Зубчатое колесо

(51) М. Кл.з Г 16 Н 55/14 Государственный комитет Опубликовано 23.09.80. Бюллетень35Дата опублчкования описания 28.09.80ло делам изобретений н открытий(72) Автор изобретении С. А. Ьеляев Институт проблем надежности и,долговечности машин АН Ьелорусской ССР(54) ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО Изобретение относится к обц 1 ему машиностроению, а именно к конструктивному ислолнению зубчатого колеса, и предназначено для использования в зубчатых передачах разнообразных механизмов и машин. Наиболее эффективным представляется ис пользование предлагаемой конструкции в зубчатых передачах, к виброакустическим характеристикам которых предъявляются повышенные требования.Известны конструкции составных зубчатых колес, в которых для снижения виброакустической активности зубчатый венец соединяется со ступицей через промежуточный слой из упругоподатливого виброизолируюшего материала посредством адгезионного или фрикционного скрепления элементов ко леса) .Однако сравнительно невысокая нагрузочная способность и надежность соединения венца со ступицей, лимитируемые адгезионными и прочностными характеристиками материалов промежуточного слоя, повышенная трудоемкость при изготовлении и сбор. ке по сравнению с цельными зубчатыми колесами препятствуют широкому промышлен ному внедрению таких зубчатых колес в конструкции передач современных машин.Наиболее близким но технической сущности к предлагаемому изобретению является зубчатое колесо, содержа шее ступицу, установленный концентрично ей с радиальным зазором зубчатый венец и размещенные в зазоре упругие соединительные элементы 2.Упругие соединительные элементы выпол. иены в виде пружинных пластин криволинейной формы, одни концы которых закреплены на ступице, а другие - на венце.Зубчатый венец такого колеса имеет повышенную радиальную податливость в зонах, свободных от опор на пружинные пластины, и при перегрузках чрезмерный его прогиб может вызвать выход сопряженных зубьев из зацепления, а при передаче номинальных нагрузок такой эффект будет являться причиной циклического нарушения плавности передачи и возникновения ударов. Кроме того, требуемая концентричность венца относительно ступицы, нарушение которой также приводит к возникновению динамических нагрузок, достигается путем стро 765577гой идентичности жесткостных параметров пружинных пластин, что составляет достаточную сложность, а самоустановка венца в плоскости зацепления зубьев затруднена предельно жесткими пружинными элементами, что не позволяет увеличить суммарное пятно контакта и не может способствовать снижению динамических нагрузок в зацеплении.Цель изобретения - снижение динамических нагрузок в зацеплении.Поставленная цель достигается тем, что упругие элементы выполнены в виде винтовых пружин кручения противоположного действия, каждая из которых состоит из двух частей с противоположным направлением нави в к и, одноименные концы которых соединены между собой и закреплены одни на ступице, другие - на зубчатом венце, при этом одна пружина расположена между частями другой.Для увеличения площади контакта витков пружин с поверхностями венца и ступицы радиальный зазор между этими поверхностями выполнен равномерно расгциряющимся к торцам колеса, а пружины выполнены из проволоки переменного сечения, соответствующего профилю зазора. Кроме того, между поверхностью венца или ступицы и пружинами размещен слой виброизолирующего материала.