Зубчатое колесо

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Институт надежности машин Национальной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Институт надежности машин Национальной академии наук Беларуси(57) Зубчатое колесо, содержащее зубчатый венец, ступицу и расположенный между ними виброизолирующий кольцевой элемент, отличающееся тем, что промежуточный виброизолирующий кольцевой элемент выполнен из оксидокерамики, а поверхность разъема зубчатого венца или ступицы в сечении, перпендикулярном оси колеса, имеет ограненную форму, причем количество граней равно трем. Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в приводных механизмах мобильной техники, станков и технологического оборудования. Известно зубчатое колесо, содержащее зубчатый венец и ступицу, установленные с возможностью взаимодействия между собой посредством промежуточного слоя, сформированного из клеевой композиции, нанесенной по меньшей мере на одну из поверхностей разъема венца или ступицы, имеющих конусообразную форму с кольцевыми канавками, обеспечивающими повышенную податливость элементов разъема венца и ступицы и их самоустановку при сборке 1 548 Конусообразная форма поверхности разъема венца и ступицы с упруго-податливыми элементами позволяет создать оптимальные усилия сжатия склеиваемых поверхностей. Однако клеевая композиция теряет свои прочностные свойства с течением времени, снижая надежность зубчатой передачи, и конструкция не может быть использована в малогабаритных зубчатых передачах, что является ее существенными недостатками. Из известных наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является зубчатое колесо, содержащее зубчатый венец и ступицу, сопряженные по конической поверхности, имеющей на ступице виброизолирующий кольцевой элемент в виде упруго-податливых радиальных лепестков и угол конусности,меньший угла самоторможения 2. Отсутствие клеевого соединения венца и ступицы способствует повышению надежности данного конструктивного решения. Однако малые коэффициенты трения в сопряжении венца и ступицы ограничивают нагрузочную способность зубчатого колеса. Кроме того, выполнение на ступице виброизолирующего кольцевого элемента со значительными радиальными размерами ограничивает возможности использования данного конструктивного решения в малогабаритных зубчатых передачах, что является существенными недостатками конструкции. Задачей полезной модели является повышение нагрузочной способности и расширение возможностей использования зубчатого колеса в малогабаритных зубчатых передачах. Для решения поставленной задачи в зубчатом колесе, содержащем зубчатый венец, ступицу и расположенный между ними виброизолирующий кольцевой элемент, согласно техническому решению, промежуточный виброизолирующий кольцевой элемент выполнен из оксидокерамики, а поверхность разъема зубчатого венца или ступицы в сечении, перпендикулярном оси колеса, имеет ограненную форму, причем число граней равно трем. Повышение нагрузочной способности и расширение возможностей использования зубчатого колеса в малогабаритных передачах достигается за счет того, что промежуточный кольцевой элемент из оксидокерамики, имеющий толщину 0,2-0,3 мм и обладающий коэффициентами сухого трения, равными т,52, позволяет осуществить передачу колесом значительных крутящих моментов и использовать предлагаемое техническое решение в малогабаритных зубчатых передачах. При этом служебные свойства оксидокерамики не изменяются со временем, что обеспечивает повышенную надежность конструкции. На фиг. 1 показано зубчатое колесо. На фиг. 2 - радиальное сечение зубчатого колеса с цилиндрической поверхностью разъема венца и ступицы. На фиг. 3 - радиальное сечение зубчатого колеса с конусообразной поверхностью разъема венца и ступицы. На фиг. 4 - вид ограненной формы поверхности разъема зубчатого венца или ступицы (трехгранная огранка) в сечении, перпендикулярном его оси. Зубчатое колесо состоит (фиг. 1-3) из зубчатого венца 1 и ступицы 2, сопряженных посредством промежуточного оксидокерамического кольцевого элемента 3, сформированного на поверхности разъема венца 1 или ступицы 2, или которые могут быть выполнены для прямозубых зубчатых колес цилиндрическими (фиг. 2), для косозубых - конусообразными (фиг. 3) с углом конусности, меньшим или равным углу самоторможения. Поверхность разъема зубчатого венца или ступицы в сечении, перпендикулярном его оси, имеет ограненную форму в виде равнорасположенных по окружности дуг с радиусом , сопряженных по касательной прямыми и имеющих число граней, равное трем (фиг. 4). Зубчатый венец 1 взаимодействует с оксидокерамическим кольцевым элементом 3 и через него со ступицей 2 с радиальным натягом, создаваемым на частях 4 поверхностей разъема, имеющих наименьшую разницу радиальных размеров (на выступах ограненной формы поверхности разъема ступицы 2 или впадинах ограненной формы поверхности разъема венца 1). Зубчатый венец 1 выполняется из конструкционной стали с требуемой термической или химико-термической обработкой рабочих поверхностей, ступица 2 - из алюминия или его сплавов. На ее поверхности формируется (микродуговой обработкой или напылением) оксидокерамический кольцевой элемент 3. Сборка зубчатого колеса осуществляется путем деформации венца 1 сосредоточенными силами, расположенными равномерно по окружности под углом между соседними точками приложения сил, равными 120, до состояния, при котором форма его внутренней поверхности становится соответствующей форме поверхности разъема ступицы 2 (промежуточный оксидокерамический кольцевой элемент 3 имеет одинаковую толщину во всех сечениях). Геометрические размеры поверхностей разъема подбираются таким образом, чтобы после деформации зубчатого обода 1 он мог быть размещен на ступице 2 по скользящей посадке и его остаточная деформация не превышала 2030 допуска на колебание измерительного межцентрового расстояния. После деформации зубчатого обода 1 на требуемую величину он надевается по скользящей посадке на ступицу 2, после чего действие сосредоточенных сил снимается и зубчатый обод 1, возвращаясь в исходное(недеформированное) состояние, за счет сил упругости плотно охватывает ступицу, взаимодействуя с ней с натягом в точках 4 (фиг. 1). Требуемые величины радиальных сил натяга обеспечиваются путем подбора 2 548 толщин зубчатого венца 1 и геометрических параметров поверхностей разъема зубчатого венца 1 и ступицы 2. Повышенные коэффициенты сухого трения (т 1,52) оксидокерамического кольцевого элемента обеспечивают надежную фиксацию зубчатого венца 1 относительно ступицы 2 в окружном и осевом направлениях. При работе зубчатого колеса промежуточный кольцевой элемент 3 из оксидокерамики обеспечивает передачу требуемых крутящих моментов, эффективную виброизоляцию ступицы от колебаний зубчатого венца и не теряет своих прочностных свойств с течением времени, а выполнение соединения венца и ступицы с радиальным натягом обеспечивает их высокую стабильность в течении всего периода эксплуатации зубчатого колеса. Выполнение поверхностей разъема венца 1 и ступицы 2 с конической формой и углами конусности,меньшими углов самоторможения, позволяет использовать данное техническое решение для конструкций малогабаритных косозубых зубчатых передач. Предлагаемая конструкция зубчатого колеса надежна, технологична, обладает расширенными техническими возможностями использования в малогабаритных передачах и имеет улучшенные виброакустические характеристики. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.