RU2616092C1

RU2616092C1 - Gear wheel

Info

Publication number: RU2616092C1
Application number: RU2016119898A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Мендрух
Original assignee: Николай Викторович Мендрух
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2017-04-12

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: gear comprises a body, a crown with hollow teeth and a pair of circular pads. Each tooth is made of a curved plate. The upwind surface of the tooth through hole width equal to half of the tooth flank and a height equal to the sum of the non-working portion of the side surface and the side surface of the working portion working mode in the two-pair engagement. A similar hole is made in the width of the side surface and the upwind side of the tooth tops adjacently thereto. The height of the hole is equal to the height of the side surface of the operating mode in the two-pair engagement, minus the thickness of the strip section which forms the top of the tooth. On the inner side of the plate forming the surface of the lagging, and on the inner surfaces lining reinforced shelves, oriented perpendicular to the tooth axis. The shelves are arranged with gaps relative to the plate, forming a run-on surface. On the side surface of the shelves the flanges are provided with width equal to the width of the flange facing towards the wheel body and made equidistant upwind side surface. A similar ledge is fixed to the inner side of the plate forming the tooth top. And between the adjacent flanges and shelves, as well as between the lower rim and the wheel body formed clearances.

EFFECT: improved quality of gear wheel lubrication.

2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности - к деталям машин, и может быть использовано в тихоходных зубчатых передачах с крупномодульными зубчатыми колесами, смазываемыми жидкими смазочными материалами методом погружения.The invention relates to mechanical engineering, in particular to machine parts, and can be used in low-speed gears with large-modular gears, lubricated by liquid lubricants by immersion.

Известно зубчатое колесо, содержащего тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках тела колеса, прилегающих к зубчатому венцу - см. патент США №3861231, кл. 74-410, 1976 г.It is known a gear wheel containing a body, a gear ring with teeth and a pair of ring plates mounted on the ends of the teeth and parts of the wheel body adjacent to the gear ring - see US patent No. 3861231, cl. 74-410, 1976

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что его зубья выполняются монолитными, что требует для их изготовления достаточно большого количества дефицитного материала, в то время как для непосредственно самой работы зубьев требуются только их боковые поверхности, посредством которых зубья сопрягаются в передаче с зубьями парного зубчатого колеса. Кроме того, жидкий смазочный материал, захваченный боковыми (трущимися) поверхностями зубьев, нуждающимися в смазывании, из масляной ванны - при смазывании зубчатой передачи методом погружения - в процессе поворота колеса и перемещении зубьев из масляной ванны в зону зацепления с зубьями парного зубчатого колеса - стекает с этих поверхностей; и в зону зацепления поступает недостаточное количество смазочного материала, что интенсифицирует процесс изнашивания сопряженных зубьев парных зубчатых колес.The disadvantage of this design of the gear wheel is that its teeth are monolithic, which requires a sufficiently large amount of scarce material for their manufacture, while the actual operation of the teeth requires only their side surfaces, through which the teeth mate in gear with the pair of teeth gear wheels. In addition, the liquid lubricant captured by the side (friction) surfaces of the teeth that need to be lubricated from the oil bath - when lubricating the gear by immersion - in the process of turning the wheel and moving the teeth from the oil bath to the area of engagement with the teeth of the pair of gears, drains from these surfaces; and an insufficient amount of lubricant enters the engagement zone, which intensifies the wear process of the mating teeth of the pair of gears.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2536286, кл. F16H 55/10, F16H 55/17, F16H 57/04, опубл. 20.12.2014 г. Бюл. №35. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках тела, прилегающих к зубчатому венцу. Каждый зуб выполнен полым, состоящим из пары пластин, изогнутых по профилю зуба, расчетного для данного колеса. Пластина, являющаяся стекающей по ходу вращения колеса, снабжена Г-образным элементом шириной, равной ширине зубчатого венца; одна полка элемента закреплена на этой пластине в районе окружности вершин зубчатого венца с образованием зазора между элементом и второй пластиной; другая его полка ориентирована в сторону окружности впадин зубьев зубчатого венца с образованием зазора относительно нее; в другой пластине, на участке примыкания ее к телу колеса, вдоль ширины зубчатого венца выполнены сквозные отверстия.As a prototype taken gear design according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2536286, class. F16H 55/10, F16H 55/17, F16H 57/04, publ. December 20, 2014 Bull. Number 35. Its essence lies in the fact that the gear wheel contains a body, a ring gear with teeth and a pair of ring plates mounted on the ends of the teeth and parts of the body adjacent to the ring gear. Each tooth is made hollow, consisting of a pair of plates bent along the tooth profile, calculated for this wheel. The plate, which flows down along the rotation of the wheel, is equipped with a L-shaped element with a width equal to the width of the ring gear; one shelf of the element is fixed on this plate in the region of the circumference of the tops of the ring gear with the formation of a gap between the element and the second plate; its other shelf is oriented towards the circumference of the valleys of the teeth of the ring gear with the formation of a gap relative to it; in another plate, at the site of its abutment to the wheel body, through holes are made along the width of the ring gear.

