БЕЗВОДИЛЬНАЯ ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА

Название	БЕЗВОДИЛЬНАЯ ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА
Разработчик (Авторы)	Волков Глеб Юрьевич, Курасов Дмитрий Алексеевич, Колмаков Станислав Витальевич
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2466315
Дата регистрации	24.05.2011
Правообладатель	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет"
Область применения (класс МПК)	F16H 1/36 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механическим передачам. Она может найти применение в редукторах приводов, имеющих большие передаточные числа, но не работающих постоянно при больших нагрузках.

Известны безводильные планетарные передачи, например: [US 5078665, F16H 1/32, 1992 или EP 1244880, F16H 1/28, 2002], содержащие три центральных зубчатых колеса и взаимодействующие с ними сателлиты. Одно из центральных колес является ведущим, другое - ведомым, а третье - опорным. Ведомое и опорное колеса выполнены с внутренними зубьями и смещены относительно друг друга вдоль главной оси редуктора. Ведущее центральное колесо и сателлиты выполнены с наружными зубьями и имеют ширину, которая равна сумме ширин опорного и ведомого центральных колес. Недостаток данной передачи связан с тем, что ведущее центральное колесо нагружено перекашивающим моментом, приложенным со стороны силовых колес. Это снижает нагрузочную способность и КПД передачи.

Известны безводильные планетарные передачи, например [US 3633441, F16H 1/28, 1970 и RU 2169867, F16H 1/46, 1999], подобные описанной выше, но имеющие удлиненные центральную ведущую шестерню и сателлиты. В таких конструкциях неблагоприятное действие перекоса уменьшается, хотя и не исчезает полностью.

Известны и такие безводильные планетарные передачи, которые снимают проблему упомянутого перекашивающего момента радикально, например [RU 1313076, F16H 1/46, 1995]. В этой передаче опорное центральное колесо выполнено с двумя внутренними зубчатыми венцами, разнесенными на края редуктора. Однако при этом исчезает возможность снимать вращающий момент с выходного колеса в осевом направлении, т.е., например, с помощью муфты. Такая безводильная планетарная передача может работать только в сочетании с другой передачей: цепной, ременной или зубчатой, например [SU 1460474, F16H 1/48, 1987], осуществляющей съем движения в радиальном направлении, или служить для поворота ведомого центрального колеса на угол, значительно меньший 360 градусов [US 3640150, F16H 1/32, 1970].

Известна конструкция бессепараторного подшипника качения [US 3937536, F16C 23/08, 1976]. Этот подшипник содержит наружное кольцо с внутренней поверхностью качения, пару колец с внутренней поверхностью качения, расположенных по сторонам от наружного кольца, жестко связанных с валом. Внутри колец расположены четыре ролика. Два из них (нечетные) взаимодействуют с наружным кольцом, а другие два (четные) - с кольцами, неподвижными относительно вала, и с нечетными роликами. Данная конструкция не посредственно не может быть использована в качестве механической передачи.

Наиболее близка по конструкции предлагаемой, безводильная планетарная передача [SU 1744336, F16H 1/48, 1990] - прототип, содержащая три центральных колеса с внутренними зубьями, зацепляющиеся с ними сателлиты, а также плавающие кольца с гладкой наружной рабочей поверхностью, взаимодействующие с сателлитами. Опорное центральное колесо выполнено с двумя венцами, разнесенными относительно друг друга в осевом направлении. Ведомое центральное колесо расположено между ними и поэтому предназначено только для съема движения в радиальном направлении. Ведущее центральное колесо взаимодействует с венцом сателлита, расположенным вблизи одного из его торцов. Венцы сателлитов, предназначенные для взаимодействия с каждым из центральных колес, имеют различные числа зубьев. Нужно заметить, что для обеспечения работоспособности такой конструкции, венец сателлита, взаимодействующий с ведущим центральным колесом, должен иметь существенно иной (в данном случае меньший) начальный диаметр, чем венцы, взаимодействующие с ведомым и опорным центральными колесами. В противном случае вращение сателлита будет проходить при очень неблагоприятных условиях передачи сил.

Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности снимать вращающий момент с выходного колеса в осевом направлении, т.е., например, с помощью муфты. Такая передача может работать только в сочетании с другой передачей, обеспечивающей съем движения в радиальном направлении, или служить для осуществления неполного поворота ведомого центрального колеса.

В основу изобретения поставлена задача расширения арсенала средств редуцирования скорости вращения, а именно создания новой компактной и технологичной безводильной планетарной передачи.

Достигаемый технический результат - упрощение конструкции, повышение технологичности и расширение компоновочных возможностей устройства.

Предлагаемая безводильная планетарная передача подобно прототипу содержит ведущее центральное колесо с внутренней рабочей поверхностью, ведомое и опорное центральные колеса с внутренними зубьями, а также два основных сателлита, которые находятся во внутреннем зацеплении с ведомым и опорным центральными колесами. Новизна состоит в том, что передача содержит два дополнительных сателлита, не имеющих зубьев, находящихся во фрикционном взаимодействии с ведущим центральным колесом и основными сателлитами, причем каждый дополнительный сателлит взаимодействует с двумя соседними основными сателлитами, ведомое центральное колесо выполнено с двумя венцами, разнесенными относительно друг друга в осевом направлении, а опорное и ведущее центральные колеса расположены между ними.

