RU2592164C1

RU2592164C1 - Gear wheel

Info

Publication number: RU2592164C1
Application number: RU2015121243/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Мендрух
Original assignee: Николай Викторович Мендрух
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2016-07-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building, particularly, to machine parts, and can be used in tooth gears. Gear wheel comprises hub (1), the body in the form of a pair of disks (2) and (3) and a rim made of separate teeth that are not connected to each other, fixed by their ends between the disks. Disks (2) and (3) are fixed on both ends of the hub and have the outer radius equal to radius R₁ of the wheel top circle. Each tooth is made of a strip with the width equal to the one of the toothed rim. This strip is bent tooth-shaped to make with its outer surface the tooth surface, identical to the one designed for the given wheel tooth - tops (4) of the tooth and working sections (5) and (6) of side surfaces located between the top circle of radius R₁ and the main circle of radius R₂. Lagging in the direction of wheel rotation ω side surfaces of all teeth - below the main wheel circle - are oriented along radii (8) of the wheel and are connected in its entire width to ring (9).

EFFECT: higher quality of lubrication is achieved.

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; under the editorship of 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 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 the wheel as a whole.

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 made up of separate, unconnected teeth reinforced with their ends between the disks, the teeth being truncated at their bases with preservation of the working areas 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, укрепленных между внутренними торцами дисков и соосных колесу; причем наружный радиус кольца не больше радиуса расчетной для колеса окружности впадин.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 a tooth with the formation of its outer surface of the tooth surface that is 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 wheel circumference and the vertex circle; the lateral surfaces of all the teeth lagging in the direction of rotation of the wheel — below the main circle — the wheels — 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 mounted between the inner ends of the disks and coaxial to the wheel; moreover, the outer radius of the ring is not greater than the radius of the circle of depressions calculated for the wheel.

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, 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.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.

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 соосных колесу; причем наружный радиус R₃ кольца 9 не больше радиуса расчетной для колеса окружности впадин.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 tooth peak 4 and the working section 6 of the other side surface — located between the vertex circle (radius R ₁ ) and the main circle (radius R ₂ ); the lateral surfaces of all the teeth lagging behind 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, fortified by their ends between the inner ends of the disks 2 and 3 and coaxial to the wheel; moreover, the outer radius R _{3 of the} ring 9 is not greater than the radius calculated for the wheel circumference of the depressions.

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 А между набегающей боковой стороной (5) и кольцом 9) и переносить захваченный смазочный материал при вращении со 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.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 flanks, the apex 4, the disks 2 and 3, and the outer surface of the ring 9, allow the wheel to be lubricated from the bath when immersed in a lubricant bath by lubricating with a liquid lubricant (through gap A between the running side (5) and the ring 9) and transfer the captured lubricant when rotating from the wheel 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.

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.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 .

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 reinforced with their ends between the disks, characterized in that each tooth is made of a strip of width equal to the width of the ring gear; this strip is curved in the shape of a tooth with the formation of its outer surface of the tooth surface, which is identical to that calculated for the tooth of the given wheel — the top of the tooth and the working sections of both side surfaces located between the top circle and the main circle; 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 ring gear reinforced with its ends between the inner ends of the disks and the axial wheel; moreover, the outer radius of the ring is not greater than the radius of the circle of depressions calculated for the wheel.