Фрикционная планетарная передача

 

Использование; в машиностроении, а именно в приводах машин для замедления и ускорения вращения. Сущность изобретения: передача содержит два сателлита 5 с наружной рабочей поверхностью, взаимодействующих с центральным подвижным катком 2 и неподвижным колесом 1, а также третий сателлит, выполненный в виде кольца 6, которое свбей наружной поверхностью взаимодействует с внутренней поверхностью неподвижного колеса 1, а своей внутренней поверхностью с центральным катком 2 через дополнительные сателлиты, между которыми располагается палец водила 3. Рабочая поверхность колеса 1 имеет ступени, отношение диаметров которых .равно отношению наружного и внутреннего диаметров кольцевого сателлита 6. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 Н 13/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

À-А юг 1 (21) 4861976/28 (22) 23.08.90 (46) 23.10.92. Бюл, ¹ 39 (71) Курганский машиностроительный институт (72) Г.Ю.Волков и Н.Н.Крохмаль (56) Авторское свидетельство СССР

N528405,,кл. F 16 Н 13/06, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N 1432297, кл, F 16 Н 13/08, 1987, (54) ФРИКЦИОННАЯ ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА (57) Использование; в машиностроении, а именно в приводах машин для замедления и ускорения вращения. Сущность изобрете„, SU „„1770646A1 ния: передача содержит два сателлита 5 с наружной рабочей поверхностью, взаимодействующих с центральным подвижным катком 2 и неподвижным колесом 1, а также третий сателлит, выполненный е виде кольца 6, которое своей наружной поверхностью взаимодействует с внутренней поверхностью неподвижного колеса 1, а своей внутренней поверхностью с центральным катком 2 через дополнительные сателлиты, между которыми располагается палец водила 3, Рабочая поверхность колеса 1 имеет ступени, отношение диаметров которых равно отношению наружного и внутреннего диаметров кольцевого сателлита 6. 3 ил.

1770646

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механическим передачам трением, и может быть использовано в приводах машин различного назначения для понижения или повышения скорости вращения.

Большинство известных фрикционных планетарных передач проектируется по схеме 2 К-Н, т.е. содержат два центральных колеса, водило и,сателлиты. Различия же между ними заключаются в основном в устройстве, обеспечивающем прижатие фрикционных контактов. Простейшими в этом отношении являются передачи, у которых прижатие фрикционных контактов обеспечивается силами упругости их рабочих элементов. Однако оптимальными эксплуатационными показателями обладают передачи с автоматическим регулированием нормальных сил в зависимости от величины передаваемого вращающего момента.

Известна передача, в которой центральный каток и наружное кольцо связаны кинематический цепью из двух последовательно соединенных роликов, один из которых шарнирно укреплен на водиле, а другой, плавающий, удерживается в клиновом пространстве силами трения. Такая схема обеспечивает саморегулирование нормальных сил в процессе работы без дополнительных устройств, Недостаток конструкции — низкая нагрузочная способность, обусловленная наличием силовых кон актов выпуклых цилиндрических поверхностей малого радиуса.

Наиболее близкой к предлагаемому механизму по конструктивным признакам является фрикционная планетарная передача, содержащая водило с установленными на осях роликами, неподвижное центральное колесо с внутренней рабочей поверхно. стью, подвижное центральное колесо с наружной рабочей поверхностью, кольцевые сателлиты, взаимодействующие с роликами водила и с подвижным центральным колесом, а также дополнительные сателлиты, размещенные внутри кольцевых сателлитов для одновременного взаимодействия с внутренними поверхностями последних и неподвижного центрального колеса.

Недостатком этой конструкции является большой окружной люфт (достигающий

5...8 на ведущем валу), неблагоприятно проявляющийся при пуске и реверсе передачи. Наличие этого люфта связано с тем, что центры ведущего колеса, кольцевого и допол нител ь ного сателлитов первоначал ьно лежат на одной прямой, и при приложении нагрузки кольцевой сателлит, заклинивая систему, смещается от нейтрального положения.

