Зубчасте колесо і спосіб відновлення профілю його зубців

1. Зубчасте колесо, що має пружні зубці з ніжками і головками, вершини яких належать зовнішній поверхні колеса, а вздовж осі симетрії профілю зубців зі сторони їх вершин та з торцевих поверхонь виконані у радіальному напрямку прорізи, яке відрізняє ться тим, що глибина прорізів, виконаних на всій довжині з торцевих поверхонь зубців більша, ніж висота головки зубців, при цьому інші C2 2 (19) 1 3 85281 [див. книгу: С ухоруков Ю.Н. Модификация эвольвент-ных цилиндрических зубчатых колес: Справочник. - К.: Те хника. 1992. С.85, прототип виробу]. Недоліками даних конструкцій зубців являється обмеження глибини виконання прорізей: 1) зі сторони голівки зуців - тільки висотою їх голівки, яка розташована над ділільним циліндром, 2) зі сторони торців - глибиною, меншою, ніж 1A товщини зубу, що обмежує їх можливості в головному зниженням шуму, а зменшення концентрації навантаження, демпфування ударів і компенсація перекосу осей не забезпечується в повній мірі, оскільки найбільші навантаження формуються в навколополюсної зони, а саме -поблизу ділільного циліндру, але прорізи голівки її не досягають, а прорізи з торців замалі для забезпечення відхилення зубців від поздовжньої вісі колеса. Відомо, що зубчасте зачеплення має бічний зазор, який збільшується по мірі зносу зубців, що погіршує їх експлуатаційні якості, оскільки веде до викривлення профілю, збільшення динамічних навантажень, зростання напружень згину і, як наслідок - до поломок зубців, відомий також спосіб відновлення зубців наплавленням [див. книгу: Худых М.И. Ремонт текстильных машин. -M.: Ростехиздат, 1963, с 304, прототип способу]. Недоліком даного способу являється складність процесу, залишкові деформації та коробления зубців. Задачею даної заявки на винахід являється створення зубчатого колеса і способу відновлення профілю його зубців, які б могли забезпечити підвищення ресурсу експлуатації коліс, поліпшити якість зубчастого зачеплення та спростити процес відновлення профілю зубців. Це досягається тим, що в запропонованому зубчастому колесі зубці виконані пружними, а вздовж осі симетрії профілю зубців, зі сторони їх вершин на всій довжині зубців, або в їх центральній частині, виконані прорізі на глибину, більшу, ніж висота головки зубу, прорізи можуть бути виконані зі сторони їх торцевих поверхонь на глибину, більшу, ніж ¼ товщини зубців. Радіальні прорізі можуть бути виконані вздовж осі симетрії профілю міжзу-бих западин, на всій довжині, чи з їх торцевих поверхонь, або в сукуності з прорізями на голівках зубців, в т.ч. у різних комбінаціях, наприклад, в шаховому порядку, в прорізі на голівках введені самогальмівні клини, що компенсують знос зубців по товщині, а в запропонованому способі відновлення профілю його зубців - виконують вздовж осі симетрії профілю зубців, зі сторони їх вершин на всій довжині зубців, або в їх центральній частині, прорізі на глибину, більшу, ніж висота головки зубу, виконують прорізі зі сторони їх торцевих поверхонь на глибину, більшу, ніж Va товщини зубців, виконують радіальні прорізі вздовж осі симетрії профілю міжзубих западин, на всій довжині, чи з їх торцевих поверхонь, або виконують прорізі на голівках зубців в сукупності з прорізями у міжзубних западин, в т.ч. у різних комбінаціях, наприклад, в шаховому порядку, в прорізі на голівках вводять само-гальмівні клини, що компенсують знос зубців по товщині, а після введення в прорізі клинів, зубці перешліфовують до утворення початкової форми і 4 товщини, а виступаючі по зовнішньому діаметру ділянки клинів зішліфовують до початкової величини зовнішнього діаметру зубчатого колеса. На відміну від прототипу виробу прорізі виконані на глибину, більшу, ніж висота головки зубу, а зі сторони їх торцевих поверхонь - на глибину, більшу, ніж Va товщини зубців, радіальні прорізі можуть бути виконані вздовж осі симетрії профілю міжзубих западин, на всій довжині, чи з їх торцевих поверхонь, або в сукупності з прорізями на голівках зубців, в т.ч. у різних комбінаціях, наприклад, в ша ховому порядку, в прорізі на голівках можуть бути введені самогальмівні клини, що компенсують знос зубців по товщині. На відміну від прототипу в запропонованому способі відновлення профілю його зубців - прорізі виконують на глибину, більшу, ніж висота головки зубу, а зі сторони їх торцевих поверхонь - на глибину, більшу, ніж 1A товщини зубців, радіальні прорізі виконують також вздовж осі симетрії профілю міжзубих западин, на всій довжині, чи з їх торцевих поверхонь, або прорізі на голівках зубців виконують в сукупності з прорізями у міжзубних западин, в т.