RU2600394C1

RU2600394C1 - Gear wheel

Info

Publication number: RU2600394C1
Application number: RU2015126815/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Мендрух
Original assignee: Николай Викторович Мендрух
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2016-10-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in tooth gears lubricated by fictile lubricants. Gear wheel comprises a body, gear rim with teeth, in sections of which heads width of their side surfaces is made stepped varying and inversely proportional dependent of engagement pairing ratio. Width change boundary is shifted towards teeth tops on value equal to half of transmission axial clearance. On teeth ends and body ends sections adjacent to gear rim, pair of circular pads is fixed, which outer diameter is equal to diameter of circle circumscribed by side surfaces on tooth tips sections width change boundary. On each circular pad external ends, cylindrical ring is fixed perpendicular to it, having outer diameter equal to circular pads outer diameter.

EFFECT: optimized gear wheel design.

1 cl, 1 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.

Известна конструкция зубчатого колеса, содержащего тело, зубчатый венец с зубьями и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу; причем наружный диаметр накладок равен диаметру окружности вершин зубчатого венца колеса (см., например, патент на изобретение РФ №2488725, кл. F16H 55/12, опубл. 27.07.2013 г., Бюл. №21).A known design of a gear wheel containing a body, a ring gear with teeth and a pair of ring plates mounted on the ends of the teeth and parts of the ends of the body adjacent to the ring gear; moreover, the outer diameter of the linings is equal to the diameter of the circumference of the tops of the gear rim of the wheel (see, for example, patent for the invention of the Russian Federation No. 2488725, class F16H 55/12, publ. July 27, 2013, Bull. No. 21).

Недостаток данной конструкции зубчатого колеса состоит в том, что зубья его зубчатого венца имеют одинаковую ширину боковых (рабочих) поверхностей, участвующих в зацеплении с парным зубчатым колесом, по всей высоте зубьев. Это не учитывает того, что парность зацепления зубьев сопряженных зубчатых колес в передаче не одинакова по высоте зубьев: в районе полюса зацепления зубьев имеет место однопарное зацепление; на участках зубьев, прилегающих к их вершинам и основаниям, имеет место двухпарное зацепление. Прямопропорциональна величине зацепления, соответственно, и величина нагружения соответствующих участков боковых поверхностей зубьев - в районе полюса зацепления величина нагружения зубьев вдвое больше, чем на участках боковых поверхностей, прилегающих к вершинам и основаниям зубьев. А ширина боковых (рабочих) поверхностей зубьев, выполненная одинаковой по всей высоте зубьев, этой разности в нагружении по высоте зубьев не учитывает и задана с учетом максимального нагружения зубьев (в районе их полюсов). Это приводит к перерасходу материала, идущего на изготовление зубчатого венца и колеса в целом.The disadvantage of this design of the gear wheel is that the teeth of its gear rim have the same width of the side (working) surfaces involved in engagement with the pair of gears over the entire height of the teeth. This does not take into account the fact that the pairing of the teeth of the mating gears in the gear is not identical in height of the teeth: in the region of the pole of gearing of the teeth there is a single-pair gearing; in the areas of the teeth adjacent to their tops and bases, there is a two-pair engagement. Directly proportional to the magnitude of the engagement, respectively, and the magnitude of the loading of the corresponding sections of the tooth flanks — in the region of the meshing pole, the magnitude of the loading of the teeth is twice as large as in the areas of the lateral surfaces adjacent to the tops and bases of the teeth. And the width of the lateral (working) surfaces of the teeth, made identical over the entire height of the teeth, does not take into account this difference in loading along the height of the teeth and is set taking into account the maximum loading of the teeth (in the vicinity of their poles). This leads to an overspending of the material going to the manufacture of the ring gear and the wheel as a whole.

В качестве прототипа взята конструкция зубчатого колеса по патенту на изобретение РФ №2547201, кл. F16H 55/08, опубл. 10.04.2015 г., Бюл. №10. Сущность его состоит в том, что зубчатое колесо содержит тело и зубчатый венец с зубьями, причем на участках головок зубьев ширина зубьев выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорциональна зависящей от кратности парности зацепления, причем граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев на величину осевого зазора зубчатой передачи.As a prototype taken gear design according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2547201, class. F16H 55/08, publ. 04/10/2015, Bull. No. 10. Its essence lies in the fact that the gear wheel contains a body and a gear ring with teeth, moreover, in the areas of the tooth heads the width of the teeth is made stepwise varying and inversely proportional to the gearing pairing, and the border of the width shift is shifted towards the tops of the teeth by the value of the axial clearance of the gear transmission.

