RU2584776C1

RU2584776C1 - Gear wheel

Info

Publication number: RU2584776C1
Application number: RU2015124663/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Мендрух
Original assignee: Николай Викторович Мендрух
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-05-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention can be used in tooth gears. Gear wheel comprises hub body in form of a pair of discs fixed on both ends of hub and having outer radius equal to radius of circle of tops of wheels and rim made of separate teeth that are not connected to each other, fixed by their ends between discs. Each tooth is made of strip width equal to that of toothed rim. Lagging in direction of wheel rotation side surfaces of all teeth below main wheel circumference, are directed along radii rims and are connected in its entire width to ring. Ring outer radius not exceeding rated radius for wheels of dedendum circle. In ring with equal pitch of its circumference between adjacent teeth there are through holes connected branch pipes located along radii of wheel with through holes in hub. Nozzles are equally spaced relative to each other along width of hub, hub inner surface has screw groove connecting holes.

EFFECT: reduced material consumption and maintaining strength characteristics.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах.The invention relates to mechanical engineering, in particular to machine parts, and can be used in gears.

Известно зубчатое колесо, состоящее из ступицы, тела в виде диска и зубчатого венца с зубьями, нарезанными по внешней окружности тела, см., например, Березовский и др. Детали машин: Учебник для машиностроительных техникумов / Ю.Н. Березовский, Д.В. Чернилевский, М.С. Петров / Под ред. Н.А. Бородина. - М.: Машиностроение, 1983. - 384 с, ил. Стр. 60, рис. 4.1, а.Known gear wheel, consisting of a hub, a body in the form of a disk and a gear ring with teeth cut along the outer circumference of the body, see, for example, Berezovsky and others. Machine details: Textbook for engineering schools / Yu.N. Berezovsky, D.V. Chernilevsky, M.S. Petrov / Ed. ON. Borodin. - M.: Mechanical Engineering, 1983.- 384 s, ill. Page 60, fig. 4.1, a.

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубчатый венец, состоящий из связанных между собой по своим основаниям зубьев, малоремонтопригоден: в случае выхода из строя (поломки) одного или нескольких зубьев зубчатого венца возникает необходимость замены колеса целиком. Кроме того, зубья зубчатого колеса передают и воспринимают нагрузки - при работе с парным колесом в передаче - только рабочими участками своих боковых поверхностей, а участки боковых поверхностей, расположенные между рабочими участками и окружностями впадин зубьев, в работе не участвуют; поэтому выполнение зубьев по их полной, расчетной высоте - от окружности вершин зубьев до окружности их впадин - приводит к нерациональному расходованию материала, идущего на изготовление зубьев и колеса в целом.The disadvantage of this design of the gear wheel is that the gear ring, consisting of teeth connected to each other on their bases, is of little repair: in case of failure (breakdown) of one or more teeth of the gear ring, it becomes necessary to replace the whole wheel. In addition, the gear teeth transmit and receive loads - when working with a pair of gears in the transmission - only by the working sections of their side surfaces, and the sections of the side surfaces located between the working sections and the circumferences of the tooth cavities do not participate; therefore, the execution of the teeth at their full, calculated height - from the circumference of the tops of the teeth to the circumference of their depressions - leads to irrational consumption of material going to the manufacture of teeth and wheels in general.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса, содержащего ступицу, тело в виде пары дисков, укрепленных на торцах ступицы и зубчатый венец, составленный из отдельных, не связанных между собой зубьев, укрепленных своими торцами между дисками, причем зубья выполнены усеченными по своим основаниям с сохранением рабочих участков своих боковых поверхностей, см. патент на изобретение РФ №2544467, кл. F16H 55/12, опубл. 20.03.2015 г., бюл. №8.As a prototype, the design of a gear wheel containing a hub, a body in the form of a pair of disks mounted on the ends of the hub and a gear ring composed of separate, unconnected teeth, fortified by their ends between the disks, the teeth being truncated along their bases while maintaining working sections of their side surfaces, see patent for the invention of the Russian Federation No. 2544467, class. F16H 55/12, publ. 03/20/2015, bull. No. 8.

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что его зубья выполнены сплошными, что приводит к перерасходу материала, идущего на их изготовление.The disadvantage of this design of the gear wheel is that its teeth are solid, which leads to an overspending of the material used for their manufacture.

Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и снижение издержек на его изготовление с сохранением их прочностных характеристик.The invention solves the problem of optimizing the design of the gear wheel and reducing the cost of its manufacture while maintaining their strength characteristics.

Для этого зубчатое колесо содержит ступицу, тело в виде пары дисков, укрепленных на обоих торцах ступицы и имеющих наружный радиус, равный радиусу окружности вершин колеса, и зубчатый венец, выполненный из отдельных, не связанных между собой зубьев, укрепленных своими торцами между дисками; причем каждый зуб выполнен из полосы шириной, равной ширине зубчатого венца; эта полоса, изогнутая по форме зуба с образованием своей внешней поверхностью поверхности зуба, идентичной расчетной для зуба данного колеса: рабочего участка одной боковой поверхности, вершины зуба и рабочего участка другой боковой поверхности, расположенных между основной окружностью колеса и окружностью вершин; отстающие по направлению вращения колеса боковые поверхности всех зубьев ниже основной окружности колеса ориентированы по радиусам колеса и соединены по всей своей ширине с кольцом, ширина которого равна ширине пластин, укрепленным между внутренними торцами дисков и соосным колесу; наружный радиус кольца не больше радиуса расчетной для колеса окружности впадин; в кольце с равным шагом по его окружности между соседними зубьями выполнены сквозные отверстия, соединенные патрубками, расположенными по радиусам колеса, со сквозными отверстиями в ступице; причем патрубки разнесены относительно друг друга по ширине ступицы; а на внутренней поверхности ступицы выполнена винтовая канавка, соединяющая отверстия патрубков в ступице.To this end, the gear contains a hub, a body in the form of a pair of disks mounted on both ends of the hub and having an outer radius equal to the radius of the circle of the tops of the wheel, and a gear rim made of separate, unconnected teeth, fortified with their ends between the disks; wherein each tooth is made of a strip of width equal to the width of the ring gear; this strip, curved in the shape of the tooth with the formation of its outer surface of the tooth surface, identical to that calculated for the tooth of this wheel: the working section of one side surface, the top of the tooth and the working section of the other side surface located between the main circumference of the wheel and the circumference of the vertices; the lateral surfaces of all the teeth lagging in the direction of rotation of the wheel below the main wheel circumference are oriented along the radii of the wheel and are connected along their entire width with a ring whose width is equal to the width of the plates fixed between the inner ends of the disks and the coaxial wheel; the outer radius of the ring is not greater than the radius of the circle of depressions calculated for the wheel; in the ring with equal pitch along its circumference between adjacent teeth, through holes are made, connected by nozzles located along the radii of the wheel, with through holes in the hub; moreover, the nozzles are spaced relative to each other across the width of the hub; and on the inner surface of the hub there is a helical groove connecting the holes of the nozzles in the hub.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - зубчатое колесо (вид с торца); фиг. 2 - то же колесо (вид сбоку в сечении, условно показаны два зуба зубчатого венца).The invention is illustrated by drawings, which depict: FIG. 1 - a gear wheel (end view); FIG. 2 - the same wheel (side view in cross section, two teeth of the ring gear are conventionally shown).

На чертежах показаны: ступица 1, тело в виде пары дисков 2 и 3, вершины 4 зубьев, рабочие участки 5 набегающих боковых поверхностей зубьев, рабочие участки 6 отстающих боковых поверхностей зубьев, нерабочие участки 7 отстающих боковых поверхностей зубьев, радиусы 8 колеса, кольцо 9, внутренние поверхности 10 и 11 боковых сторон зубьев; высота h зубьев; зазор Δ; радиус R₁ окружности вершин; радиус R₂ основной окружности; наружный радиус R₃ кольца (9), длина l рабочих участков 5 и 6 боковых поверхностей зубьев; отверстия 10 в кольце (9), патрубки 11, отверстия 12 в ступице (1), направление вращения ω колеса.The drawings show: the hub 1, the body in the form of a pair of disks 2 and 3, the tops of 4 teeth, the working sections 5 of the running side surfaces of the teeth, the working sections of 6 lagging side surfaces of the teeth, the non-working sections of 7 lagging side surfaces of the teeth, the radii of 8 wheels, ring 9 , inner surfaces 10 and 11 of the flanks of the teeth; tooth height h; clearance Δ; radius R _{1 of the} circle of vertices; radius R _{2 of the} main circle; the outer radius R _{3 of the} ring (9), the length l of the working sections 5 and 6 of the tooth flanks; holes 10 in the ring (9), nozzles 11, holes 12 in the hub (1), the direction of rotation ω of the wheel.