ч. у різних комбінаціях, наприклад, в шаховому порядку, в прорізі на голівках вводять самогальмівні клини, що компенсують знос зубців по товщині, а після введення в прорізі клинів, зубці перешліфовують до утворення початкової форми і товщини, а виступаючі по зовнішньому діаметру ділянки клинів зішліфовують до початкової величини зовнішнього діаметру зубчатого колеса. Конструкції запропонованих зубчасти х коліс показані на кресленнях. На Фіг.1 показане зубчасте колесо 1, що має пружні зубці 2 з ніжками 3 і голівками 4, вершини яких належать зовнішній поверхні колеса, а вздовж осі симетрії профілю зубців, зі сторони їх вершин, на всій довжині зубців, виконані у радіальному напрямку прорізі 5, глибина яких більша, ніж висота голівки зубців, а прорізи, виконані з торцевих поверхонь - глибші, ніж ¼ товщини зуба. При введенні в зачеплення зубців з прорізями по вершинах виникає можливість пом'якшення додаткових динамічних навантажень (ударів) під час пуску та тормозіння, збільшення рівномірності розподілу навантаження по довжині зубців, зменшення чутливості до перекосу осей. Подібне виконання найбільш доцільне для шістерен з невеликою кількістю зубців. На Фіг.2 показане зубчасте колесо 1, що має пружні зубці 2 з голівками 4 і ніжками 3, у яких по западинах, що пов'язані з внутрішньою поверхнею зубців колеса, вздовж осі симетрії їх профілю на всій довжині западин, чи з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі 6. При введенні в зачеплення зубців з прорізями по западинах виникає можливість пом'якшення додаткових динамічних навантажень (ударів) під час пуску та тормозіння, збільшення рівномірності розподілу навантаження по довжині зубців, зменшення чутливості до перекосу осей. Подібне виконання найбільш доцільне для шістерен з невеликою кількістю зубців. На Фіг.3 показане зубчасте колесо 1, що має пружні зубці 2 з ніжками З і голівками 4, вершини 5 85281 яких належать зовнішній поверхні колеса, а вздовж осі симетрії профілю зубців, зі сторони їх вершин і западин, на всій довжині зубців, чи з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі 5 і 6. Виконання зубців з прорізями на голівці та на западинах розширює можливості їх пружної деформації. Для зменшення дії гармонічних коливань прорізі можуть бути виконані у різних комбінаціях, наприклад, в шаховому порядку (Фіг.4). При цьому прорізі на голівках можуть бути виконані лише в їх середній частині. На Фіг.5 показане зубчасте колесо 1, що має пружні зубці 2 з ніжками З і голівками 4, вершини яких належать зовнішній поверхні колеса, а вздовж осі симетрії профілю зубців, зі сторони їх вершин, на всій довжині зубців, чи з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі 5, в які введені самогальмівні клини 7, що забезпечують компенсацію зносу зубців по товщині чи зменшення зазору в зубчастому зачепленні. При цьому бічні сторони зубців, після введення в прорізи клинів, можуть бути перешліфовані до утворення початкової форми і товщини зубців, а виступаючі по зовнішньому діаметру ділянки клинів можуть бути зашліфовані до початкової величини зовнішнього діаметру зубчатого колеса. Введення клинів в зубці компенсує їх знос по товщині і збільшує ресурс роботи коліс. На Фіг.6 показане зубчасте колесо 1, що має пружні зубці 2 з ніжками З і голівками 4, вершини яких належать зовнішній поверхні колеса, а вздовж осі симетрії профілю зубців, зі сторони їх вершин і западин, на всій довжині зубців, чи з їх торцевих поверхонь, виконані у радіальному напрямку прорізі 5 і 6, при цьому в прорізі 5 введені самогальмівні клини 7, що забезпечують компенсацію зносу зубців по товщині чи зменшення зазору в зубчастому зачепленні, а бічні сторони зубців, після введення клинів, можуть бути перешліфовані до утворення початкової форми і товщини зубців, а виступаючі по зовнішньому діаметру ділянки клинів можуть бути зішліфовані до початкової величини зовнішнього діаметру зубчатого колеса. При виконанні прорізей по впадинам зубців і введенні клинів в прорізі на голівці зубців, забезпечується компенсація зносу зубців і залишається можливість пом'якшення додаткових динамічних навантажень (ударів) під час пуску та тормозіння, збільшення рівномірності розподілу