Возникающей в зацеплениях сателлитов с силовыми колесами радиальной реакции достаточно для обеспечения необходимого прижатия во фрикционных контактах механизма. Использование же фрикционных катков вместо зубчатых зацеплений позволяет уменьшить трудоемкость изготовления ряда деталей и несколько снизить потери на трение. Дополнительные (фрикционные) сателлиты не увеличивают радиальные габариты передачи, так как расположены между основными (зубчатыми) сателлитами.

В предлагаемой конструкции становится возможным расположить ведомый вал в центре, «внутри» передачи и снимать с него момент непосредственно, например, с помощью муфты. При этом рациональной является конструкция, в которой зубчатые венцы ведомого колеса выполнены на дисках, связанных с ведомым валом посредством шлицевого соединения.

Для обеспечения симметрии деталей и сил, приложенных к звеньям механизма, передача снабжена плавающим кольцом, опирающимся на дополнительные сателлиты, которое имеет те же размеры, что и ведущее центральное колесо, но расположено по другую сторону от опорного центрального колеса.

Пример реализации предлагаемой передачи иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция безводильной планетарной передачи, на фиг.2 - ее осевой разрез.

Передача содержит ведущее центральное колесо 1 с «гладкой» внутренней рабочей поверхностью, ведомое 2 и опорное 3 центральные колеса с внутренними зубьями, а также два основных сателлита 4, которые находятся во внутреннем зацеплении с ведомым 2 и опорным 3 центральными колесами. Два дополнительных сателлита 5, не имеют зубьев, находятся во фрикционном взаимодействии с ведущим центральным колесом 1 и основными сателлитами 4. Причем каждый дополнительный сателлит 5 взаимодействует с двумя соседними основными сателлитами 4, ведомое центральное колесо 2 выполнено с двумя венцами, разнесенными относительно друг друга в осевом направлении, а опорное 3 и ведущее 1 центральные колеса расположены между ними. Зубчатые венцы ведомого колеса 2 закреплены с возможностью регулирования углового положения на дисках 6 болтами 10. Диски 6 связаны с ведомым валом 7 посредством шлицевого соединения 8. Передача снабжена плавающим кольцом 9, которое имеет те же размеры, что и ведущее центральное колесо 1. Оно служит для обеспечения симметрии деталей и сил, приложенных к звеньям механизма,

Передача работает следующим образом. Ведущее центральное колесо 1 за счет сил трения вращает дополнительные сателлиты 5, которые, также за счет сил трения, передают вращение сателлитам 4. Сателлиты 4 обкатываются по неподвижному опорному центральному зубчатому колесу 3 и, благодаря разности чисел зубьев колес 2 и 3, вращают ведомое центральное колесо 2. С венцов этого колеса через диски 6 и шлицевые соединения 8 вращение передается на ведомый вал 7.

Передаточное число механизма вычисляется по следующей формуле: i³ ₁₂=[1+(Z₃/Z₄)(d₄/d₁)]/(1-Z₃/Z₂),

где: Z₂ и Z₃ - числа зубьев ведомого 2 и опорного 3 центральных колес;

d₁ и d₄ - диаметры фрикционных рабочих поверхностей ведущего центрального колеса 1 и сателлита 4.

На фиг.1 и 2 изображен пример безводильной передачи, имеющей параметры:

Z₂=102, Z₃=100, Z₄=40, d₁=105 мм, d₄=38 мм

дополнительных шестерен Z₅=16. Ее передаточное число:

i³ ₁₂=[1+(100/40)(38/105)]/(1-100/102)=97,2

Предлагаемая безводильная планетарная передача проста по конструкции и в изготовлении, имеет большое передаточное число в одной ступени, хорошо компонуется в соосных редукторах. Она может найти применение в приводах, не работающих постоянно при больших нагрузках, например, взамен волновых или червячных передач.

Формула изобретения

1. Безводильная планетарная передача, содержащая ведущее центральное колесо с внутренней рабочей поверхностью, ведомое и опорное центральные колеса с внутренними зубьями, два основных сателлита, которые находятся во внутреннем зацеплении с ведомым и опорным центральными колесами, отличающаяся тем, что содержит два дополнительных сателлита, не имеющих зубьев, находящихся во фрикционном взаимодействии с ведущим центральным колесом и основными сателлитами, причем каждый дополнительный сателлит взаимодействует с двумя соседними основными сателлитами, ведомое центральное колесо выполнено с двумя венцами, разнесенными друг относительно друга в осевом направлении, а опорное и ведущее центральные колеса расположены между ними.

2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что зубчатые венцы ведомого колеса выполнены на дисках, которые связаны с ведомым валом посредством шлицевого соединения.

3. Передача по п.1, отличающаяся тем, что снабжена плавающим кольцом, опирающимся на дополнительные сателлиты, которое имеет те же размеры, что и ведущее центральное колесо, но расположено по другую сторону от опорного центрального колеса.

Изобретение "БЕЗВОДИЛЬНАЯ ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА" (Волков Глеб Юрьевич, Курасов Дмитрий Алексеевич, Колмаков Станислав Витальевич) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога