Зубчатая передача

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси(72) Авторы Коробко Евгения Викторовна Басинюк Владимир Леонидович Сушко Марина Ивановна Мардосевич Елена Ивановна Коробко Александра Олеговна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси(57) 1. Зубчатая передача, содержащая два взаимно зацепляющихся установленные на валы с подшипниковыми узлами зубчатых колеса, у каждого из которых тело выполнено из алюминия или его сплава, и на поверхности зубьев вдоль их профиля размещен слой оксидокерамики, отличающаяся тем, что зубчатая передача дополнительно снабжена слоем смазки в виде суспензии на основе минерального масла, содержащей ультрадисперсные компоненты, при этом передача снабжена источником постоянного электрического напряжения для воздействия на указанную смазку, а зубчатые колеса соединены посредством токосъемников с разноименными полюсами упомянутого источника постоянного электрического напряжения. 2. Зубчатая передача по п. 1, отличающаяся тем, что источник постоянного электрического напряжения выполнен с регулируемым напряжением. 3. Зубчатая передача по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что зубчатая передача снабжена емкостью для подачи смазки. 4. Зубчатая передача по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что зубчатые колеса электроизолированы от подшипниковых узлов посредством создания на их посадочных поверхностях электроизолирующего слоя толщиной 90-220 мкм.(56) 1. А.с. СССР 1260624, МПК 16 Н 1/06, 1986. 2. Патент на изобретение РФ 2241164, МПК 716 Н 55/17, 2004. 25902006.04.30 Предлагаемое техническое решение относится к машиностроению и может быть использовано в сервисных приводных системах авиационной, мобильной и бытовой техники. Известна зубчатая передача, содержащая два взаимно зацепляющихся зубчатых колеса, по меньшей мере, у одного из которых на поверхности зубьев вдоль их профиля размещен слой из материала с повышенными прочностными и износостойкими характеристиками 1. Существенным недостатком конструкции являются ограниченные возможности управления толщиной смазочного слоя в процессе функционирования передачи. В результате этого во время ее пусков и остановок возникает режим граничного трения, приводящий к значительному повышению износа рабочих поверхностей, их ускоренной потере работоспособности и ухудшению виброакустических характеристик передачи. Из известных изобретений наиболее близким техническим решением к предлагаемому(прототип) является зубчатая передача, содержащая два взаимно зацепляющихся зубчатых колеса, у каждого из которых тело выполнено из алюминия или его сплава, и на поверхности зубьев вдоль их профиля размещен слой оксидокерамики 2. Оксидокерамический слой обеспечивает повышенную износостойкость рабочих поверхностей зубьев. Однако при возникновении режима граничного трения при пусках и остановках передачи, а также динамичном изменении нагруженности или угловой скорости, в зацеплении возникает режим граничного трения. В результате этого проявляются повышенные фрикционные свойства оксидокерамического покрытия и, как следствие, повышается локальный нагрев поверхностей, приводящий в ряде случаев, в особенности при высокой нагруженности, к их разрушению и резкому снижению долговечности. Задача полезной модели - повышение долговечности передачи путем расширения возможностей управления толщиной смазочной пленки посредством изменения вязкости смазочного материала. Для решения поставленной задачи в зубчатой передаче, содержащей два взаимно зацепляющихся установленные на валы с подшипниковыми узлами зубчатых колеса, у каждого из которых тело выполнено из алюминия или его сплава и на поверхности зубьев вдоль их профиля размещен слой оксидокерамики, согласно техническому решению зубчатая передача дополнительно содержит смазку на основе минерального масла, содержащую ультрадисперсные компоненты - 2 (2 -60 ), при этом передача снабжена источником постоянного электрического напряжения, и зубчатые колеса соединены, например, посредством токосъемников, с разноименными полюсами упомянутого источника постоянного электрического напряжения, причем источник постоянного электрического напряжения выполнен с регулируемым