На фиг. 1 изображено зубчатое колесо, общий вид; на фиг. 2 - поперечный разрез на фиг. 1.Зубчатое колесо содержит зубчатый венец 1, установленный на ступице 2 через слой виброизолирующего материала 3 посредством соединительных упругих элементов 4 и 5, выполненных в виде винтовых пружин кручения противоположного действия, закрепленных на венце и ступице и установленных в радиальном зазоре 6 между ними. Осевое смещение венца относительно ступицы и выпадание пружин в процессе эксплуатации исключается стопорными кольцами 7. Каждая пружина кручения изготавливается из высококачественной пружинной стали, например 65 Г и состоит из двух частей 8,9 и 10,11, имеющих противоположное направление навивки, причем одна из пружин 5 устанавливается между частями 8 и 9 другой пружины 4, выполненной с учетом линейных размеров первой, так как поставленные рядом пружины при передаче нагрузки с венца на ступицу будут создавать перекашивающий момент в соединении и приводить к перекосу соединенных деталей колеса.Такие пружины изготавливаются навивкой на оправке сложенной вдвое и отогнутой в шпоночный паэ проволоки симметрично расходящимися витками, шаг которых для уменьшения габаритов пружин ра 5 1 О 15 20 2 Зо 35 40 вен толщине проволоки, после чего замцка ющие ее концы отгибаюгся поверх взвитой спирали и скрепляются, например с гпмсэ щью сварки,Оправка для навивки пружин выполняется с учетом диаметра сопрягаемой поверхности ступицы, чтобы витки, установленных на нее пружин, плотно охватывали ее и обеспечивали концентричность соединения. При сборке колеса зубчатый венец базируется сопрягаемой поверхностью по виткам пружин, установленных на ступице, и должен обеспечивать беззазорное соединение. В отдельных случаях, для удешевления производства, в качестве оправок для навивки пружин могут применяться непосредственно ступица или венец изготавливаемого зубчатого колеса.Венец и ступица имеют шпоночнце пазы 11 для фиксации в них отогнутых конгов 13, 14, 15 и 6 пружин 4 и 5, а в случае применения какого. либо другогО способа крепления пружин на соединяемых деталях колеса пазы можно не предусматривать.Для увеличения площади сцепления витков пружин с сопрягаемцми поверхностями венца и ступиц пружины могут быть выполнены из длиннсмерного материала, имею. щего прямоугольное поперечное сечение или переменное сечение, для чего зазор между венцом и ступицей выполняется расширяющимся от середины к торцам колеса (на чертеже не показано).Слой виброизолирующегг материала, например поливинилбутираля марки 11 Ц ГОСТ 9439 60, может бцть нанесен на поверхности пружин иля на сопрягаемые поверхности венца или стуггицы, что обеспечивает виброизоляцию венгса от ступицы и наоборот.В случае применения предлагаемого конструктивного решения для зубчатых колес малого диаметра, установка венца осуществляется на пружины, поставленные непосредственно на вал. При работе зубчатого колеса под действием окружного усилия венецстремится повернуться относительно ступицы 2 в сторону действия этого усилия, однако пружины 4 и 5, концы которых закреплены на венце и ступице, допускают такое перемещение лишь в пределах упругих свойств слоя виброизолирующего материала 3 и того минимального зазора, который необходим для сборки колеса. При этом витки пружины, направление навивки которой совпадает с направлением действия окружного усилия (например пружины 4), и которая работает, таким образом, на закручивание, плотно охватывает сопрягаемую поверхность ступицы, а витки пружины встречной навивки (например пружины 5), работающей на раскручивание, плотно прилегают к сопрягаемой поверхности венца. Таким образом, переда.К РУ ГПЦ(МОМ(Ц 1) В( И 1 1 С Ц 1Огг п( Гнл 5(т 5 в б(л 1 п(Й ч(Зз с 3 Г ил ц 1 л(ни 51 (т 1 Ицця 1, ВОзцикз 0 их меж.,гг СОПРИ ГЗРМЫЧИ ПОВРХЦОСТЯЧИ ДЕТЗЛЕЙ КОЛ- са и поверхцостячи витков пружин, которые установлены н зазоре между ними.Ири реверсиронациц движения приццип работы пружин изменяется нз обратный, т.е. пружина 4, работавшая ло того нз закручивание, начинает работать на раскручивание, а Вторая пружина 5, наоборотца закручивание, причем в начальный момент 10 реверсиронания выбирается прелнзрительный натяг пружины, а затем происходит их плавное включение В работу по обратному прицципу, что способствует понышецик) план- нОсти пнредзчи и снижени 0 динзмиче(.ких нагрузок на зубья.Улучшенио динамики способствует также эффект упругого солицпня венца и ступицы, создаваемого за счет прднзтягз нагруженных передаваемым моментом пружин, в результате которого нецсц в процессе работы остается всегда подпружиненным в тацгецциальном цапранлециц, стремится понер. нуться навстречу действующему усилию и, таким образом, препятствует разчыкацию зубьев, а следонательно, возникцовению ударных нагрузок н зацеплении.Концентричность венца относительно ступицы обеспечивается его установкой непосредственно по виткам пружин с минимальным зазором, необходимым лля сборки колеса, и поэтому не ззвцсит ) Г упругих характеристик каждой из них. В процессе работы зазор в соединении Выбирается нагруженными пружинами, благолзря чему исключается чрезмерное смещение венца под действием радиальной составляющей окружного уси. лия и колебание бокового зазора в зацеп ленин. Это позволяет Выполнять Вецсц предельно тонким, за счет чего повышается его суммарная цолатлиность, что обеспечивает увеличение коэффициента перекрытия в зацеплении, значительно облегчается ниброизоляция его от ступицы и сокращается расход. г1 3 в(3 1 ( ) :д 3 3к 3г.г55КОЛ 3 ц)О 4 Кг)у г(г,ЬП Мг(1 В) 1 г Ж. ЦОСГЬ СВМИДЦ; й СЗ . Х 1:гКЬ В П.К К С ти З;)Ц,:ПЛЦЯ. ЧЬ" гг ГЬ(3 ) ВЛИ (ПЦК С;чгРЦ)1) 5 3 3 г К(Т )К;1, гг С.(,В)И 11 ЛЬ 3)г сцижццк) удсльцьх ННЬ рхз( Пз б живы поверхности зуб:в.ФОг.1) И;(О)(фГЕНИ1. Зхбчдто колсо содржзпге тупИх, установленный кои(ПЬГричн) й с рздцаль. НЫЧ ЗЗЗОРОЧ Зг;)ГЬй ВСНСЦ И РЗЗЧ(ЦП- нын зазоре упругоелцнитльныэл мцты, от,цсг(а)з сел )сч, что, с целью сци- )1(Ь.3151;ИЬг.133(СК(Х Н)Г)ТЗОК 33 З 1 ЦП;1(ниц, упрупе элементы выполнцы в виде нинго- ВЬХ 1 Р) Ж 1 КР 11(И и ЦР(Т ВОПОЛОЖ НОГО действия, каждая;з которых состоит из д)тх частей с 1 ц)Синовоожцыг цзпР)1 В 3(. ЦИЕЧ ЦЗ НИВКИ, ОДЦ(ИЧЕНЦЫ(3 КОНЦЬ 3 КОТОЫХ содццны между (Ой и закр плены Однц нг ст",пи ЦР, ЛРУц - 1 з зхбгзтох Вецпе, НРи этох Олпа прх)иь(; рзположнз мкд) частями другой.2. Колесо по п. 1, )Г.ичаои 1 еес 51 тм, что, С Ц( 11 О УВЕЛИЧЕЦЦЯ П1 ОПЗДИ КОНТЗКТ 1 ВЦ Г ков пружин с 3 он(рхцос)51,н В( ццз и ст. пиы, радиальный зззор между этими по- ВРХЬЦ)ТИМИ В 13(31(1 РЗ 3)НОМРЦО РЗСП 33- Р Я Ю П (31.г К ТО гЦК О (.г,;г П РЖЦ Ы В 1 н(лцены и: проволоки перчнного сечении, СООГГСТСТВ 103 ГО ЦРОфЦЛК ЗЗЗОРЬ.Л Дьяковфрич ректор 11.писиое игору митетаоткрыт ая набул. П ФО.Э, 3СоставителРедактор Т. Кугрышева Текред К. ШЗаказ 6913/ 5 Тираж 1095ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и113035, Москва, Ж - -35, РаушскФилиал ППП Патент, г. Ужгород По СССР й д. 4 оектна