RU2600403C1

RU2600403C1 - Gear wheel

Info

Publication number: RU2600403C1
Application number: RU2015135721/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Мендрух
Original assignee: Николай Викторович Мендрух
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2016-10-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in tooth gears. Gear wheel includes a body, a toothed rim with teeth and a pair of ring pads. Ring pads are secured at the body ends sections adjacent to the toothed rim while adjoining the teeth ends without attachment to them. On inner surfaces of sections of the ring pads overlapping recesses of the toothed rim, in the sections where they are adjacent to the side surfaces of the teeth there are cutouts arranged along the entire length of the said surfaces, the cutouts in their cross-sections along their entire length are in form of rectangles. Cutouts depth is the same over their entire length, width of the cutouts in the plane of the gear wheel rotation is variable, varying from the minimum to the maximum in the movement direction of the teeth of the conjugated paired gear wheel along adjacent to the cutouts side surfaces of the teeth. Thickness of sections of the ring pads between the recesses on the side of inner surfaces of the ring pads is reduced by the value of a required gap between the said surfaces and end faces of the toothed rim of the conjugated paired gear wheel of the tooth gear.

EFFECT: provided is higher quality of the gear wheel lubrication.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах, смазываемых пластичными смазочными материалами.The invention relates to mechanical engineering, in particular to machine parts, and can be used in gears lubricated with plastic lubricants.

Известно зубчатое колесо, содержащее тело и зубчатый венец с зубьями - см., например, «Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учебн. пособие для машиностроит. спец. техникумов. - М: Высш. шк., 1984. - 336 с., ил.», стр. 44, рис. 4.1.A gear wheel is known that contains a body and a ring gear with teeth - see, for example, “Dunaev PF, Lelikov OP Machine parts. Course design: Textbook. allowance for machine building. specialist. technical schools. - M: Higher. school, 1984. - 336 p., ill. ”, p. 44, fig. 4.1.

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что при его работе со смазыванием, в частности пластичным смазочным материалом, этот смазочный материал вытесняется со смазываемых боковых (рабочих) поверхностей зубьев колеса (сопряженными зубьями парного колеса передачи). Вытеснение происходит в сторону торцов колеса - на торцы зубьев и торцы тела. Этот смазочный материал, вытесненный из зоны зацепления зубьев парных колес, исключается из процесса смазывания зубьев, что приводит к усилению их изнашивания. Вытеснение смазочного материала из зоны зацепления приводит к перерасходу смазочного материала, необходимого для смазывания зубьев колеса и на восстановление смазочного слоя на боковых (рабочих) поверхностях зубьев. Вытесненный смазочный материал, попавший на торцы колеса (торцы зубьев и торцы тела), является аккумулятором различных загрязнений из окружающей среды, накапливающихся на этом смазочном материале.The disadvantage of this design of the gear wheel is that when it is operated with lubrication, in particular with a plastic lubricant, this lubricant is displaced from the lubricated side (working) surfaces of the gear teeth (the mating teeth of the gear pair). The crowding out occurs towards the ends of the wheel — onto the ends of the teeth and the ends of the body. This lubricant displaced from the gearing zone of the teeth of the pair of wheels is excluded from the process of lubrication of the teeth, which leads to increased wear. The displacement of the lubricant from the engagement zone leads to an overspending of the lubricant needed to lubricate the teeth of the wheel and to restore the lubricant layer on the side (working) surfaces of the teeth. The displaced lubricant that has fallen on the ends of the wheel (the ends of the teeth and the ends of the body) is the accumulator of various environmental contaminants accumulating on this lubricant.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по А.С. СССР №1618972, кл. F16H 57/04, опубл. 07.01.91 г., Бюл. №1. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности вершин зубчатого венца, и внутренним диаметром, меньшим, чем диаметр окружности оснований зубьев, накладки укреплены на участках торцов тела колеса, прилегающих к зубчатому венцу, с зазорами относительно торцов зубьев. Накладки образуют с торцами зубьев полости (зазоры), служащие карманами-накопителями пластичного смазочного материала, откуда он рециркулирует обратно на боковые (рабочие) поверхности зубьев в силу адгезионных свойств смазочного материала. А наличие зазоров между кольцевыми накладками и торцами зубьев обеспечивает необходимую упругость зубьев под воздействием нагрузок, действующих на зубья колеса при его работе в передаче.As a prototype taken gear design according to A.S. USSR No. 1618972, class F16H 57/04, publ. 01/07/91, bull. No. 1. Its essence lies in the fact that the gear wheel contains a body, a ring gear with teeth and a pair of ring plates with an outer diameter equal to the diameter of the circle of the tops of the ring gear, and an inner diameter smaller than the diameter of the circle of the base of the teeth, the plates are mounted on the parts of the ends of the wheel body adjacent to the ring gear, with gaps relative to the ends of the teeth. The pads form cavities (gaps) with the ends of the teeth, serving as storage pockets of plastic lubricant, from where it recirculates back to the side (working) surfaces of the teeth due to the adhesive properties of the lubricant. And the presence of gaps between the annular overlays and the ends of the teeth provides the necessary elasticity of the teeth under the influence of loads acting on the teeth of the wheel during its operation in gear.