Недостаток прототипа состоит в том, что при работе колеса в зацеплении с парным колесом передачи, пластичный смазочный материал вытесняется с боковых поверхностей зубьев на торцы колеса. Вытесненный смазочный материал исключается из процесса смазывания трущихся поверхностей зубьев колеса, это приводит к перерасходу смазочного материала и загрязнения торцов колеса вытесненным смазочным материалом, на который налипают загрязнения из окружающей среды. Это ухудшает процесс смазывания зубьев колеса.The disadvantage of the prototype is that when the wheel is engaged with a twin gear wheel, the lubricant is displaced from the side surfaces of the teeth to the ends of the wheel. The displaced lubricant is excluded from the process of lubricating the friction surfaces of the teeth of the wheel, this leads to an overspending of the lubricant and contamination of the ends of the wheel with the displaced lubricant, on which pollution from the environment stick. This affects the lubrication of the teeth of the wheel.

Изобретением решается задача оптимизации конструкции зубчатого колеса и повышения качества смазывания.The invention solves the problem of optimizing the design of the gear wheel and improving the quality of lubrication.

Для этого зубчатое колесо содержит тело, зубчатый венец с зубьями, на участках головок которых ширина боковых поверхностей зубьев выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления, а граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев, и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу; причем граница изменения ширины смещена на величину половины осевого зазора передачи; наружный диаметр накладок равен диаметру окружности, описываемой границей изменения ширины боковых поверхностей зубьев на участках их головок; а на наружном торце каждой накладки, перпендикулярно ей, укреплено цилиндрическое кольцо, имеющее наружный диаметр, равный наружному диаметру кольцевой накладки.To this end, the gear wheel contains a body, a ring gear with teeth, on the parts of the heads of which the width of the lateral surfaces of the teeth is made stepwise changing and inversely proportional to the multiplicity of gearing, and the border of the width shift is shifted towards the tops of the teeth, and a pair of ring plates mounted on the ends teeth and parts of the ends of the body adjacent to the ring gear; moreover, the boundary of the width change is shifted by half the axial clearance of the transmission; the outer diameter of the pads is equal to the diameter of the circle described by the boundary of the change in the width of the lateral surfaces of the teeth in the areas of their heads; and on the outer end of each lining, perpendicular to it, a cylindrical ring having an outer diameter equal to the outer diameter of the annular lining is fixed.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент зубчатого колеса - вид сбоку в сечении, с проекцией на сечение характеристик боковых поверхностей зубьев.The invention is illustrated by the drawing, which shows a fragment of the gear wheel - side view in section, with a projection on the section of the characteristics of the side surfaces of the teeth.

На чертеже показаны: тело 1 колеса, зубчатый венец с зубьями 2, кольцевые накладки 3 и 4, ширина B зубчатого венца, высота h зубчатого венца, полюсная линия p-p, диаметр Д_в окружности вершин зубчатого венца, диаметр Д_о окружности оснований зубчатого венца, осевой зазор с передачи, внутренний диаметр Д₁ кольцевых накладок, наружный диаметр Д₂ кольцевых накладок, толщина m кольцевых накладок, участок b-с одного парного зацепления зубьев, участки а-b и c-d двухпарного зацепления зубьев, цилиндрические кольца 5 и 6, ширина колец - n.The drawing shows: the body 1 wheel toothing with teeth 2, the annular lining 3 and 4, the width B toothing height h toothing pole line pp, diameter D _{in the} circumferential vertices toothing, the diameter D _of the circle bases toothing, axial clearance from the gear, inner diameter D _{1 of the} annular linings, outer diameter D _{2 of the} annular linings, thickness m of the annular linings, section b-c of one pair of tooth engagement, sections a-b and cd of two-pair tooth engagement, cylindrical rings 5 and 6, width rings - n.

Зубчатое колесо содержит тело 1, зубчатый венец с зубьями 2 шириной B. Участки головок зубьев, на участках их двухпарного зацепления c-d (со смещением в сторону вершин зубьев на величину половины осевого зазора - с/2) выполнены с размером ширины их боковых поверхностей, равной В/2. На торцах зубьев 2 и участках торцов тела 1 колеса, прилегающих к зубчатому венцу, укреплена пара кольцевых накладок 3 и 4 толщиной m, имеющих внутренний диаметр Д₁ и наружный диаметр Д₂, равный диаметру окружности, описываемой границей изменения ширины головок зубьев (на участке с двухпарным зацеплением c-d). На наружных торцах кольцевых накладок (3 и 4), перпендикулярно им, укреплена пара цилиндрических колец 5 и 6, шириной n, имеющих наружный диаметр, равный наружному диаметру Д₂ кольцевых накладок 3 и 4.The gear wheel contains a body 1, a ring gear with teeth 2 of width B. Parts of the heads of the teeth in the areas of their two-pair engagement cd (with a shift towards the tops of the teeth by half the axial clearance - s / 2) are made with a width of their side surfaces equal to IN 2. At the ends of the teeth 2 and the parts of the ends of the body 1 of the wheel adjacent to the gear rim, a pair of annular plates 3 and 4 of thickness m are reinforced, having an inner diameter D ₁ and an outer diameter D ₂ equal to the diameter of the circle described by the boundary between the widths of the tooth heads (in the section with double pair gear cd). On the outer ends of the ring plates (3 and 4), perpendicular to them, a pair of cylindrical rings 5 and 6, of width n, having an outer diameter equal to the outer diameter D _{2 of the} ring plates 3 and 4, is fixed.