Зубчатое колесо содержит ступицу 1, тело в виде пары дисков 2 и 3, укрепленных на торцах ступицы и имеющих наружный радиус, равный радиусу R₁ окружности вершин 4 зубьев колеса, и зубчатый венец с зубьями, каждый из которых выполнен из полосы шириной, равной ширине зубчатого венца колеса; каждая полоса изогнута по форме зуба с образованием своей внешней поверхностью расчетной поверхности зуба колеса: рабочего участка 5 одной боковой поверхности, вершины 4 зуба и рабочего участка 6 другой боковой поверхности, расположенных между окружностью вершин (радиусом R₁) и основной окружностью (радиусом R₂); отстающие по направлению вращения (ω) колеса боковые поверхности всех зубьев ниже основной окружности колеса (участки 7) ориентированы по радиусам 8 колеса и соединены по всей своей ширине с кольцом 9, ширина которого равна ширине пластин, укрепленных своими торцами между внутренними торцами дисков 2 и 3 и соосным колесу; наружный радиус R₃ кольца 9 не больше радиуса расчетной для колеса окружности впадин; в кольце с равным шагом по его окружности между соседними зубьями выполнены сквозные отверстия 10, соединенные патрубками 11, расположенными по радиусу колеса, со сквозными отверстиями 12 в ступице 1; причем патрубки 11 разнесены относительно друг друга по ширине ступицы 1, а на внутренней поверхности ступицы 1 выполнена винтовая канавка (не показана), соединяющая отверстия патрубков в ступице.The gear contains a hub 1, a body in the form of a pair of disks 2 and 3, mounted on the ends of the hub and having an outer radius equal to the radius R _{1 of the} circumference of the tops 4 of the teeth of the wheel, and a gear ring with teeth, each of which is made of a strip of width equal to the width ring gear; each strip is curved in the shape of a tooth with the formation of the external surface of the tooth tooth surface: the working section 5 of one side surface, the top 4 of the tooth and the working section 6 of the other side surface located between the circumference of the peaks (radius R ₁ ) and the main circle (radius R ₂ ); the lateral surfaces of all the teeth lagging in the direction of rotation (ω) of the wheel below the main wheel circumference (sections 7) are oriented along the radii 8 of the wheel and are connected along their entire width with a ring 9, the width of which is equal to the width of the plates reinforced with their ends between the inner ends of the disks 2 and 3 and coaxial wheel; the outer radius R _{3 of the} ring 9 is not greater than the radius of the cavity circle calculated for the wheel; in the ring with equal pitch along its circumference between adjacent teeth, through holes 10 are made, connected by nozzles 11 located along the radius of the wheel, with through holes 12 in the hub 1; moreover, the nozzles 11 are spaced relative to each other across the width of the hub 1, and on the inner surface of the hub 1 a helical groove (not shown) is made connecting the holes of the nozzles in the hub.