Недостаток прототипа состоит в сложности изготовления его зубьев, т.к. каждый из двух половин, а также в нерациональном расходовании материала, идущего на изготовление боковых поверхностей зубьев, т.к. часть этих поверхностей работает в режиме двухпарного зацепления, когда нагрузка на эти поверхности равна половине максимальной, действующей на боковые поверхности.The disadvantage of the prototype is the complexity of the manufacture of its teeth, because each of the two halves, as well as in the irrational expenditure of the material used to manufacture the tooth flanks, as part of these surfaces operates in a dual-pair engagement mode, when the load on these surfaces is equal to half the maximum acting on the side surfaces.

Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и снижения издержек на его изготовление.The invention solves the problem of optimizing the design of the gear wheel and reducing the cost of its manufacture.

Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с полыми зубьями, выполненными из пластин, изогнутых по наружному профилю зубьев с образованием в набегающей боковой поверхности каждого зуба сквозного отверстия в месте примыкания этой поверхности к телу колеса, и пары кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела колеса, примыкающих к зубчатому венцу. Причем каждый зуб выполнен из одной пластины, изогнутой по наружному профилю зуба. Ширина сквозного отверстия равна половине ширины зубчатого венца; высота этого отверстия равна сумме высоты нерабочего участка боковой поверхности и высоты рабочего участка боковой поверхности, работающего в режиме двухпарного зацепления. Сквозное отверстие аналогичной ширины выполнено в набегающей боковой поверхности и со стороны вершины зуба, с примыканием к ней. Высота этого отверстия равна высоте рабочего участка боковой поверхности за минусом толщины пластины, образующей вершину зуба. Внутри полости зуба на внутренней стороне пластины, образующей отстающую боковую поверхность, и на внутренних поверхностях кольцевых накладок укреплены полки, ориентированные перпендикулярно вертикальной оси зуба. Полки расположены с зазорами относительно части пластины, образующей набегающую боковую поверхность. Со стороны этой поверхности полки снабжены бортиками шириной, равной ширине полок, обращенными в сторону тела колеса и выполненными эквидистантно относительно набегающей боковой поверхности. Аналогичный бортик укреплен на внутренней стороне пластины, образующей вершину зуба. А между бортиками и соседними полками, а также между нижним бортиком и телом колеса, выполнены зазоры.To this end, the gear wheel contains a body, a ring gear with hollow teeth made of plates curved along the outer profile of the teeth with the formation of a through hole in the running lateral surface of each tooth at the junction of this surface with the wheel body, and a pair of ring plates mounted on the ends of the teeth and parts of the ends of the wheel body adjacent to the ring gear. Moreover, each tooth is made of one plate, curved along the outer profile of the tooth. The width of the through hole is equal to half the width of the ring gear; the height of this hole is equal to the sum of the height of the non-working portion of the lateral surface and the height of the working portion of the lateral surface operating in dual-pair engagement mode. A through hole of a similar width is made in the oncoming lateral surface and from the side of the tooth apex, adjacent to it. The height of this hole is equal to the height of the working section of the side surface minus the thickness of the plate forming the top of the tooth. Inside the tooth cavity, on the inner side of the plate forming the lagging side surface, and on the inner surfaces of the annular overlays, shelves oriented perpendicular to the vertical axis of the tooth are reinforced. The shelves are located with gaps relative to the part of the plate forming the oncoming lateral surface. On the side of this surface, the shelves are equipped with bumpers with a width equal to the width of the shelves facing the wheel body and made equidistant relative to the incident side surface. A similar rim is mounted on the inside of the plate forming the top of the tooth. And between the sides and adjacent shelves, as well as between the lower side and the wheel body, gaps are made.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: фрагмент зубчатого колеса - вид с торца в разрезе (фиг. 1) и тот же фрагмент - вид сбоку в разрезе (фиг. 2).The invention is illustrated by the drawing, which shows: a fragment of the gear wheel - an end view in section (Fig. 1) and the same fragment is a side view in section (Fig. 2).

