Зубчатое колесо

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК вГ 16 Н 55/1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И СР1 ТИЙ ОТНРЬИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . ЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ СВ етельство СССР5/17, 1980.Р 38560,отин).(71) Одесский ордена Трудового Крас ного Знамени политехнический институт и Черноморское ордена Ленина морское пароходство(511) (57) ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, содержащееобод и венец, во впадине каждогозуба которого выполнена канавка переменной глубины по ширине венца,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,сцелью повышения долговечности иснижения материалоемкости колеса, ширина канавки выполнена переменной,максимальной по окружностям венцаменьшего радиуса на торцах, началоканавки от поверхности дна впадинызуба расположено в середине ширинывенца илисмещено к одному из еготорцов на величину 0,7-0,9 ширинывенца.1 1052 7Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано всиловых и кинематических зубчатыхпередачах.Известны зубчатые колеса, по осивпадин каждого зуба на всей длиневыполнена канавка с наклонными боковыми сторонами, образующими сужающийсяк оси колеса профиль канавки 1),Недостатками указанных зубчатых 10колес являются низкая долговечность,слабая демпфирующая способность и боль,шая материалоемкость.Низкая долговечность обусловленавысокими давлениями в граничных зонах 15контактной поверхности зуба, что приводит к его быстрому износу и разрушению, Высокие давления , в свою очередь, связаны с большой жесткостью торцо;1 х оконечностей зуба, 20Слабая демпфирующая способностьобъясняется малой упругой податливостью зуба при нагружении, котораяявляется обратной величиной жесткости, 25Большая материалоемкость зубчатогоколеса связана с малым объемом ка -навок на ободе колеса по впадинамзубьев,Наиболее близким к предлагаемомуявляется зубчатое колесо, содержащееобод и венец, во впадине каждогозуба которого выполнена канавка пере -менной глубины по ширине венца 2 .35Ширина канавки выполнена постоянной.Недостатками известного, зубчатогоколеса являются невысокая долговечность и большая материалоемкость.Цель изобретения - повышение долго 40вечности и снижение материалоемкости колеса,Указанная цель достигается тем,что в зубчатом колесе, содержащемобод и венец, во впадине каждого зуба которого выполнена канавка переменной глубины по ширине венца, ширина канавки выполнена переменной,максимальной по окружностям венцаменьшего рациуса на торцах, начало50канавки от поверхности, дна впадинызуба расположено в середине ширины венца или смещено к одному изего торцов на величину 0,7-0,9 ширины венца.На фиг. 1 показано зубчатое ко 55лесо, продольный разрез (крутящиймомент Ик -подведен с двух сторон -по Мк/2 с каждой стороны); на фиг.266 2то же, вид сбоку; на фиг.З - зубчатое колесо, продольный разрез (крутящий момент Ик подведен с одной стороны 1; на фиг.4 - то же, вид сбоку.Зубчатое колесо установлено на ва-лу 1 ступицей 2, Проекции дна впадинобычных зубчатых колес на фиг.1 и 3условно показаны штрихпунктирнымилиниями и. Высота Ь этих зубьевлибо постоянна (цилиндрические колеса), либо изменяется в соответствиис формой начального тела (конические колеса),У зубчатого колеса (фиг.1) канавка О по впадине зуба начинаетсяот середины ее длины, т.е. в точкена поверхности дна впадины, удаленной на расстоянии У 2 от торца ободаи плавно углубляется по мере приближения к торцу, где Ь - ширинаобода, которая в данном случае равна ширине зубчатого венца.Продольный профиль дна канавки образован плавной кривой с 1 . Однако онможет быть образован и прямыми линияКак показывают расчеты, в обычных (жестких) конструкциях зубчатыхколес, находящихся в эксплуатации,максимальная глубина канавки у торцаобода по условию прочности может достигать 0,5-1,0 его толщины ВСлучай, когда максимальная глуби 1на канавки составляет 1(2 толщины Ьобода на его торце, отражен на фиг,1И 3 штрихпунктирными образующими с 1а сами канавки соответственно обозначены О 1,Наименьшая переменная толщина Д 5на торце образованного смежными канавками основаниями зуба, равная0,01-0,5 толщины 5 его рабочего профиля достигается путем плавно увеличивающейся ширияы канавки по мере ееуглубления, начиная от шириныднавпадины до максимальной ширины1у торца обода. С увеличением глубины канавки разница ее ширины й = й - й уменьшается и может стать равной нулю, т,е. стенки канавки могут оказатьея параллельными. В цилиндрических зубчатых колесах, выполненных на сплошных ппоских дисках постоянной толщины, стенки канавок могут даже сужаться в направлении к оси колеса,Зубчатое колесо работает следуюпдщ образома052 При передаче крутящего момента Мот валак ступице 2 участки. зубьев, прилежащие к торцам, в силу повышенной податливости их оснований, приобретенной благодаря предлагаемому конструктивному решению,не в состоянии принять на себя значительную часть передаваемого момента; Тогда вступят в работу соседние,более жесткие участки зубьев в глубине 1 О контактаТаким образом, нагрузка, благоприятно перераспределяясь по длине контакта, не концентрируется у торцов, в результате чего повышается 15 сопротивление зубьев усталости,следовательно, долговечность зубчатого, колеса. Кроме того, повышенная упругая податливость зубьев увеличивает их демпфирующую способность, что до .полнительно повышает долговечность . как самого колеса, так и других сборочных единиц системы, в которую оно входит.За счет указанных факторов дол говечность зубчатого колеса предлагаемой конструкции повышается в 2- 3 раза по отношению к выбранному прототипу и базовому объекту, а мас-. са, наоборот, уменьшается на 5-ОЕ в результате большего объема канавок в ободе копеса. Демпфирующая способность при этом повышается в 3-5 раз.На фиг. 3 и 4 изображено аналогичное зубчатое колесо с теми же обозначениями элементов,что и на фиг.и 2, е той лишь разницей,что для получения 7 бб 4наибольшего эффекта при одностороннем подводе крутящего момента к ко-лесу от вала, начало канавок от поверхности дна впадины смещено от торюца обода, расположенного на стороне .подвода крутящего момента М к колесу от вала, на величину, равную 0,70,9,ширины Ь зубчатого венца.Предлагаемая конструкция созданана базе. существующих обычных (жестких) конструкций зубчатых колес путем использования их прочностных резервов. Поэтому ее можно внедрятьтакже на эксплуатирующихся зубчатых колесах в качестве их модернизации.Указанные соотношения переменной глубины канавки и переменной толщиныосйования зуба определены применительно к существующим конструкциямзубчатых колес без изменения их рабочих параметров, материала и габаритов и одновременно, исходя из основного принципа создания конструкции,нагрузка по контакту должна распределяться волной, начиная от предельно малой величины г граничной зоне кон - такта со стороны ее подвода к нему до максимальной в глубине контакта. Проведенными исследованиями уста-новлено, что все существующие конструкции зубчатых колес могут быть модернизированы с использованием изобретения в пределах указанных соотно- . шений без потери работоспособности по причине снижения их статической прочности.вх аж 925о комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. каз 8828/30 Тир ВНИИПИ Государственно по делам изобрете 113035, Москва, Ж-ЗЗ, писно