При работе колеса в передаче, боковые поверхности его зубьев участвуют как в однопарном зацеплении с зубьями парного колеса (участок b-с), так и в двухпарном зацеплении (участки а-b и c-d). При двухпарном зацеплении каждый зуб колеса воспринимает половину нагрузки, воспринимаемой колесом в целом; это позволяет снизить ширину боковых поверхностей зубьев (в частности - на участках их головок) вдвое - до величины В/2. Граница изменения ширины головок зубьев смещена в сторону вершин зубьев на величину половины осевого зазора c - для компенсации возможных погрешностей при сборке передачи и погрешностей в ее работе. Наличие торцевых накладок 3 и 4 повышает изгибную прочность зубьев колеса. Кроме того, они локализуют зону смазывания зубьев колеса, образуя вместе с поверхностями зубчатого венца смазочные карманы для пластичного смазочного материала. Наличие цилиндрических колец 5 и 6 не позволяет пластичному смазочному материалу, вытесняемому с боковых поверхностей зубьев и зоны зацепления зубьев парных зубчатых колес, попадать на торцы колеса (наружные торцы кольцевых накладок 3 и 4), загрязняя эти поверхности и выходя из процесса смазывания зубьев колеса.When the wheel is in gear, the lateral surfaces of its teeth participate both in single-pair gearing with the teeth of the twin wheels (section b-c) and in two-pair gearing (sections a-b and c-d). With two-pair gearing, each tooth of the wheel perceives half the load perceived by the wheel as a whole; this allows to reduce the width of the lateral surfaces of the teeth (in particular - on the areas of their heads) by half - to the value of B / 2. The boundary for changing the width of the tooth heads is shifted toward the top of the teeth by half the axial clearance c - to compensate for possible errors in the assembly of the gear and errors in its operation. The presence of end plates 3 and 4 increases the bending strength of the teeth of the wheel. In addition, they localize the zone of lubrication of the teeth of the wheel, forming, together with the surfaces of the ring gear, lubrication pockets for plastic lubricant. The presence of cylindrical rings 5 and 6 does not allow the plastic lubricant displaced from the side surfaces of the teeth and the tooth engagement zone of the pair of gears to get to the ends of the wheels (the outer ends of the ring plates 3 and 4), contaminating these surfaces and leaving the process of lubricating the teeth of the wheel.

По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция зубчатого колеса учитывает изменение ширины боковых поверхностей зубьев на участках их головок с двухпарным зацеплением - путем выполнения торцевых кольцевых накладок с наружным диаметром, равным диаметру окружности, описываемой границей изменения ширины боковых поверхностей зубьев на участках их головок. Наличие цилиндрических колец 5 и 6 позволяет предотвратить попадание пластичного смазочного материала на торцы колеса. Это повышает качество смазывания зубчатого колеса.Compared with the prototype, the proposed design of the gear wheel takes into account the change in the width of the side surfaces of the teeth in the areas of their heads with two-pair engagement - by making end ring overlays with an outer diameter equal to the diameter of the circle described by the boundary of the width of the side surfaces of the teeth in the areas of their heads. The presence of cylindrical rings 5 and 6 prevents the ingress of plastic lubricant on the ends of the wheel. This improves the lubrication of the gear.

Claims

Зубчатое колесо, содержащее тело, зубчатый венец с зубьями, на участках головок которых ширина их боковых поверхностей выполнена ступенчато изменяющейся и обратно пропорционально зависящей от кратности парности зацепления, а граница изменения ширины смещена в сторону вершин зубьев, и пару кольцевых накладок, укрепленных на торцах зубьев и участках торцов тела, прилегающих к зубчатому венцу, отличающееся тем, что граница изменения ширины смещена на величину половины осевого зазора передачи; наружный диаметр кольцевых накладок равен диаметру окружности, описываемой границей изменения ширины боковых поверхностей на участках головок зубьев; а на наружном торце каждой кольцевой накладки перпендикулярно ей укреплено цилиндрическое кольцо, имеющее наружный диаметр, равный наружному диаметру кольцевой накладки. A gear wheel containing a body, a ring gear with teeth, on the parts of the heads of which the width of their side surfaces is made stepwise changing and inversely proportional to the multiplicity of gearing, and the border of the width shift is shifted towards the tops of the teeth, and a pair of ring plates mounted on the ends of the teeth and parts of the ends of the body adjacent to the ring gear, characterized in that the boundary of the width is shifted by half the axial clearance of the transmission; the outer diameter of the annular linings is equal to the diameter of the circle described by the boundary of the change in the width of the side surfaces in the areas of the tooth heads; and on the outer end of each annular lining, a cylindrical ring having an outer diameter equal to the outer diameter of the annular lining is fixed perpendicularly to it.