RU2630844C1

RU2630844C1 - Gear transmission lubricating device

Info

Publication number: RU2630844C1
Application number: RU2016117860A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Мендрух
Original assignee: Николай Викторович Мендрух
Priority date: 2016-05-05
Filing date: 2016-05-05
Publication date: 2017-09-13

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: invention refers to mechanical engineering and can be used in gear transmissions with crankcase lubrication by immersing and arranging shafts in vertical plane. The lubricating device comprises an oil bath with liquid lubricating material into which the lower lubricated gears are immersed. Each wheel is provided with a pair of scrapers on the side of its outlet from the oil bath during rotation and symmetrically contacting to its both end sides. The scrapers are fixed relative to the rotating wheel above the upper level of the lubricating material with overlapping of wheel ends and circumference described by contact points of rotating wheel ends with the upper level of lubricating material. Each scraper is made in the form of rectangular section of a strip adjoining to the wheel with its end at a right angle. The section is arched in the direction from the oil bath upwards and intersecting tooth rim recess circumference not lower than the point of intersection of this circumference with the horizontal line of wheel symmetry.

EFFECT: improved gear transmission lubrication quality.

2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в зубчатых передачах с картерным смазыванием методом погружения и расположением валов в вертикальной плоскости.The invention relates to mechanical engineering, in particular to machine parts, and can be used in gears with crankcase lubrication by immersion and the location of the shafts in a vertical plane.

Известно смазочное устройство зубчатой передачи, содержащее масляную ванну с жидким смазочным материалом, в которую погружены смазываемые колеса передачи - см., например, «Иосилевич Г.Б. и др. Прикладная механика. Для студентов втузов / Г.Б. Иосилевич, П.А. Лебедев, В.С. Стреляев. - М.: Машиностроение, 1985. - 576 с., ил.», стр. 466.A lubricating gear transmission device is known that contains an oil bath with a liquid lubricant into which lubricated transmission wheels are immersed - see, for example, “Iosilevich GB and other applied mechanics. For university students / G.B. Iosilevich, P.A. Lebedev, V.S. Strelyaev. - M.: Mechanical Engineering, 1985. - 576 p., Ill. ", P. 466.

Недостаток данной конструкции состоит в том, что при погружении зубчатых колес в ванну смачиваются жидким смазочным материалом не только боковые (рабочие) поверхности зубьев колеса, которые в работе колеса, сопрягаясь при его вращении с зубьями парного колеса, но и торцы колеса - торцы тела и торцы зубьев зубчатого венца; изначально, при погружении колеса в ванну без вращения, смачивается та часть поверхности колеса, которая погружена в ванну; при вращении колеса во время работы передачи эта смоченная часть перемещается по окружности колеса, при этом смазочный материал стекает с ранее смоченных участков поверхности колеса, смачивая остальные части торцов тела колеса, площадь торцевых поверхностей колеса, погруженных в масляную ванну, может быть значительной - так, например, глубина погружения тихоходного колеса в ванну может составлять 1/3 радиуса колеса - а этот радиус может быть немалым, особенно у колес большого диаметра. Колесо имеет две торцевые поверхности, таким образом, особенно у колес большого диаметра, суммарная площадь смачиваемых торцевых поверхностей, погруженных в ванну, может быть значительной. Вся эта смоченная поверхность, захватывая смазочный материал из ванны при вращении колеса, перемещает этот материал по направлению вращения смоченных поверхностей. Смазочный материал, захваченный из ванны и переносимый вращающимися торцами колеса, под действием силы тяжести стремится стечь с этих поверхностей обратно в ванну, смачивая при этом остальные части торцов колеса, которые в ванну не погружены. При вращении колеса происходит постоянное обновление слоя смазочного материала на торцах колеса, поэтому полностью стечь он с этих поверхностей не может. Таким образом, при вращении колеса на его торцевых поверхностях постоянно находится достаточно большое количество (слой) смазочного материала (тем больше, чем больше диаметр колеса). Этот смазочный материал контактирует с окружающим воздухом, вследствие чего происходит окисление этого материала и ухудшение его эксплуатационных свойств. Если зубчатая передача находится в незакрытом корпусе (редукторе), то такое окисление будет интенсивным, кроме того, в этом случае происходит запыление и загрязнение смазочного слоя. Все это ухудшает смазывание передачи.The disadvantage of this design is that when the gears are immersed in the bath, not only the side (working) surfaces of the teeth of the wheel are wetted with liquid lubricant, which in the work of the wheel, mating during its rotation with the teeth of the pair of wheels, but also the ends of the wheel - the ends of the body and the ends of the teeth of the ring gear; initially, when the wheel is immersed in the bath without rotation, the part of the wheel surface that is immersed in the bath is wetted; when the wheel rotates during transmission operation, this wetted part moves around the circumference of the wheel, while the lubricant drains from previously wetted parts of the wheel surface, wetting the remaining parts of the ends of the wheel body, the area of the wheel end surfaces immersed in the oil bath can be significant - so for example, the immersion depth of a slow-moving wheel in a bath can be 1/3 of the radius of the wheel — and this radius can be considerable, especially for large-diameter wheels. The wheel has two end surfaces, so, especially for large diameter wheels, the total area of wetted end surfaces immersed in the bath can be significant. This entire wetted surface, capturing lubricant from the bath when the wheel rotates, moves this material in the direction of rotation of the wetted surfaces. Lubricant captured from the bath and carried by the rotating ends of the wheel, under the action of gravity, tends to drain from these surfaces back into the bath, wetting the remaining parts of the ends of the wheel that are not immersed in the bath. When the wheel rotates, the lubricant layer at the wheel ends is constantly updated, therefore, it cannot completely drain from these surfaces. Thus, when the wheel rotates on its end surfaces, a sufficiently large amount (layer) of lubricant is constantly located (the larger, the larger the diameter of the wheel). This lubricant is in contact with the surrounding air, as a result of which the material is oxidized and its performance deteriorates. If the gear is in an open housing (gear), then this oxidation will be intense, in addition, in this case, dusting and contamination of the lubricant layer. All this worsens gear lubrication.

В качестве прототипа взята конструкция смазочного устройства зубчатой передачи по патенту на изобретение РФ №2568632, кл. F16H 57/04, опубл. 20.11.2015 г., Бюл. №32. Сущность его состоит в том, что смазочное устройство зубчатой передачи с картерным смазыванием методом погружения и расположением валов в вертикальной плоскости содержит масляную ванну с жидким смазочным материалом, в которую погружены нижерасположенные смазываемые зубчатые колеса. Каждое это зубчатое колесо снабжено скребками, примыкающими к его торцам и укрепленными неподвижно относительно вращающегося колеса; скребки расположены со стороны выхода вращающегося колеса из масляной ванны, выше верхнего ее уровня, параллельно уровню, с перекрытием торцов колеса и окружностей, описываемых точками соприкосновения торцов колеса с верхним уровнем смазочного материала. Причем скребки в поперечном сечении имеют вид прямоугольного треугольника, нижние части скребков перпендикулярны торцам колеса, а верхние части скребков расположены под углом к этим торцам.As a prototype, the design of the gear lubrication device according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2568632, class. F16H 57/04, publ. November 20, 2015, Bull. Number 32. Its essence lies in the fact that the lubricating device of the gear transmission with crankcase lubrication by immersion and the location of the shafts in a vertical plane contains an oil bath with liquid lubricant into which the lower lubricated gear wheels are immersed. Each gear wheel is equipped with scrapers adjacent to its ends and fixed motionless relative to the rotating wheel; the scrapers are located on the exit side of the rotating wheel from the oil bath, above its upper level, parallel to the level, with overlapping wheel ends and circles described by the points of contact between the wheel ends and the upper level of the lubricant. Moreover, the scrapers in the cross section are in the form of a rectangular triangle, the lower parts of the scrapers are perpendicular to the ends of the wheel, and the upper parts of the scrapers are located at an angle to these ends.