На чертеже показаны: тело 1; зубья (пластины) 2; набегающая боковая поверхность 3; вершина 4; отстающая боковая поверхность 5; кольцевые накладки 6 и 7; наружный периметр 8 накладок; внутренний периметр 9 накладок; окружность 10 оснований зубчатого венца; сквозные отверстия 11 и 12; полки 13; бортики 14, 15; полости 16; ширина B зубчатого венца; высота h зубчатого венца; высота h₁ участка боковой поверхности, работающего в режиме однопарного зацепления; высоты h₂ и h₃ участков боковой поверхности, работающих в режиме двухпарного зацепления; высоты h₀₁ и h₀₂ сквозных отверстий 11 и 12; зазоры Δ₁ и Δ₂; толщина C пластины 2; направление вращения ω колеса.The drawing shows: body 1; teeth (plates) 2; running side surface 3; vertex 4; lagging side surface 5; ring linings 6 and 7; the outer perimeter of 8 pads; inner perimeter of 9 pads; a circumference of 10 bases of the ring gear; through holes 11 and 12; shelves 13; sides 14, 15; cavity 16; gear width B; gear height h; height h ₁ of the side surface portion operating in the single-pair engagement mode; heights h ₂ and h ₃ portions of the side surface operating in the dual-pair engagement mode; heights h ₀₁ and h _{02 of the} through holes 11 and 12; the gaps Δ ₁ and Δ ₂ ; thickness C of plate 2; direction of rotation ω of the wheel.

Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец шириной B и высотой h, каждый зуб которого выполнен из пластины 2, изогнутой по наружному профилю зуба, расчетного для данного колеса, с образованием его набегающей боковой поверхности 3, вершины 4 и отстающей боковой поверхности 5. На торцах зубьев и участках торцов тела 1, прилегающих к зубчатому венцу, укреплена пара кольцевых накладок 6 и 7. Окружность наружного периметра 8 накладок имеет диаметр, равный диаметру окружности вершин зубчатого венца; окружность внутреннего периметра 9 накладок имеет диаметр, меньший диаметра окружности оснований 10 зубчатого венца. В набегающей боковой поверхности 3 каждого зуба, в месте ее примыкания к телу 1 выполнено сквозное отверстие 11; ширина этого отверстия равна половине ширины B зуба и равна В/2; высота этого отверстия - h₀₁ и равна сумме высоты h_н нерабочего участка боковой поверхности и высоты h₂ рабочего участка боковой поверхности, работающего в режиме двухпарного зацепления. Со стороны вершины 4 зуба выполнено аналогичное отверстие - 12, шириной В/2; высота этого отверстия h₀₂, равной высоте h₃ участка боковой поверхности, работающего в режиме двухпарного зацепления, минус толщина С пластины 2, образующей вершину 4 зуба. Внутри полости зуба, на внутренней стороне пластины 2, образующей отстающую боковую поверхность 5 зуба, и на внутренних поверхностях кольцевых накладок 6 и 7 укреплены полки 13, плоскости которых перпендикулярны вертикальной оси зуба; полки расположены с зазорами Δ₁ относительно части пластины 2, образующей набегающую боковую поверхность 3 зуба; со стороны этой части пластины полки 13 снабжены бортиками 14, шириной, равной ширине зуба (величиной B); эти бортики обращены в сторону тела 1 колеса и выполнены эквидистантно относительно части пластины, образующей боковую набегающую поверхность 3 зуба (с зазорами Δ₁ относительно нее). Аналогичный бортик 15 укреплен на внутренней стороне вершины 4 зуба. Между бортиками 14 и соседними полками 13, а также между бортиками 14 нижней полки 13 и телом 1 колеса выполнены зазоры Δ₂. Внутренняя поверхность пластин 2, внутренние поверхности кольцевых накладок 6, 7, поверхности полок 13 и бортиков 14 образуют полости 16.The gear wheel contains a body 1, a gear ring of width B and height h, each tooth of which is made of a plate 2 curved along the outer profile of the tooth, calculated for this wheel, with the formation of its running side surface 3, top 4 and the lagging side surface 5. On the ends of the teeth and the parts of the ends of the body 1 adjacent to the ring gear, a pair of annular plates 6 and 7 is strengthened. The circumference of the outer perimeter 8 of the plates has a diameter equal to the diameter of the circle of the tops of the ring gear; the circumference of the inner perimeter 9 of the pads has a diameter smaller than the diameter of the circumference of the bases 10 of the ring gear. In the incident lateral surface 3 of each tooth, at its junction with the body 1, a through hole 11 is made; the width of this hole is equal to half the width B of the tooth and is equal to B / 2; the height of this hole is h ₀₁ and is equal to the sum of the height h _{n of the} inoperative portion of the side surface and the height h _{2 of the} working portion of the side surface operating in the dual-pair engagement mode. From the top of the tooth 4, a similar hole is made - 12, width B / 2; the height of this hole h ₀₂ equal to the height h ₃ of the side surface portion operating in the dual-pair engagement mode, minus the thickness C of the plate 2 forming the tooth tip 4. Inside the tooth cavity, on the inner side of the plate 2, which forms the lagging side surface 5 of the tooth, and on the inner surfaces of the annular overlays 6 and 7, shelves 13 are strengthened, the planes of which are perpendicular to the vertical axis of the tooth; the shelves are located with gaps Δ ₁ relative to the part of the plate 2 forming the running side surface 3 of the tooth; from the side of this part of the plate, the shelves 13 are provided with sides 14 of a width equal to the width of the tooth (B value); these sides are turned towards the body of the wheel 1 and are made equidistant with respect to the part of the plate forming the side running surface 3 of the tooth (with gaps Δ ₁ relative to it). A similar rim 15 is mounted on the inside of the tooth tip 4. Between the sides 14 and adjacent shelves 13, as well as between the sides 14 of the lower shelf 13 and the wheel body 1, gaps Δ _{2 are made} . The inner surface of the plates 2, the inner surface of the annular plates 6, 7, the surface of the shelves 13 and the sides 14 form a cavity 16.

При работе колеса со смазыванием жидким смазочным материалом методом погружения, его зубчатый венец постоянно погружен в жидкий смазочный материал масляной ванны. При вращении (ω) колеса его зубья поочередно погружаются в масляную ванну, при этом зубья ориентированы своими вершинами 4 вниз по вертикали. При этом жидкий смазочный материал заполняет в зубьях полости 16, поступая в них через отверстия 11 и 12 в пластине 2 и - через зазоры Δ₂. При проворачивании (ω) колеса, зубья переориентируются своими вершинами 4 вверх. При этом жидкий смазочный материал выливается из полостей 16 - через зазоры Δ₂ и отверстие 11 - и поступает во впадины зубчатого венца, смазывая боковые (трущиеся) поверхности зубьев. При этом внутренние поверхности кольцевых накладок 6, 7 и поверхности соседних зубьев образуют масляные ванны, в которые погружаются и зубья парного зубчатого колеса, смазываясь при этом.When the wheel is lubricated with liquid lubricant by immersion, its ring gear is constantly immersed in the liquid lubricant of the oil bath. During the rotation (ω) of the wheel, its teeth are alternately immersed in the oil bath, while the teeth are oriented with their vertices 4 down vertically. When this liquid lubricant fills in the teeth of the cavity 16, entering them through holes 11 and 12 in the plate 2 and through the gaps Δ ₂ . When turning (ω) the wheels, the teeth are reoriented by their vertices 4 up. In this case, the liquid lubricant is poured out of the cavities 16 — through the gaps Δ ₂ and the hole 11 — and enters the depressions of the ring gear, lubricating the lateral (rubbing) surfaces of the teeth. At the same time, the inner surfaces of the annular linings 6, 7 and the surfaces of adjacent teeth form oil baths, into which the teeth of the pair of gears are immersed, being lubricated.

