конструкция зубчатого колеса имеет минимальное количество деталей, достаточно20 технологична в изготовлении и сборке иможет быть использована для изготовлениякрупномодульных зубчатых колес и звездочек цепных передач. Использование описываемой конструкции в качестве звездочек25 цепных передач позволит обеспечить плавное зацепление ее зубьев с ведущей ветвьюцепи и исключить залипание на звездочке ведомой ветви в силу перечисленных выше динамических возможностей данной конЗО струкции, что позволит применять такуюпередачу при повышенных скоростях, обеспечить высокую плавность и малошумностьпередачи. Динамический процесс, описанный применительно к зацеплению зубчатых35 колес, аналогичен и для зацепления звездочки такой же конструкции с цепью, когданаиболее нагруженный зуб звездочки перекладывает часть нагрузки на соседние,с которыми он связан общими упругими40 элементами, благодаря чему уменьшаютсядинамические нагрузки при входе в зацепление, повышается равномерность распределения нагрузки между ними и долговечность передачи,45 Подбором параметров кольцевых пружин,их упругих свойств, а также величин диаметральных зазоров в кольцевых канавкахможно обеспечить устойчивую работу пружин в пределах своей упругости в широком50 диапазоне передаваемых нагрузок, так какпри многопарном зацеплении, обеспеченномкинематической взаимосвязанностью зубьев, локальные нагрузки в зоне сопряженияс зубьями и прогибы пружин будут невели 55 ки. При кратковременных перегрузках, которые могут иметь место в работающей передаче, максимальный прогиб пружин ограничивается величиной диаметральныхзазоров в кольцевых канавках ступицы, что60 снижает вероятность их поломки и обеспечивает надежность соединения.Формула изобретения1, Зубчатое колесо, содержащее ступицу,установленные в ней вставные зубья и уп9 Изд.574 Тирани 1139 Подписное ск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, .Чосква, Ж, Раушская наб., д. 475 каз 29 ПО П Типография, пр. Сапунова, 2 ругие элементы, взаимодействующие со ступицей и зубьями, отличающееся тем, что, с целью снижения удельной нагрузки на зубья, сопрягающиеся поверхности ступицы и зубьев имеют цилиндрическую форму, в зубьях и ступице выполнены кольцевые канавки, а упругие элементы выполнены в виде кольцевых пружин, размещенных в канавках.2. Колесо по п. 1, отличающееся тем, что между сопрягающимися поверхностями зубьев, ступицы и кольцевых пружин размещены слои виброи;олирующего материала. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бируля А. Л. и др. Экспериментальноеисследование виброизоляции зубчатого колеса. - Вестник машиностроения,3,1974, с. 35 - 36.10 2, Авторское свидетельство СССР246980, кл. Г 16 Н 55/30, 1967 (прототип).