Недостаток прототипа состоит в том, что жидкий смазочный материал, захватываемый из масляной ванны зубьями смазываемого зубчатого колеса, нуждающимися в смазывании, в процессе поворота колеса стекает с этих зубьев, это приводит к тому, что в зону трения зубьев смазываемого колеса с зубьями сопряженного вышерасположенного зубчатого колеса попадает недостаточное количество смазочного материала, это интенсифицирует процесс изнашивания трущихся зубьев сопряженных колес. Такое стекание обусловлено ориентацией зубьев по вертикали - в процессе их выхода из смазочной ванны при повороте колеса - и под воздействием центробежных сил, действующих на смазочный материал при повороте колеса.The disadvantage of the prototype is that the liquid lubricant captured from the oil bath by the teeth of the gear to be lubricated, in need of lubrication, flows from these teeth during the rotation of the wheel, which leads to the fact that the friction zone of the teeth of the gear to be lubricated with the teeth of the associated upstream gear insufficient amount of lubricant gets into the wheel, this intensifies the process of wear of the friction teeth of the mating wheels. Such runoff is due to the vertical orientation of the teeth — in the process of their exit from the lubricant bath when the wheel is turning - and under the influence of centrifugal forces acting on the lubricant when the wheel is turned.

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

Для этого смазочное устройство зубчатой передачи содержит масляную ванну с жидким смазочным материалом, в которую погружены нижерасположенные смазываемые зубчатые колеса передачи. Каждое колесо со стороны своего выхода при вращении из масляной ванны снабжено парой скребков, симметрично прилегающих к его торцам, укрепленных неподвижно относительно вращающегося колеса, выше верхнего уровня смазочного материала ванны, с перекрытием торцов колеса и окружности, описываемой точками соприкосновения торцов вращающегося колеса с верхним уровнем смазочного материала. Причем каждый скребок выполнен в виде прямоугольного отрезка полосы, прилегающего к колесу своим торцом под прямым углом; отрезок изогнут по дуге по направлению от масляной ванны вверх, с пересечением окружности впадин зубчатого венца не ниже точки пересечения этой окружности с горизонтальной линией симметрии колеса.For this, the gear lubricating device comprises an oil bath with a liquid lubricant into which the lower lubricated gear gears are immersed. Each wheel from its exit side, when rotating from the oil bath, is equipped with a pair of scrapers, symmetrically adjacent to its ends, fixed motionless relative to the rotating wheel, above the upper level of the lubricant of the bath, with overlapping wheel ends and the circle described by the contact points of the ends of the rotating wheel with the upper level lubricant. Moreover, each scraper is made in the form of a rectangular segment of a strip adjacent to the wheel with its end face at a right angle; the segment is curved in an arc in the direction from the oil bath upwards, with the intersection of the circumference of the depressions of the ring gear not lower than the intersection of this circle with the horizontal line of symmetry of the wheel.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены: зубчатая передача со смазочным устройством - общий вид (фиг. 1) и фрагмент смазываемого зубчатого колеса - вид сбоку в сечении (фиг. 2).The invention is illustrated by the drawing, which shows: a gear with a lubricating device - General view (Fig. 1) and a fragment of a lubricated gear wheel - side view in cross section (Fig. 2).

На чертеже показаны: масляная ванна 1; жидкий смазочный материал 2 с верхним уровнем ВУ; нижерасположенное смазываемое зубчатое колесо 3; вышерасположенное парное зубчатое колесо 4; тело 5 колеса; зубчатый венец 6 с зубьями 7; окружность 8 вершин радиусом R_в; окружность 9 впадин радиусом R_вп; торцы 10 колеса; скребки 11; глубина h₁ погружения колеса 3 в масляную ванну; расстояние h₂ от верхнего уровня ВУ смазочного материала 2 до скребков 11; окружность 12 радиусом R_у, описываемая точками соприкосновения торцов 10 колеса с верхним уровнем ВУ смазочного материала 2; величина перекрытия Δ₁ скребками 11 окружности 8; величина перекрытия Δ₂ скребками окружности 12; направление вращения ω колеса 3; точка Б пересечения скребков 11, окружности 9 и линии горизонтальной симметрии колеса 3.The drawing shows: oil bath 1; liquid lubricant 2 with a high level of oil; lower lubricated gear 3; upstream twin gear 4; 5 wheel body; ring gear 6 with teeth 7; circle of 8 vertices of radius R _in ; the circumference of 9 depressions with a radius of R _VP ; ends 10 of the wheel; scrapers 11; depth h ₁ immersion of the wheel 3 in the oil bath; the distance h ₂ from the upper level of the VU of the lubricant 2 to the scrapers 11; a circle 12 of radius R _y described by the points of contact of the ends 10 of the wheel with the upper level of the VU of the lubricant 2; the amount of overlap Δ _{1 with} scrapers 11 of a circle 8; the amount of overlap Δ _{2 with} scrapers of a circle 12; the direction of rotation ω of the wheel 3; point B of the intersection of the scrapers 11, circle 9 and the horizontal line of symmetry of the wheel 3.

