RU2585436C1

RU2585436C1 - Gear wheel

Info

Publication number: RU2585436C1
Application number: RU2015117348/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Мендрух
Original assignee: Николай Викторович Мендрух
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2016-05-27

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 hub ends, and a gear rim composed of separate unconnected teeth, fixed by their ends between the discs and truncated by their bases, both working areas of their side surfaces are left unchanged. Teeth are made of the section strips of width equal to the width of the gear rim, bent to the shape of teeth; the external surfaces of the teeth form the surfaces identical to those of the wheel teeth. Inner cavities of teeth along whole width of toothed rim are filled with inserts of hardened melt, for example plastic. Height of inserts is more than teeth height. Lower part of inserts in wheel rotation plane is pointed symmetrically relative to radial axes of symmetry of teeth.

EFFECT: optimised gear wheel design.

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 parts: Textbook for engineering schools / Yu.N. Berezovsky, D.V. Chernilevsky, M.S. Petrov; Ed. ON. Borodin. - M.: Mechanical Engineering, 1983. - 384 p., Ill. ", P. 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 perceive loads when working with a pair of wheels 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 design 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. положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №2013153311/11 от 29.11.2013 г., кл. F16H 55/12.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 made up 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 the positive decision on the grant of a patent of the Russian Federation for an invention by application No. 2013153311/11 of 11.29.2013, class. F16H 55/12.

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 торцах ступицы, и зубчатый венец, составленный из отдельных не связанных между собой зубьев, укрепленных своими торцами между дисками и усеченных по своим основаниям с сохранением обоих рабочих участков обоих своих боковых поверхностей; причем зубья выполнены из отрезков полосы шириной, равной ширине зубчатого венца, и изогнутых по форме зубьев с образованием своими внешними поверхностями поверхностей, идентичных расчетным для зубьев колеса; внутренние полости зубьев по всей ширине зубчатого венца заполнены вставками из застывшего расплава, например пластмассы; высота вставок больше высоты зубьев, а также части вставок в плоскости вращения колеса заострены симметрично относительно радиальных осей симметрии зубьев.To this end, the gear wheel contains a hub, a body in the form of a pair of disks mounted on the ends of the hub, and a gear ring made up of separate unconnected teeth, fortified with their ends between the disks and truncated at their bases while preserving both working sections of both of their side surfaces ; moreover, the teeth are made of segments of a strip with a width equal to the width of the ring gear, and the teeth bent in shape to form surfaces identical to those calculated for the teeth of the wheel with their external surfaces; the internal cavities of the teeth along the entire width of the ring gear are filled with inserts from the solidified melt, for example plastic; the height of the inserts is greater than the height of the teeth, and also the parts of the inserts in the plane of rotation of the wheel are pointed symmetrically relative to the radial axes of symmetry of the teeth.

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

На чертежах показаны: ступица 1, тело в виде пары дисков 2 и 3, вершины 4 зубьев, боковые рабочие расчетные (внешние) поверхности 5 зубьев, вставки 6; высота h зубьев, длина l боковых поверхностей зубьев; радиус R₁ окружности вершин зубчатого венца; радиус R₂ окружности, описываемой нижними сторонами зубьев; радиус R₃ окружности, описываемой нижними концами вставок.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 side working calculated (external) surfaces of the 5 teeth, insert 6; tooth height h, length l of tooth flanks; radius R _{1 of the} circumference of the tops of the ring gear; the radius R _{2 of the} circle described by the lower sides of the teeth; the radius R _{3 of the} circle described by the lower ends of the inserts.