навантажень по довжині зубців, зменшення чутливості до перекосу осей, а також компенсація зносу зубців по товщині. Подібне виконання найбільш доцільне для шістерен з невеликою кількістю зубців. Запропоновані зубці можуть бути виконані на циліндричних та конічних зубчасти х колесах, найбільш доцільне їх виконання для коліс з прямими зубцями. Для коліс коробок зміни швидкостей зубчастих передач, найбільш доцільні виконання зубців з прорізями на бічних сторонах. Виконання пружних зубців з поздовжніми прорізями на їх голівках та у западинах у радіальному напрямку, характеризують запропоновані зубчасті колеса як технічні рішення - вироби, які є новими і не випливають автоматично з відомих технічних 6 рішень. їх виконання можливе в реальних промислових умовах при незначній зміні базових технологічних процесів - додатковому виконанні прорізей. При цьому забезпечується позитивний технікоекономічний ефект - збільшення ресурсу з убчастих агрегатів, що витікає з можливості пом'якшення додаткових динамічних навантажень (ударів) під час пуску та тормозіння, збільшення рівномірності розподілу навантаження по довжині зубців, а також зменшення чутливості до перекосу осей. В запропонованому способі відновлення зубців, вздовж осі симетрії їх профілю, зі сторони їх вершин, на всій довжині зубців, виконують у радіальному напрямку прорізі, глибина яких може бути більшою висоти зубців, в які вводять самогальмівні клини, що забезпечують компенсацію зносу зубців по товщині чи зменшення зазору в зубчастому зачепленні, при цьому бічні сторони зубців, після введення в прорізи клинів, можуть бути перешліфовані до утворення початкової (номінальної) форми і товщини зубців, а виступаючі по зовнішньому діаметру ділянки клинів можуть бути зішліфовані до початкової величини зовнішнього діаметру зубчатого колеса. Запропонований спосіб відновлення зубців може бути реалізований для циліндричних та конічних зубчастих коліс з прямими, косими і зубцями. Процес виконання пружних зубців з поздовжніми прорізями на їх голівках та у западинах у радіальному напрямку, а також введення в них самогальмівних клинів, що забезпечують компенсацію зносу зубців по товщині чи зменшення зазору в зубчастому зачепленні, характеризують їх як технічне рішення - спосіб, що є новим і не випливає автоматично з відомих технічних рішень. Його виконання можливе в реальних промислових умовах при незначній зміні базових те хнологічних процесів - додатковому виконанні прорізей, виготовленні та вводі клинів і наступній перешліфовці зубців. При цьому забезпечується позитивний ефект збільшення ресурсу зубчастих агрегатів, що витікає з можливості пом'якшення додаткових динамічних навантажень (ударів) під час пуску та тормозіння, збільшення рівномірності розподілу навантаження по довжині зубців, зменшення чутливості до перекосу осей, а також із можливості компенсації зносу зубців по товщині і подальшого їх використання. Конкретне виконання запропонованих технічних рішень наведене на прикладі шістерні з 14 зубцями і модулем 6мм. При цьому прорізі шириною 0,5...1,0мм забезпечують пружність, достатню для роботи з номінальним навантаженням в 70...80% від навантаження передачі з цільними зубцями, а можливість згину зубців на 0,5...1,0мм компенсує додаткові навантаження в 2...3 рази більші, ніж у цільних зубців. Економічний ефект запропонованого технічного рішення полягає в зменшенні випадків поломок зубців, а також в збільшенні ресурсу зубчастих передач, і визначається різницею витрат на придбання нового зубчастого агрегату і витрат на виконання прорізів, виготовлення клинів і введення їх у прорізі і, якщо буде потреба, перешліфовки 7 85281 бічних сторін зубців і зовнішньої поверхні коліс до початкових параметрів. Наприклад, для редукторів вантажопідйомних машин вартістю до 500у.о., виконання прорізей коштує 50у.о., при цьому збереження від поломок одного редуктора в 10 разів перекриває додаткові витрати. При загальній потребі подібних редукторів для країни близько 5тис. у рік, сумарний ефект Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 8 складе: Э S=(500-50)´5тис.=225тис.у.о. С укупність наведених даних свідчить про доцільності широкого застосування запропонованих зубчасти х коліс. В даний час виконується підготовка до впровадження даних коліс в механізмах вантажних підйомників Машинобудівного заводу м.Херсона. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601