Смазочное устройство зубчатой передачи содержит масляную ванну 1 с жидким смазочным материалом 2, верхний уровень которого - ВУ. В смазочный материал погружено (h₁) нижерасположенное смазываемое зубчатое колесо 3, находящееся в зацеплении с вышерасположенным парным зубчатым колесом 4. Колесо 3 имеет плоское тело 5 и зубчатый венец 6 с зубьями 7. Окружность вершин 8 зубчатого венца - радиусом R_в. Окружность впадин 9 зубчатого венца - радиусом R_вп. Со стороны выхода колеса 3, при его вращении ω, из масляной ванны 1 с жидким смазочным материалом 2 расположена, симметрично относительно колеса 3, с примыканием к его торцам 10, пара скребков 11. Скребки укреплены неподвижно относительно вращающегося колеса, выше (h₂) верхнего уровня ВУ смазочного материала 2 масляной ванны 1. Каждый скребок выполнен в виде прямоугольного отрезка полосы, прилегающего к колесу своим торцом под прямым углом; отрезок изогнут по дуге по направлению от масляной ванны 1 вверх, с пересечением окружности 9 впадин зубчатого венца 6 в точке Б пересечения этой окружности с горизонтальной линией симметрии колеса 3. Внешние концы скребков 11 перекрывают окружность 8 вершин зубчатого венца 6 на величину Δ₁; а внутренние концы скребков перекрывают (Δ₂) окружность 12 радиусом R_у, описываемую точками соприкосновения торцов 10 колеса с верхним уровнем ВУ смазочного материала 2.The gear lubricating device comprises an oil bath 1 with liquid lubricant 2, the upper level of which is WU. The lower lubricated gear wheel 3 immersed in the lubricant (h ₁ ) is engaged with the upstream twin gear 4. The wheel 3 has a flat body 5 and a gear ring 6 with teeth 7. The circumference of the vertices 8 of the gear ring is of radius R _in . The circumference of the depressions 9 of the ring gear - radius R _VP . On the exit side of the wheel 3, when it rotates ω, from the oil bath 1 with liquid lubricant 2 is located, symmetrically relative to the wheel 3, adjacent to its ends 10, a pair of scrapers 11. The scrapers are fixed motionless relative to the rotating wheel, above (h ₂ ) the upper level WU lubricant 2 of the oil bath 1. Each scraper is made in the form of a rectangular segment of a strip adjacent to the wheel with its end face at a right angle; the segment is curved in an arc in the direction from the oil bath 1 upward, with the intersection of the circle 9 of the depressions of the ring gear 6 at point B of the intersection of this circle with the horizontal line of symmetry of the wheel 3. The outer ends of the scrapers 11 overlap the circumference 8 of the vertices of the ring gear 6 by Δ ₁ ; and the inner ends of the scrapers overlap (Δ ₂ ) the circle 12 of radius R _y described by the points of contact of the ends 10 of the wheel with the upper level WU lubricant 2.