напряжением, а зубчатые колеса электроизолированы от подшипниковых узлов, например, посредством создания на их посадочных поверхностях слоя оксидокерамики толщиной 90220 мкм. Повышение долговечности передачи достигается в результате следующего. При возникновении неблагоприятных режимов функционирования зубчатой передачи в смазочной пленке, состоящей из смазки на основе минерального масла, содержащей ультрадисперсные компоненты - 2 (2 -60 ), создается электрическое поле, под воздействием которого в степенной функции возрастает вязкость смазки и, как следствие, толщина смазочной пленки. При этом управление напряженностью электрического поля позволяет изменять вязкость смазки в широком диапазоне значений этого параметра, что позволяет существенно расширить возможности управления толщиной смазочной пленки зубчатые колеса при этом электроизолированы от подшипниковых узлов посредством создания на их посадочных поверхностях электроизолирующего слоя толщиной 90220 мкм. Повышенные электроизоляционные свойства оксидокерамических слоев на рабочих поверхностях зубьев и корпусе позволяют исключить режим короткого замыкания и, как следствие, могут иногда применяться в качестве электроизолирующего слоя. На фиг. 1 показана схема зацепления в зубчатой передаче. На фиг. 2 - схема зубчатой передачи с электроизоляцией шестерни и колеса от корпуса. 2 25902006.04.30 Зубчатая передача состоит из шестерни 1 с оксидокерамическим покрытием 2 на рабочих поверхностях зубьев и зубчатого колеса 3, также имеющего оксидокерамическое покрытие 4 на рабочих поверхностях зубьев зубчатого колеса 3. Передача снабжена источником постоянного напряжения 5, например аккумуляторной батареей с напряжением 24 В, и блоком регулирования напряжения 6, например реостатом, между шестерней 1 и колесом 3, между которыми введена смазка 9 (рис. 1). Подшипниковые узлы шестерни 1 и зубчатого колеса 3 электроизолированы от корпуса 7 посредством электроизолирующих покрытий, например оксидокерамики 8, выполненных на обращенных к наружным обоймам подшипников внутренних цилиндрических поверхностях корпуса 7, сформированных на них анодно-катодной микродуговой обработкой и имеющих толщину 90220 мкм. Это обеспечивает не только повышенную долговечность сопряжения стальных наружных обойм подшипников, на которые установлены валы шестерни 1 и зубчатого колеса 3, с алюминиевым корпусом 7, но и их надежную электрическую изоляцию от него, выдерживающую напряжения, в зависимости от толщины покрытия, более 850 В (рис. 2). Между взаимодействующими зубьями шестерни 1 и зубчатого колеса 3 размещен слой смазки 9, изготовленной на основе минерального масла, содержащей от 2 до 60 весовых процентов ультрадисперсные компоненты 2. Смазка может осуществляться подачей из картера 10 или поливом (рис. 2). Зубчатая передача работает следующим образом. При возникновении близкого к граничного режима трения в процессе функционирования зубчатой передачи, определяемого, например, по возрастанию температуры, момента сопротивления вращению или ухудшению виброакустистических характеристик, на шестерню 1 и зубчатое колесо 3 подается напряжение, величина которого определяется требуемым уровнем увеличения вязкости смазочного материала. При этом в зазоре между зубьями возникает электрическое поле, при толщине слоя смазки 13 мкм при напряжении 24 В достигающее 8002400 В/мм. При его воздействии на смазочный слой, вязкость последнего обратимо изменяется в степенной функции от напряженности электрического поля. Это приводит к увеличению толщины смазочной пленки и восстановлению режима жидкостного трения в зубчатом сопряжении, хотя несколько возрастают потери на трение. При улучшении условий взаимодействия зубчатых колес, позволяющих обеспечить стабильный режим жидкостного трения в зубчатом зацеплении, напряжение снимается, что приводит к восстановлению исходной вязкости смазочного материала и снижению потерь,связанных с увеличением вязкости при создании в смазочной пленке электрического поля. Использование предлагаемого технического решения позволяет существенно повысить долговечность передачи и улучшить ее виброакустические характеристики. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3