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса позволяет повысить качество его смазывания и - смазывания зубьев парного зубчатого колеса, вследствие чего снижается интенсивность их изнашивания и увеличивается их долговечность. Наличие сквозных отверстий у вершин зубьев и расположение заполняемых смазочным материалом полостей с зазорами относительно внутренних частей пластин, образующих боковые набегающие поверхности, позволяет упростить заполнение полостей смазочным материалом и выход воздуха из этих полостей при их заполнении смазочным материалом. Кроме того, выполнение отверстия у вершины зуба позволяет зубьям захватывать смазочный материал из масляной ванны даже при понижении верхнего уровня этой масляной ванны. Помимо этого, учет парности зацепления сопряженных зубьев парных колес позволяет снизить расход материала, идущего на изготовление зубьев (их боковых поверхностей, в частности - набегающих): площадь сквозных отверстий задана с учетом этого фактора.Compared with the prototype, the proposed design of the gear allows you to improve the quality of its lubrication and lubrication of the teeth of the pair of gears, as a result of which the wear rate decreases and their durability increases. The presence of through holes at the tops of the teeth and the location of the cavities filled with lubricant with gaps relative to the internal parts of the plates forming the lateral oncoming surfaces makes it easier to fill the cavities with lubricant and the air outlet from these cavities when they are filled with lubricant. In addition, making a hole at the top of the tooth allows the teeth to trap lubricant from the oil bath even when lowering the upper level of the oil bath. In addition, taking into account the pairing of the engagement of the mating teeth of the pair of wheels makes it possible to reduce the consumption of material used to manufacture the teeth (their lateral surfaces, in particular, oncoming teeth): the area of the through holes is set taking into account this factor.

Claims

A gear wheel, mainly a large-module low-speed gear lubricated by immersion in liquid lubricant, containing a body, a gear ring with hollow teeth made of plates curved along the outer profile of the teeth with the formation of a through hole in the incident side surface of each tooth at the junction of this surface with the body of the gear, and a pair of ring pads mounted on the ends of the teeth and parts of the ends of the body adjacent to the ring gear, characterized in that each tooth in full of one plate bent along the outer profile of the tooth, the width of the through hole is equal to half the width of the tooth lateral surface, and the height of this hole is equal to the sum of the height of the non-working portion of the side surface and the height of the working portion of the side surface operating in double-pair engagement mode, the through hole of the same width is made in the incident lateral surface and from the side of the tooth apex adjacent to it, the height of the through hole from the side of the tooth apex is equal to the height of the side surface portion, melting in the double-pair engagement mode minus the thickness of the plate forming the top of the tooth, inside the tooth cavity on the inside of the plate forming the lagging side surface, and shelves oriented perpendicular to the vertical axis of the tooth are fixed on the inner surfaces of the annular overlays, the shelves are located with gaps relative to the part of the plate, forming an oncoming lateral surface, on the side of the oncoming lateral surface, the shelves are equipped with sides equal to the width of the shelves facing the body of the tooth atogo wheel and configured equidistantly relative upwind side surface, similar to a side fixed to the inner side of the plate forming the top of the tooth, and between the adjacent flanges and shelves, as well as between the lower rim and the body of the toothed wheel formed clearances.