При работе зубчатое колесо передает и воспринимает рабочие нагрузки рабочими участками 5 и 6 боковых поверхностей своих зубьев. Полости, образуемые внутренними поверхностями (10, 11) боковых сторон зубьев, вершины 4, дисков 2 и 3 и наружной поверхностью кольца 9, позволяют при работе колеса со смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения в смазочную ванну захватывать из ванны смазочный материал (через зазор Δ между набегающей боковой стороной (5) и кольцом 9) и переносить захваченный смазочный материал при вращении ω колеса в зону зацепления с парным колесом в передаче. В зоне зацепления вышеуказанные поверхности вместе с отстающими боковыми поверхностями (6) вращающегося колеса образуют локальные масляные ванны в зоне зацепления зубьев парных колес, что оптимизирует процесс смазывания сопряженных зубьев парных колес. Наличие сквозных каналов (патрубков 11) между сквозными отверстиями 10 в кольце 9 и сквозными отверстиями 12 в ступице 1 (связанных между собой винтовой канавкой) позволяет смазочному материалу перетекать из зоны зубчатого венца, где располагается жидкий смазочный материал, захваченный при вращении (ω) колеса его зубьями из масляной ванны, в зону трения внутренней поверхности ступицы (1) и неподвижной оси, на которой установлено вращающееся колесо (или зону трения внутренней поверхности ступицы 1 и подшипника скольжения, укрепленного на неподвижной оси).During operation, the gear wheel transmits and perceives work loads by the working sections 5 and 6 of the lateral surfaces of its teeth. The cavities formed by the inner surfaces (10, 11) of the tooth lateral sides, the apex 4, the disks 2 and 3, and the outer surface of the ring 9, allow the lubricant to be captured from the bath when immersed in a lubricant bath when the wheel is lubricated with liquid lubricant (through the gap Δ between the running side (5) and the ring 9) and transfer the captured lubricant when the ω wheel rotates into the gearing zone with the twin wheel. In the engagement zone, the above surfaces together with the lagging side surfaces (6) of the rotating wheel form local oil baths in the engagement zone of the teeth of the twin wheels, which optimizes the lubrication process of the mating teeth of the twin wheels. The presence of through channels (nozzles 11) between the through holes 10 in the ring 9 and the through holes 12 in the hub 1 (interconnected by a helical groove) allows the lubricant to flow from the area of the ring gear, where the liquid lubricant is trapped during rotation (ω) of the wheel its teeth from the oil bath into the friction zone of the inner surface of the hub (1) and the fixed axis on which the rotating wheel is installed (or the friction zone of the inner surface of the hub 1 and the sliding bearing mounted on main axis).

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса имеет меньшую материалоемкость - за счет снижения материалоемкости зубчатого венца колеса (т.е. зубья венца выполнены не сплошными, а из полосы). Кроме того, образование полостей поверхностями полых зубьев, кольца и дисков позволяет при работе колеса с картерным смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения захватывать из масляной ванны смазочный материал и переносить его в зону зацепления с парным зубчатым колесом передачи, что оптимизирует процесс изнашивания зубьев парных зубчатых колес. Наличие сквозных каналов (патрубков), соединяющих зоны между зубьями, где находится смазочный материал, перемещенный из масляной ванны полостями зубчатого венца, и зону трения вращающейся ступицы и неподвижной оси позволяет осуществлять смазывание этой зоны трения, что снижает износ трущихся поверхностей. Наличие винтовой канавки позволяет осуществить смазывание зоны трения по всей ее ширине (ширине ступицы).Compared with the prototype, the proposed design of the gear wheel has a lower material consumption - by reducing the material consumption of the ring gear (i.e., the teeth of the ring are not solid, but from a strip). In addition, the formation of cavities by the surfaces of hollow teeth, rings, and disks allows the wheel to be lubricated by immersion in an oil bath while operating a wheel with crankcase lubrication with liquid lubricant and transfer it to the engagement zone with the pair gear gear, which optimizes the wear process of the gear teeth . The presence of through channels (nozzles) connecting the zones between the teeth where the lubricant is located, displaced from the oil bath by the cavities of the ring gear, and the friction zone of the rotating hub and fixed axis allows lubrication of this friction zone, which reduces wear of the rubbing surfaces. The presence of a helical groove allows lubrication of the friction zone over its entire width (the width of the hub).

Claims

A gear wheel containing a hub, a body in the form of a pair of disks mounted on both ends of the hub and having an outer radius equal to the radius of the circles of the tops of the wheel, and a gear rim made of separate unconnected teeth strengthened by their ends between the disks, characterized in that each tooth is made of a strip with a width equal to the width of the ring gear, this strip is curved in the shape of the tooth with the formation of its outer surface of the tooth surface, identical to that calculated for the tooth of this wheel of the tooth top and workers of both lateral surfaces located between the vertex circle and the main circumference, the lateral surfaces of all the teeth lagging in the direction of rotation of the wheel below the wheel circumference are oriented along the radii of the wheel and are connected along their entire width with a ring whose width is equal to the width of the ring gear, fortified by its ends between the inner ends of the disks and the coaxial wheel, the outer radius of the ring is made no greater than the radius calculated for the wheel circumference of the depressions, and in the ring with an equal step along its circumference waiting for adjacent teeth, through holes are made, connected by nozzles located along the radii of the wheel with through holes in the hub, and the nozzles are spaced relative to each other along the width of the hub, and a helical groove is made on the inner surface of the hub connecting the holes of the nozzles in the hub.