Зубчатое колесо содержит ступицу 1, тело в виде пары дисков 2 и 3 с наружным радиусом R₁, укрепленных на торцах ступицы (1), и зубчатый венец, составленный из отдельных не связанных между собой зубьев. Зубья высотой h укреплены своими торцами между дисками (2 и 3) и усечены по своим основаниям с сохранением обоих рабочих участков обоих своих боковых поверхностей (длиной l). Зубья выполнены из отрезков полосы шириной, равной ширине зубчатого венца, и изогнуты по форме зубьев с образованием своими внешними поверхностями (вершин 4 и боковых поверхностей 5) поверхностей, идентичных расчетным для зубьев колеса, внутренние полости зубьев по всей ширине зубчатого венца заполнены вставками 6 из застывшего расплава, например пластмассы; высота вставок больше высоты h зубьев, а нижние части вставок в плоскости вращения колеса заострены симметрично относительно радиальных осей симметрии зубьев.The gear wheel contains a hub 1, a body in the form of a pair of discs 2 and 3 with an outer radius R ₁ , mounted on the ends of the hub (1), and a gear ring made up of separate unconnected teeth. Teeth of height h are strengthened by their ends between the disks (2 and 3) and are truncated along their bases while preserving both working sections of both of their side surfaces (length l). The teeth are made of pieces of strip with a width equal to the width of the ring gear, and are curved in the shape of the teeth with the formation of their surfaces (vertices 4 and side surfaces 5) that are identical to those calculated for the teeth of the wheel, the internal cavity of the teeth along the entire width of the ring gear is filled with inserts 6 of solidified melt, for example plastics; the height of the inserts is greater than the height h of the teeth, and the lower parts of the inserts in the plane of rotation of the wheel are pointed symmetrically relative to the radial axes of symmetry of the teeth.

Работает данное зубчатое колесо следующим образом. Рабочие нагрузки воспринимаются и передаются зубьями колеса при зацеплении его с парным колесом в передаче посредством боковых рабочих поверхностей 5 зубьев (с высотой h зубьев и длиной l боковых рабочих поверхностей). Наличие вставок 6, заполняющих полости зубьев, выполненных из застывшего расплава, например пластмассы, способствует повышению прочности зубьев (выполненных полыми). Кроме того, наличие вставок (6) не позволяет при работе колеса со смазыванием жидкими смазочными материалами методом погружения при погружении полых зубьев в смазочный материал захватывать этот смазочный материал своими полостями и бесцельно его перемещать по направлению вращения колеса и сопровождать такое перемещение бесцельным выливанием захваченного смазочного материала из полостей зубьев при переворачивании зубьев вершинами вверх (а такое выливание вызывает вспенивание смазочного материала и его активное контактирование с окружающим воздухом, сопровождающееся окислением смазочного материала). Заострение концов вставок 6 способствует лучшему стеканию смазочного материала с поверхностей вставок.This gear works as follows. Workloads are perceived and transmitted by the teeth of the wheel when it engages with the twin wheel in the transmission by means of lateral working surfaces of 5 teeth (with a height h of teeth and a length l of lateral working surfaces). The presence of inserts 6, filling the cavity of the teeth made of solidified melt, such as plastic, helps to increase the strength of the teeth (made hollow). In addition, the presence of inserts (6) does not allow the wheel to be lubricated with liquid lubricants by immersion when the hollow teeth are immersed in the lubricant to capture this lubricant with its cavities and move it aimlessly in the direction of rotation of the wheel and to accompany such a movement by aimless pouring of the captured lubricant from tooth cavities when the teeth are turned upside down (and such pouring causes foaming of the lubricant and its active contact with the environment narrowing air, accompanied by oxidation of the lubricant). The sharpening of the ends of the inserts 6 contributes to a better drainage of the lubricant from the surfaces of the inserts.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция зубчатого колеса имеет меньшую материалоемкость зубьев, что позволяет снизить издержки на изготовление колеса в целом.Compared with the prototype, the proposed design of the gear wheel has a lower material consumption of the teeth, which reduces the cost of manufacturing the wheel as a whole.

Claims

A gear wheel containing a hub, a body in the form of a pair of discs mounted on the ends of the hub, a gear ring made up of separate unconnected teeth, fortified by their ends between the discs and truncated at their bases while maintaining both working sections of both of their side surfaces, characterized the fact that the teeth are made of pieces of strip with a width equal to the width of the ring gear, curved in the shape of the teeth with the formation of their external surfaces of surfaces identical to those calculated for the teeth of the ring gear and, the inner cavity of teeth across the width of toothing filled inserts solidified melt, for example plastic inserts height greater than the height of the teeth, and the lower part of the inserts in the plane of rotation of the toothed wheel are sharpened symmetrically with respect to radial axes of symmetry of the teeth.