RU2617441C1

RU2617441C1 - Lubricating device of gearing

Info

Publication number: RU2617441C1
Application number: RU2016116998A
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Мендрух
Original assignee: Николай Викторович Мендрух
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2017-04-25

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: lubricating device contains a complete oil bath with a liquid lubricant, in which the lubricated gears are shipped. Each wheel by its release during the rotation of the oil bath, is provided with a couple of scratchers, symmetrically adjacent to both its ends. Scrapers are strengthened motionless relative to the rotating wheel, above the upper level of the lubricant, with overlapping ends of the wheel and the circle described touch points rotating wheel ends with the upper level of the lubricant. Each scraper is made in the form of a rectangular section of the strip, curved along the arc in the direction from the oil bath up along the lower half of the end of the wheel and adjacent to the wheel with its end at a right angle.

EFFECT: increased quality of the gearing lubrication.

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, скачивается 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, 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 downloaded; 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, while wetting the remaining parts of the ends of the wheel, 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, a sufficiently large amount (layer) of lubricant is constantly located on its end surfaces (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, изогнутого по дуге по направлению от масляной ванны вверх вдоль нижней половины торца колеса и прилегающего к колесу своим торцом под прямым углом.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 the strip, curved in an arc in the direction from the oil bath up along the lower half of the wheel end and adjacent to the wheel with its end at a right angle.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых 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 drawings, which depict: 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 чертежах показаны: масляная ванна 1; жидкий смазочный материал 2 с верхним уровнем ВУ; нижерасположенное (смазываемое) зубчатое колесо 3; парное зубчатое колесо 4; зубчатый венец 5; окружность 6 вершин зубчатого венца радиусов R_в; тело 7 колеса; торцы 8 колеса; скребки 9; окружность 10 радиусом R_y, описываемая при вращении (ω) колеса 3 точками соприкосновения торцов 8 колеса с верхним уровнем ВУ смазочного материала 2; глубина h₁ погружения смазываемого колеса в масляную ванну; расстояние h₂; величина перекрытия Δ₁ скребками 9 окружности 6; величина перекрытия Δ₂ скребками 9 окружности 10; направление вращения ω колеса 3.The drawings show: oil bath 1; liquid lubricant 2 with a high level of oil; lower (lubricated) gear wheel 3; twin gear wheel 4; ring gear 5; a circle of 6 vertices of the ring gear of radius R _in ; 7 wheel body; ends 8 of the wheel; scrapers 9; a circle 10 of radius R _y , described during rotation (ω) of the wheel 3 by the points of contact of the ends 8 of the wheel with the upper level of the VU of the lubricant 2; depth h ₁ immersion of the lubricated wheel in the oil bath; distance h ₂ ; the amount of overlap Δ ₁ scrapers 9 of the circumference 6; the amount of overlap Δ ₂ scrapers 9 circles 10; direction of rotation ω 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. Зубчатый венец 5 колеса 3-е радиусом R_в окружности 6 его вершин. Тело 7 колеса - плоское, в виде диска. 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 8 пара скребков 9. Скребки укреплены неподвижно относительно вращающегося колеса 3, выше (h₂) верхнего уровня ВУ смазочного материала 2 масляной ванны 1. Каждый скребок 9 выполнен в виде прямолинейного прямоугольного отрезка полосы, прилегающего к торцу 8 колеса своим торцом под прямым углом. Скребки расположены под острым углом α к горизонтали; внешние концы скребков, перекрывающие (Δ₁) окружность 6 вершин зубчатого венца 5 колеса, превышают по вертикали их внутренние концы, перекрывающие (Δ₂) окружность, описываемую точками соприкосновения торцов 8 вращающегося колеса 3 с верхним уровнем ВУ смазочного материала 2 масляной ванны 1. Каждый скребок 9 выполнен в виде прямоугольного отрезка полосы, изогнутого по дуге по направлению от масляной ванны 1 вверх вдоль нижней половины торца 8 колеса 3 и прилегающего к колесу своим торцом под прямым углом. Внешние концы скребков 9 перекрывают окружность 6 колеса на величину Δ₁; внутренние концы скребков 9 перекрывают окружность 10, описываемую точками соприкосновения торцов 8 колеса с верхним уровнем ВУ смазочного материала 2 масляной ванны 1.The gear lubricating device comprises an oil bath 1 with liquid lubricant 2, the upper level of which is WU. The lubricant is immersed (h ₁₎ downstream lubricated gear 3 meshing with an upper twin gear 4. The ring gear 5, the third wheel radius R 6 _in the circumference of its vertices. The body of the 7 wheel is flat, in the form of a disk. On the exit side of the wheel 3, when it rotates ω, from the oil bath 1 with liquid lubricant 2 it is located symmetrically with respect to the wheel 3 with a pair of scrapers 9 adjacent to its ends 8. The scrapers are fixed motionless relative to the spinning wheel 3, above (h ₂ ) the upper level WU of the lubricant 2 of the oil bath 1. Each scraper 9 is made in the form of a rectilinear rectangular segment of a strip adjacent to the end face 8 of the wheel with its end face at a right angle. The scrapers are located at an acute angle α to the horizontal; the outer ends of the scrapers, overlapping (Δ ₁ ) the circumference of the 6 vertices of the gear ring 5 of the wheel, vertically exceed their inner ends, overlapping (Δ ₂ ) the circle described by the points of contact of the ends 8 of the rotating wheel 3 with the upper level WU lubricant 2 of the oil bath 1. Each scraper 9 is made in the form of a rectangular segment of the strip, curved in an arc in the direction from the oil bath 1 up along the lower half of the end face 8 of the wheel 3 and adjacent to the wheel with its end face at a right angle. The outer ends of the scrapers 9 overlap the circumference 6 of the wheel by Δ ₁ ; the inner ends of the scrapers 9 overlap the circle 10, described by the points of contact of the ends 8 of the wheel with the upper level WU lubricant 2 of the oil bath 1.

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.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 in an 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.

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

Смазочное устройство зубчатой передачи, преимущественно с картерным смазыванием методом погружения и расположением валов в вертикальной плоскости, содержащее масляную ванну с жидким смазочным материалом, в которую погружены нижерасположенные смазываемые зубчатые колеса, каждое из которых со стороны своего выхода при вращении из масляной ванны снабжено парой скребков, симметрично прилегающих к его торцам, укрепленных неподвижно относительно вращающегося нижерасположенного смазываемого зубчатого колеса, выше верхнего уровня смазочного материала, с перекрытием торцов нижерасположенного смазываемого зубчатого колеса и окружности, описываемой точками соприкосновения торцов вращающегося нижерасположенного смазываемого зубчатого колеса с верхним уровнем смазочного материала, отличающееся тем, что каждый скребок выполнен в виде прямоугольного отрезка полосы, изогнутого по дуге по направлению от масляной ванны вверх вдоль нижней половины торца нижерасположенного смазываемого зубчатого колеса и прилегающего к нижерасположенному смазываемому зубчатому колесу своим торцом под прямым углом.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 with respect to the rotating lower-lying lubricated gear, above the upper level of lubricants material, with overlapping ends of the lower lubricated gear and the circle described by the points of contact of the ends of the rotating lower lubricated gear with the upper level of lubricant, characterized in that each scraper is made in the form of a rectangular section of a strip curved in an arc from the oil bath up along the lower half of the end face of the lower lubricated gear wheel and adjacent to the lower lubricated gear wheel they end at a right angle.