F16H55 / 14 - конструкції, що забезпечують еластичність або гасіння вібрацій (F16H 55/06 має перевагу; еластичні з'єднання коліс і колісних ободів з валом F16D 3/50, F16D 3/80)
Власники патенту RU 2486392:
Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої професійної освіти "Санкт-Петербурзький державний морський технічний університет" (RU)
Винахід відноситься до засобів і способів зниження вібрації, шуму і коливань зубчастих передач різного устаткування, машин, агрегатів, механізмів, насосів, турбокомпресорів, редукторів, мультиплікаторів, багатоступеневих коробок передач, коліс рейкового транспорту. Зубчасте колесо складається з обода (2) з зубами і диска (1) з маточиною (3) і розділено рівномірно по окружності кільцевим зазором, в якому рівномірно по окружності вставлені пружні елементи (4) у вигляді суцільних циліндричних вставок. По обидва боки диска між маточиною (3) і ободом (2) зубчастого колеса встановлені додаткові упругодемпфірующіе елементи (5) з шайбами (6) у вигляді кілець. Кріпильні засоби (7, 8) виконані з тарілчастими пружинами (9) і розміщені по колу з радіальним зазором в середній частині диска між пружними елементами, які фіксовані в осьовому напрямку додатковими упругодемпфірующімі елементами. Винахід направлено на зниження шуму, вібрації, коливань і підвищення експлуатаційної надійності двигуна внутрішнього згоряння, а також іншого обладнання та їх елементів. 3 мул.
Винахід відноситься до засобів і способів зниження вібрації, шуму і коливань зубчастих передач різного устаткування, машин, агрегатів, механізмів, насосів, турбокомпресорів, редукторів, мультиплікаторів, багатоступеневих коробок передач, коліс рейкового транспорту.
Відомо зубчасте колесо - патент Швейцарії СН №283866, кл. F16H 55/14 [1], що складається з обода з зубами і диска з маточиною, розділених рівномірно по окружності кільцевим зазором, в якому рівномірно по окружності вставлені пружні елементи у вигляді пальців і гуми.
Істотні недоліки відомого зубчастого колеса [1]
1. Неприпустимі кутові деформації зубчастого зачеплення щодо маточини, тобто порушення нормальної роботи, наприклад, газорозподільної системи, що забезпечує відкриття і закриття впускних і випускних клапанів, а також кута випередження подачі палива в циліндр при строго регульованих значеннях, узгоджених з кутом повороту колінчастого вала і положенням поршня, а також інших елементів двигуна.
2. Непрацездатність в умовах високих температур (при підвищенні температури гуми збільшується швидкість релаксації і повзучість, а коефіцієнт демпфірування зменшується [2] -45, 47-65, 136.
3. Непрацездатність при впливі агресивних середовищ (води, масла, палива, опромінення і т.д.) і швидке старіння гуми [2].
4. саморозігрів гуми (гума при знакозмінному навантаженні є джерелом тепла, якщо рівновага між виділеним теплом не встановлюється, то температура буде рости до неприпустимого рівня) [2].
Відомо також зубчасте колесо - заявка на винахід №95111184 [3], що складається з диска, обода з зубами і маточини, розділених по середині диска кільцевих зазорах. Тобто зубчасте колесо виконано складовим з зовнішньої і внутрішньої частин, між якими встановлюється вібродемпфірующім вставка з неметалічного матеріалу в якості виброакустического бар'єру (прототип).
Вібродемпфірующім вставки виконані у вигляді циліндричних втулок або шайб, через які за допомогою кріпильних засобів здійснюється з'єднання двох частин колеса з утворенням єдиного вузла.
Істотні недоліки зубчастого колеса [3]
1. Обмежені можливості пружною деформації вставок (втулок) через її тонкостінних. Збільшення товщини стінки вставок (втулок) можливо при зменшенні діаметра болта або збільшення їх зовнішнього діаметра. Однак зменшення діаметра призведе до зниження коефіцієнта запасу міцності, а збільшення зовнішнього діаметра перешкоджають з одного боку обід, а з іншого - маточина колеса.
2. Недостатнє демпфірування вставок (втулок), яке обгрунтовано не тільки її тонкостенностью, але головним чином відсутністю додаткових демпфуючих засобів.
Зазначені недоліки призводять не тільки до погіршення експлуатаційної надійності двигуна, але і до аварійного стану.
Пропонований винахід направлено на вдосконалення зубчастих коліс, а саме на зниження шуму, вібрації, коливань і підвищення експлуатаційної надійності двигуна внутрішнього згоряння, а також іншого обладнання та їх елементів.
Це досягається за рахунок того, що
зубчасте колесо, диск якого виконаний складовим з двох частин - зовнішньої, що складається з обода з зубами, і внутрішньої - маточини, розділених кільцевим зазором по колу в середній частині диска, і містить пружні елементи і кріпильні засоби в отворах по колу диска, відповідно до винаходу,
- пружні елементи виконані у вигляді суцільних циліндричних вставок, які встановлені між зовнішньою і внутрішньою частинами зубчастого колеса;
- зубчасте колесо містить додаткові упругодемпфірующіе елементи з шайбами у вигляді кілець, встановлених по обидва боки диска між маточиною і ободом колеса;
- кріпильні засоби виконані з тарілчастими пружинами і розміщені по колу з радіальним зазором в середній частині диска між пружними елементами, при цьому пружні елементи фіксовані в осьовому напрямку додатковими упругодемпфірующімі елементами.
