Зубчатое колесо

(71) Научно-исследовательский институт технологиии организации производства двигателей (72) Дунаев ЕА Погорелов. В,С Цыганова Н.В.; Шемятовский ВВ(56) Генкин Мд- Рыжов МА "Возбуждение колебаей и распределение напряжений по длине зубьев в конических зубчатых колесах с прямыми зубьями". Вопросьг геометрии и динамики зубчатых пе. РЮач, М, Наука, с 62-70,Цраго Браун; "Теоретическая и экспериментаайая оценка резонансной характеристики быстроходной, облегченной, тяжелонагруженной зубчатой передачи", Труды Американского общества инФиг. 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНтнВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТ женеров - механиков Конструирование и технология машиностроения. й 2,1981. с 36-48.(57) Использование: изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при конструировании зубчатых колес с повышенной несущей способностью. Сущность: зубчатое колесо содержит ступицу 1, обод с зубчатым венцом 2, диафрагму 3 и демпфер 4. Контактирующие с колесом поверхности демпфера в поперечном сечении выполнены клиновидными, а кольцо демпфера выполнено из материала, температурный коэффициент линейного расширения которого в 1,4 - 2,0 раза больше по сравнению с материалом колеса. 4веерные колебания с узловыми диаметрами, что приводит к вОзрастанию вибронапряжений в диафрагме 3 и ободе 2 и, какследствие этого, к частым поломкам зубча 5 тых колес,Установка демпфера 4 сухого трения поизвестному техническому решению позволяет снизить вибронапряжения в диафрагме 3 и ободе 2 и тем самым снизить"0 вероятйость выхода передачи из строя. Выполнение демпфера с клиновидным поперечным сечением с ободом кблесаувеличивает нормальную силу давления накорпусных поверхностях демпфера, что до 15 полнительно улучшает демпфирующиесвойства конструкции.Выполнение демпфера из материала сбольшим коэффициентом линейного расширения, чем материал колеса, обеспечивает20 автоматическое регулирование коэффициента демпфирования в зависимости от условий работы передачи: при возрастаниинагрузок и скоростей растет температуравнутри редуктора, а это приводит к возра 25 станию сил трения и, следовательно, к дополнительному гашению вибраций.Пример конкретного выполнения предлагаемого зубчатого колеса,Изготавливается коническое зубчатое30 колесо с круговыми зубьями из легированной стали со следующими параметрами:средний нормальный модуль вл -3,5, числозубьев Е = 45, угол наклона зуба Д 21 О,. коэффициент линейного расширения мате.35 риала аь = 12 10 1/град. Демпфер изготавливается из нержавеющей аустенитнойстали, коэффициент линейного расширения, которой ац - 17 10 1/град, ар10 1/град (алюминиевый сплав) диа 40 метр демпфирующего кольца бд 120 мм.Монтажный натяг между демпфером и 45 б - бд й(бц -а),Изобретейие относится к машиностроению и может использоваться в производствезубчатых передач, работающих в условияхвысоких скоростей (и - 10000 - 40000 об/мин)и нагрузок (М - 500 - 1000 л.с.).Цель изобретения - повышение несущей способности зубчатого колеса за счетснижения вибронапряжений в диафрагме врежимах высоких скоростей и нагрузок,Цель достигается тем, что в зубчатомколесе, содержащем ступицу, обод с зубча-тым венцом, диафрагму и демпфер, выполненный в виде кольца и установленный снатягом под ободом, контактирующие с колесом поверхности демпфера в поперечном.сечении выполнены клиновидными, а кольцо выполнено из материала, температурныйкоэффициент линейного расширения которого в 1,4 - 2,0 раза больше по сравнению сматериалом колеса.Характер распределения усилий в контактирующих поверхностях демпфера представлен на фиг,4, иэ которой видно.возрастание нормальных сил на боковыхповерхностях клина, обусловленное совокупным эффектом выбора клиновиднойформы поперечного сечения кольца и материала демпфера.. Выбор материалов демпфера, коэффициенты линейного расширения которых ле. жат в пределах в 1,4-2,0 больших, чемкоэффициент линейного расширения материала колеса, обусловлен тем, что этот диа.пазон обеспечивает снижениевибронапряжений, которые исключают поломкипередач в условиях высоких скоростей и нагрузок и, следовательно,обеспечивают требуемую несущую способность передачи. Нижняя граница диапазонаобусловлена взаимным износом трущихсяповерхностей, что может резко снизить демпфирующие свойства, а верхняя - снизитьвибронапряжения до практически безопасного уровне.На фиг,1 изображено известное зубчатое колесо с демпфером(прототип); на фиг.2- предлагаемое зубчатое колесо с демпфером (вариант 1); на фиг.З - предлагаемоезубчатое колесо с демпфером (вариант 2); наФиг. 4 - характер распределения усилий в 5демпфере,Зубчатое колесо состоит иэ ступицы 1,обода с зубчатым венцом 2, диафрагмы 3 идемпфера 4.При работе зубчатой передачи в условиях высоких скоростей и нагрузок осевая составляющая усилия в зацеплении прирезонансах (когда частота вращения совпадает с собственной частотой зубчатого колеса) возбуждавт в ободе 2 и диафрагме 3 ободом колеса Ь = 0,12 ммПри изменении температуры в редукторе температурный натяг б меняется по зависимости где Ь- разность между рабочей и комнатной температурой,.Ь200 - 20 - 1800.При этих условиях дополнительный температурный натяг 1 = 0,11 мм, 1 = 0,22 ммМонтажный натяг в известном техническом решении (см. прототип) Ьп 0,12 мм позволил снизить вибронапряжения до величины О= 12 кг/мм.Кроме того, за счет клиновидной формы поперечного сечения увеличивается общая площадь контактирующих повврхноствй и1811252 5 По сравнению с базовым обьектом, засчет снижения Ьибронапряжений в диафрагме с 20 кг/мм до 5 - 6 кг/мм несущая способность предлагаемого зубчатого коле-.са повысится в 3-4 раза,10 Формула изобретен ия 15 нормальная сила на боковых поверхностях дейпфера. Это также позволит увеличить ко, эффициент демпфирования примерно на 50,Таким образом, ожидаемый технический эффект от предложения, возникающий за счет выбора материала и клиновидной формы поперечного сечения демпфера позволит снизить вибронапряжение до велиЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО; содержащее ступицу, обод .с,зубчатым венцом, диафрагму и демпфер, выполненный в виде кольца и установленный в ободе с натягом, отличающееся тем, что. с целью повышения надежности, кольцо чины о= 5 - 6 кг/мм, что, как показала прак 2тика эксплуатации таких передач, являетсябезопасным с точки зрения их поломок,выполнено из материала, температурный коэффициент линейного расширения которого в 1,4 - 2,0 раза больше температурного коэффициента линейного расширения материала колеса, а контактирующие с колесом торцовые поверхности кольца выполнены. клиновидными.1811252 И"г ое усилие от.ого натягь1эе усилие отипературиого натягаряольиое усилие Составитель Е,Черноус Техред М.Моргентал КорректоР Е Папп ктор Н.Козл аказ 78 Тираж , ПодписНПО "Поиск" Роспатента35, Москва, Ж, Раушская наб 4/б д, ул.Гагар.ина, 10 ройзводственно-издательский комбинат "Патент", г, У