При вращении ω колеса 3, погруженного (h₁) в смазочный материал 2 масляной ванны 1, этот смазочный материал захватывается зубьями зубчатого венца 5 колеса 3, нуждающимися в смазывании, а также - торцами 8 этого колеса, в смазывании не нуждающимися. В процессе проворачивания (ω) колеса 3, смазочный материал, захваченный зубьями колеса, стекает с боковых поверхностей зубьев, т.к. на этот смазочный материал действует центробежная сила, а также вследствие того, что после выхода из масляной ванны зубья зубчатого венца колеса ориентированы вниз по вертикали, что облегчает стекание с них смазочного материала. Скребки 9, прилегающие к торцам 8 колеса 3, перехватывают смазочный материал, захваченный этими торцами из масляной ванны, и направляют его в сторону зубчатого венца 5 колеса 3. Такое направление смазочного материала обуславливается действием центробежной силы, действующей на смазочный материал, и изгибом скребков по дуге. Смазочный материал, подаваемый посредством скребков 9 к зубчатому венцу 5, снимается набегающими зубьями зубчатого венца колеса и подается этими зубьями в зону зацепления колеса 3 с парным зубчатым колесом 4. Тем самым обеспечивается восполнение количества смазочного материала, теряемого зубьями зубчатого венца колеса при перемещении его из масляной ванны, и обеспечение наличия требуемого количества смазочного материала на трущихся зубьях смазываемого колеса 3, а также в зоне зацепления колеса 3 с колесом 4. Выполнение пересечения скребков 11 в точке Б с точкой пересечения окружности 9 впадин зубчатого венца с горизонтальной линией симметрии колеса 3 позволяет подводить скребками 11 смазочный материал с торцов 10 колеса 3 в область зубчатого венца 6 колеса 3, где вершины его зубьев переориентируются с нижнего положения в верхнее. В этой области зубья 7 захватывают смазочный материал своими боковыми поверхностями и направляют его во впадины зубчатого венца, не допуская стекания смазочного материала с вершин зубьев обратно в масляную ванну; это позволяет удерживать смазочный материал в зоне зацепления зубьев.When the rotation of the wheel 3, immersed (h ₁ ) in the lubricant 2 of the oil bath 1, this lubricant is captured by the teeth of the gear ring 5 of the wheel 3, which need to be lubricated, as well as by the ends 8 of this wheel, which do not need to be lubricated. In the process of turning (ω) the wheel 3, the lubricant captured by the teeth of the wheel drains from the side surfaces of the teeth, because centrifugal force acts on this lubricant, as well as due to the fact that after leaving the oil bath the teeth of the gear rim of the wheel are oriented downward vertically, which facilitates the draining of lubricant from them. The scrapers 9 adjacent to the ends 8 of the wheel 3 intercept the lubricant captured by these ends from the oil bath and direct it towards the gear ring 5 of the wheel 3. This direction of lubricant is determined by the action of centrifugal force acting on the lubricant and the scrapers bend along the arc. The lubricant supplied through the scraper 9 to the gear ring 5 is removed by the oncoming teeth of the gear ring of the wheel and is fed by these teeth into the engagement zone of the wheel 3 with the pair of gears 4. This ensures the replenishment of the amount of lubricant lost by the teeth of the gear ring when moving it from oil bath, and ensuring the availability of the required amount of lubricant on the rubbing teeth of the lubricated wheel 3, as well as in the area of engagement of the wheel 3 with the wheel 4. Crossing the scraper 11 at the point B with the point of intersection of the circumference of the gear ring 9 depressions with a horizontal line of symmetry of the wheel 3 with scrapers 11 allows supply lubricant wheel 3 with 10 ends to toothed crown wheel 6 3, where the tops of the teeth it reoriented from the lower position to the upper. In this area, the teeth 7 capture the lubricant with their lateral surfaces and guide it into the depressions of the ring gear, preventing the lubricant from draining from the tops of the teeth back into the oil bath; this allows the lubricant to be held in the tooth engagement area.

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция смазочного устройства позволяет обеспечить требуемое количество смазочного материала в зоне зацепления парных колес. Тем самым повышается качество смазывания.Compared with the prototype, the proposed design of the lubricating device allows you to provide the required amount of lubricant in the area of engagement of the pair of wheels. This improves the lubrication quality.

Claims

A gear lubricating device, mainly with sump lubrication by immersion and the shafts are arranged in a vertical plane, containing an oil bath with liquid lubricant, into which lower lubricated gear wheels are immersed, each of which is provided with a pair of scrapers from its outlet side when rotating from the oil bath, symmetrically adjacent to its ends, fixed motionless relative to the rotating lower gear above the upper level of the lubricant with overlapping the ends of the lower gear and the circle described by the points of contact of the ends of the rotating lower gear with the upper level of lubricant, characterized in that each scraper is made in the form of a rectangular segment of the strip adjacent to the lower gear with its end face at a right angle, the segment is curved an arc in the direction from the oil bath upward with the intersection of the circumference of the depressions of the ring gear not lower than the intersection of this circle with the horizon the flax line of symmetry of the lower gear.