Як матеріал пружного суцільні циліндричного елемента - вставки і вібродемпфірующім елемента може бути, наприклад, упругодемпфірующій металловолоконний елемент з пресованої дроту, так звана путанка або металева «гума» (МР) [2] -115, [4] -39-43 або з полімерного композиційного матеріалу на основі, наприклад, вуглепластикових, склопластикових, боросодержащей або інших високоміцних ниток, волокон.
Технічне рішення пояснюється кресленнями, де представлені на фіг.1 диск 1 з ободом і зубами 2, диск з маточиною 3, розділені рівномірно по окружності кільцевим зазором «В» і отворами «С», «D», на фіг.2 - загальний вигляд зубчастого колеса в зборі, а на фіг.3 - його поперечний розріз.
На фіг.2-3 позначені: 4 - пружні елементи, виконані у вигляді суцільних циліндричних вставок; 5 - додаткові упругодемпфірующіе елементи з зовнішніми шайбами 6 у вигляді кілець, встановлені по обидва боки диска 1 між маточиною 3 і ободом 2 колеса; 7, 8 - кріпильні засоби; 9 - тарілчасті пружини.
Засіб - пружний елемент - як виброакустического бар'єру виконане у вигляді суцільних циліндричних вставок 4 з вібродемпфірующім, нейтрального від впливу високих температур, масла, палива, води, опромінення, а також агресивних середовищ матеріалу.
Суцільні циліндричні вставки 4 (фіг.2, 3) встановлені в отвори «С» (фіг.1). При цьому в проміжках зазори зберігаються.
Кріпильні засоби 7, 8 з тарілчастими пружинами 9 (фіг.2, 3) розміщені по колу в отворах «D» (фіг.1) з радіальним зазором «Е» в середній частині диска 1 (фіг.2, 3).
Пружні елементи 4 (фіг.2, 3) фіксовані в осьовому напрямку додатковими упругодемпфірующімі елементами 5.
Зубчасте колесо працює наступним чином.
Низькочастотні коливання в зубчастих колесах передач виникають в результаті нерівномірності навантажень, дисбалансу обертових мас, поєднання цих помилок в колесах і шестернях, а також внаслідок перекосу осей. До низькочастотних збуджень системи призводить дію місцевих накопичених і одиничних помилок на профілі зуба, розташування яких по обороту колеса носить випадковий характер. Значні коливання викликають також нерівномірність роботи двигуна.
Наявність в зубчастих передачах значного числа збурюючих сил ударного характеру обумовлює інтенсивні резонансні крутильні, поперечні і осьові коливання коліс і шестерень передач, а також ізгібние коливання деталей, наприклад картера.
За рахунок пружних знакозмінних просторових деформацій пружних суцільних циліндричних вставок 4 (фіг.2, 3) при одночасній деформації і терті додаткових упругодемпфірующіх елементів 5 з відповідними поверхнями диска 1 забезпечують безшумність в роботі, низьку вібраційну активність, роботу без виникнення крутильних, вигинистих і осьових коливань . Сила тертя між диском 1 і упругодемпфірующімі елементами 5 регулюється тарілчастими пружинами 9.
З представленої фіг.1 видно, що зубчасте колесо можна виготовити шляхом використання існуючих в експлуатації без особливих витрат. Крім того, з огляду на, що диск колеса часто виконується з отворами, їх можна використовувати для розміщення пружних вставок.
Задані характеристики запропонованого зубчастого колеса в порівнянні з прототипом, як наслідок, сприяють підвищенню також надійності і збільшення терміну їх служби.
Ідея технічного рішення, як зазначено вище, може бути успішно використана і в інших пристроях, наприклад в колесах вагонів метрополітену, трамваїв, вагонів і іншого рейкового транспорту для забезпечення їх безшумність, комфортність пасажирів, зниження вібраційної активності, збільшення надійності, терміну служби.
Таким чином, будь-які інші технічні рішення з зазначеними особливостями і відмітними ознаками невідомі.
1. Патент Швейцарії СН №283866, кл. F16H 55/14. 1952 р
Зубчасте колесо, диск якого виконаний складовим з двох частин - зовнішньої, що складається з обода з зубами, і внутрішньої - маточини, розділених кільцевим зазором по колу в середній частині диска, що містить пружні елементи і кріпильні засоби в отворах по колу диска, що відрізняється тим, що зубчасте колесо забезпечено додатковими упругодемпфірующімі елементами з шайбами у вигляді кілець, встановленими з обох сторін диска між маточиною і ободом колеса з можливістю фіксації пружних елементів в осьовому напрямку, кріпильні ср едства виконані з тарілчастими пружинами і розміщені по колу з радіальним зазором в середній частині диска між пружними елементами.