Недостаток прототипа состоит в том, что при крупномодульных, утолщенных зубьях колеса рециркуляция смазочного материала обратно на боковые (рабочие) поверхности зубьев затруднена, т.к. этот смазочный материал располагается на торцах зубьев достаточно далеко от боковых поверхностей зубьев, нуждающихся в смазывании. Кроме того, объем смазочных карманов, образуемых торцами зубьев и внутренними поверхностями накладок, должен быть достаточно велик для размещения в нем смазочного материала, а увеличение этих объемов ухудшает рециркуляцию смазочного материала, т.к. при этом увеличивается расстояние между поверхностями накладок и торцами зубьев. Помимо этого, необходимый зазор между накладками и торцами зубьев парного зубчатого колеса обеспечивается за счет уширения тела колеса, что нерационально, т.к. это приводит к дополнительному расходу материала (обычно - стали), идущего на изготовление тела.The disadvantage of the prototype is that with large-modular, thickened teeth of the wheel, the recirculation of lubricant back to the side (working) surfaces of the teeth is difficult, because this lubricant is located at the ends of the teeth far enough from the side surfaces of the teeth in need of lubrication. In addition, the volume of lubricant pockets formed by the ends of the teeth and the inner surfaces of the linings must be large enough to accommodate the lubricant, and an increase in these volumes impairs the circulation of the lubricant, because this increases the distance between the surfaces of the pads and the ends of the teeth. In addition, the necessary clearance between the pads and the ends of the teeth of the pair of gears is provided due to the broadening of the wheel body, which is irrational, because this leads to an additional consumption of material (usually steel) going to the manufacture of the body.

Изобретением решается задача повышения качества смазывания зубьев колеса.The invention solves the problem of improving the quality of lubrication of the teeth of the wheel.

Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности вершин зубчатого венца, и внутренним диаметром, меньшим диаметра окружности оснований зубьев, и укрепленных на участках торцов тела колеса, прилегающих к зубчатому венцу, с примыканием к торцам зубьев, без крепления к ним. Во внутренних поверхностях участков накладок, перекрывающих впадины зубчатого венца, на участках их примыкания к боковым поверхностям зубьев выполнены вырезы, расположенные вдоль всей длины этих поверхностей; вырезы в своих поперечных сечениях вдоль своей длины имеют вид прямоугольников; глубина вырезов равновелика по всей их длине, ширина вырезов в плоскости вращения колеса выполнена переменной, изменяющейся от минимума до максимума по направлению движения зубьев сопряженного парного зубчатого колеса по прилегающим к вырезам боковым поверхностям зубьев; толщина участков накладок, расположенных между вырезами, со стороны внутренних поверхностей накладок, уменьшена на величину необходимого зазора между этими поверхностями и торцами зубчатого венца сопряженного парного зубчатого колеса передачи.To this end, the gear wheel contains a body, a gear ring with teeth and a pair of ring plates with an outer diameter equal to the diameter of the circle of the tops of the gear ring and an inner diameter smaller than the diameter of the circle of the tooth bases, and mounted on the parts of the ends of the wheel body adjacent to the ring gear, s adjacent to the ends of the teeth, without attachment to them. Cutouts located along the entire length of these surfaces are made on the inner surfaces of the sections of the overlays overlapping the depressions of the ring gear, in the areas of their abutment to the lateral surfaces of the teeth; cutouts in their cross sections along their length have the appearance of rectangles; the depth of cuts is the same along their entire length, the width of the cuts in the plane of rotation of the wheel is made variable, varying from minimum to maximum in the direction of movement of the teeth of the paired pair of gears adjacent to the cutouts of the side surfaces of the teeth; the thickness of the sections of the plates located between the cutouts, on the side of the inner surfaces of the plates, is reduced by the amount of the necessary gap between these surfaces and the ends of the gear ring of the paired gear pair of the gear.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены фрагмент зубчатого колеса с местным разрезом, вид с торца (фиг. 1), тот же фрагмент, вид сбоку (фиг. 2), разрез того же фрагмента, вид сбоку (фиг. 3).The invention is illustrated by drawings, which depict a fragment of a gear wheel with a local section, an end view (Fig. 1), the same fragment, side view (Fig. 2), a section of the same fragment, side view (Fig. 3).

На чертеже показаны: тело 1 зубчатого колеса; зубчатый венец с зубьями 2; кольцевые накладки 3 и 4, боковые поверхности 5 зубьев; вырезы 6, утоньшенные участки 7 накладок (3 и 4); диаметр Д_в окружности вершин зубчатого венца; диаметр Д_о окружности оснований зубьев; внутренний диаметр Д_вн кольцевых накладок (3 и 4); ширина а накладок, толщина в накладок; глубина d вырезов; ширина с (с₁ и с₂) вырезов; величина l зазоров между накладками (3 и 4) и торцами зубчатого венца сопряженного зубчатого колеса; направление V движения зубьев сопряженного парного колеса передачи.The drawing shows: the body 1 of the gear; ring gear with teeth 2; annular overlays 3 and 4, lateral surfaces of 5 teeth; cutouts 6, thinned sections 7 of the pads (3 and 4); diameter D _{in the} circumference of the tops of the ring gear; diameter D _{about the} circumference of the base of the teeth; inner diameter D _{n of} annular linings (3 and 4); width and linings, lining thickness; depth d cuts; width with (from ₁ and ₂ ) cutouts; the value l of the gaps between the plates (3 and 4) and the ends of the gear rim of the mating gear; the direction V of the movement of the teeth of the paired pair of gear wheels.

Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 и пару кольцевых накладок 3 и 4 шириной а и толщиной в, имеющих наружный диаметр, равный диаметру Д_в окружности вершин зубчатого венца и внутренний диаметр Д_вн, меньший, чем диаметр Д_о окружности оснований зубьев. Накладки (3 и 4) укреплены на участках торцов тела 1, прилегающих к зубчатому венцу (например, методом наклеивания, т.к. накладки не подвержены силовым нагрузкам), и примыкают к торцам зубьев (2), без крепления к ним. Во внутренних поверхностях участков накладок (3 и 4), перекрывающих впадины зубчатого венца, на участках их примыкания к боковым поверхностям 5 зубьев выполнены вырезы 6 шириной с и глубиной d, расположенные вдоль всей длины этих поверхностей. Вырезы 6 в своих поперечных сечениях вдоль своей длины имеют вид прямоугольников; глубина d вырезов равновелика по всей их длине, ширина с вырезов в плоскости вращения колеса выполнена переменной, изменяющейся от минимума (с₁) до максимума (с₂) по направлению движения зубьев сопряженного парного зубчатого колеса по прилегающим к вырезам боковым поверхностям зубьев. На фиг. 1 показан вариант ведомого зубчатого колеса реверсивной зубчатой передачи, по боковым поверхностям зубьев которого зубья сопряженного парного колеса перемещаются по направлению V от вершин его зубьев к основаниям, поэтому величина с по окружности оснований зубьев с₂ больше, чем величина с₁ по окружности вершин зубьев (для ведущего зубчатого колеса, где направление V обратно по направлению, с₁ будет больше с₂). Толщина в участков 7 накладок 3 и 4, расположенных между вырезами 6, со стороны внутренних поверхностей накладок уменьшена на величину необходимого зазора l между этими поверхностями и торцами зубчатого венца сопряженного парного зубчатого колеса передачи.The gear wheel comprises a body 1, the ring gear with teeth 2 and a pair of annular pads 3 and 4 a width a and a thickness having an outer diameter equal to D _{in the} circumferential vertices toothing and the inner diameter D _ext smaller than the diameter D _{of the} base circle teeth. The pads (3 and 4) are fixed on the parts of the ends of the body 1 adjacent to the ring gear (for example, by gluing, since the pads are not subject to power loads), and are adjacent to the ends of the teeth (2), without attachment to them. On the inner surfaces of the sections of the pads (3 and 4), overlapping the hollows of the ring gear, in the areas of their abutment to the side surfaces of the 5 teeth, cutouts 6 are made with a width of and a depth of d, located along the entire length of these surfaces. Cutouts 6 in their cross sections along their length have the appearance of rectangles; the depth d of the cuts is the same along their entire length, the width of the cuts in the plane of rotation of the wheel is made variable, varying from a minimum (from ₁ ) to a maximum (c ₂ ) in the direction of movement of the teeth of the mating pair of gears adjacent to the cutouts of the tooth flanks. In FIG. Figure 1 shows a variant of a driven gear of a reverse gear transmission, on the lateral surfaces of the teeth of which the teeth of the mating pair of wheels move in the direction V from the vertices of its teeth to the bases, therefore, the value of c along the circumference of the bases of the teeth with _{2 is} greater than the value of ₁ along the circumference of the tops of the teeth ( for the driving gear, where the direction of V is in the opposite direction, from ₁ will be greater from ₂ ). The thickness in sections 7 of the linings 3 and 4, located between the cutouts 6, from the side of the inner surfaces of the linings is reduced by the amount of the necessary gap l between these surfaces and the ends of the gear ring of the paired gear gear.

При работе колеса в передаче со смазыванием пластичным смазочным материалом материал, вытесняемый с боковых (рабочих) поверхностей зубьев, накапливается в вырезах 6, расположенных вдоль этих поверхностей, откуда этот материал рециркулирует обратно на боковые поверхности зубьев, в силу адгезионных свойств смазочного материала. Накладки примыкают к торцам зубьев (практически зазор между ними отсутствует), поэтому смазочный материал в зоны между внутренними поверхностями накладок и торцами зубьев не попадает и не накапливается в них, что снижает потребное количество смазочного материала для зубчатого колеса (его зубьев). Отсутствие крепления накладок на зубьях позволяет осуществляться микроизгибам зубьев при воздействиях на них ударных нагрузок (в этом случае наличие микрозазоров между накладками и торцами зубьев - вследствие отсутствия скрепления накладок и торцов зубьев между собой - позволяет некоторому незначительному количеству смазочного материала попадать в эти микрозазоры и, осуществляя смазывание поверхностей накладок и торцов зубьев, уменьшать трение между ними, что способствует осуществлению микроизгибов зубьев при ударных нагрузках на них). Выполнение вырезов 6 переменного сечения вдоль боковых поверхностей 5 зубьев 2 позволяет обеспечить размещение вытесняемого с боковых поверхностей зубьев пластичного смазочного материала и последующую его рециркуляцию обратно на эти поверхности (объем участков вырезов изменяется прямо пропорционально количеству вытесняемого с боковых поверхностей зубьев смазочного материала).When the wheel is in gear with lubrication with a plastic lubricant, the material displaced from the lateral (working) surfaces of the teeth accumulates in cutouts 6 located along these surfaces, from where this material recirculates back to the lateral surfaces of the teeth, due to the adhesive properties of the lubricant. The linings are adjacent to the ends of the teeth (there is practically no gap between them), therefore, the lubricant does not fall into the areas between the inner surfaces of the linings and the ends of the teeth and does not accumulate in them, which reduces the amount of lubricant needed for the gear wheel (its teeth). The absence of attachment of the pads on the teeth allows for microbending of the teeth under impact loads (in this case, the presence of micro-gaps between the pads and the ends of the teeth - due to the lack of attachment of the pads and the ends of the teeth to each other) allows some small amount of lubricant to get into these micro-gaps and, lubrication of the surfaces of the pads and the ends of the teeth, reduce friction between them, which contributes to the implementation of microbending of the teeth under shock loads them). The implementation of cutouts 6 of variable cross-section along the side surfaces of 5 teeth 2 allows for the placement of plastic lubricant displaced from the side surfaces of the teeth and its subsequent recirculation back to these surfaces (the volume of the cut sections is directly proportional to the amount of lubricant displaced from the side surfaces of the teeth).

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет осуществлять накапливание вытесняемого с боковых поверхностей зубьев - при работе колеса - пластичного смазочного материала непосредственно вблизи трущихся поверхностей зубьев (их боковых поверхностей), что облегчает рециркуляцию смазочного материала на эти поверхности. Предотвращается излишнее расходование смазочного материала и повышается качество смазывания зубьев колеса. А выполнение участков накладок между вырезами меньшей толщины позволяет обеспечить необходимый зазор между накладками и торцами зубчатого венца парного колеса, что предотвращает их взаимное заклинивание.Compared with the prototype, the proposed design of the gear wheel allows the accumulation of plastic lubricant displaced from the side surfaces of the teeth — during operation of the wheel — directly near the rubbing surfaces of the teeth (their side surfaces), which facilitates the circulation of the lubricant on these surfaces. Excessive consumption of lubricant is prevented and the lubrication quality of the teeth of the wheel is improved. And the implementation of the sections of the plates between the cutouts of smaller thickness allows you to provide the necessary clearance between the plates and the ends of the gear rim of the pair of wheels, which prevents their mutual jamming.

Claims

A gear wheel, mainly coarse-grained, lubricated with a plastic lubricant, containing a body, a gear rim with teeth and a pair of ring overlays with an outer diameter equal to the diameter of the circumference of the tops of the gear rim, and an inner diameter smaller than the diameter of the circumference of the base of the teeth, and fixed at the ends bodies adjacent to the gear rim, adjacent to the ends of the teeth without fastening to them, characterized in that on the inner surfaces of the sections of the annular overlays overlapping the dents crowns, in the areas of their adjacency to the lateral surfaces of the teeth, cuts are made located along the entire length of these surfaces, cuts in their cross sections along their length have the form of rectangles, the depth of cuts is the same along their entire length, the width of the cuts in the plane of rotation of the gear is variable, varying from minimum to maximum in the direction of movement of the teeth of the mating pair of gears adjacent to the cutouts of the side surfaces of the teeth, the thickness of the sections of the ring plates between you ezami by the inner surfaces of the annular linings reduced by the necessary clearance between these surfaces and the ends of the paired conjugate toothing gear gear.