Другой недостаток передачи — прототипа заключается в ее высокой чувствительности к неточностям изготовления и износу тел качения. Так, например, редуктор с габаритным диаметром (наружного кольца)

100 мм теряет способность передавать расчетную нагрузку при суммарном износе тел качения (в цепи радиус центрального катка — толщина кольца — диаметр дополнительного сателлита — радиус наружного кольца) — 0,03...0,04 мм.

Цель изобретения — уменьшение окружного люфта и повышение надежности фрикционной передачи за счет улучшения автоматического регулирования натяга при наличии износа тел качения.

Эта цель достигается тем, что во фрикционной планетарной передаче, содержащей водило с роликами, установленными на осях, неподвижное центральное колесо с внутренней рабочей поверхностью, подвижное центральное колесо с наружной рабочей поверхностью, кольцевые сателлиты, взаимодействующие с роликами водила, дополнительные сателлиты с наружной рабочей поверхностью, размещенные внутри кольцевых сателлитов, неподвижное колесо выполнено со ступенчатой внутренней поверхностью. Два из кольцевых сателлитов своей наружной рабочей поверхностью взаимодействуют с наружной поверхностью центрального подвижного колеса и с той ступенью внутрненней поверхности неподвижного колеса, которая имеет меньший диаметр. Внутренняя же поверхность этих кольцевых сателлитов взаимодействует с роликами водила — кольца насажены на ролики. Третий кольцевой сателлит охватывает центральное подвижное колесо и имеет наружную рабочую поверхность, предназначенную для взаимодействия со ступенью внутренней поверхности неподвижного центрального колеса, имеющей больший диаметр. Внутренняя поверхность этого третьего кольцевого сателлита предназначена для взаимодействия с двумя дополнительными сателлитами, которые взаимодействуют также с центральным подвижным колесом и роликом водила, расположенным между дополнительными сателлитами. При этом отношение диаметров наружной рабочей поверхности кольцевого сателлита, охватывающего центральное колесо, к диаметру его внутренней рабочей поверхности равно отношению большего и меньшего диаметров ступеней рабочей поверхности центрального неподвижного колеса.

1770646

10

20

Как и у прпто ипа создание необходимых нормальны:. нагрузок в контактах тел качения в предлагаемой передаче достигается при определенном расположении дополнительного сателлита в клиновом пространстве между внутренней поверхностью кольцевого сателлита и наружной поверхностью центрального колеса, Это расположение характеризуется величиной угла у между касательными (нормалями) к поверхности сателлита в точках контакта:

r 2(1), где tf3 расчетный коэффициент трения. Однако если в случае прототипа дополнительный сателлит для того, чтобы прийти в это положение из начального положения на прямой, соединяющей центры ведущего катка и кольцевого сателлита, y = О, должен пройти некоторый путь, обуславливающий наличие окружного люфта, то в предлагаемой конструкции сателлит сразу находится в нужном положении.

Повышение надежности работы системы автоматической компенсации износа тел качения достигается за счет того, что клиновое пространство между внутренней поверхностью кольцевого сателлита и наружной поверхностью центрального колеса имеет более благоприятную конфигурацию, чем у прототипа. В передаче — прототипе сравнительно небольшой износ тел качения приводит к тому, что дополнительный сателлит попадает в зону клинового пространства, в которой y>2 f, т.е. не обеспечивается сцепление тел качения. В предлагаемой передаче в любой точке указанного клинового пространства p<2 f и выход из строя передачи по причине недостаточности создаваемых нормальных сил в контактах исключен. В этой передаче величина допустимого суммарного износа ограничена возможным утыканием дополнительного сателлита в соседний сателлит. установленный на ролике водила. Однако предельный износ тел качения, приводящий к такому утыканию на порядок больше, чем предельно допустимый износ в прототипе.

Дополнительным преимуществом предлагаемой передачи является то, что она содержит только один сборный сателлит, меняющий свой радиальный размер за счет смещения его плавающих элементов, а два других сателлита (кольцевых) имеют постоянный радиальный размер. Это исключает вибрации, возникающие при пуске передачи-прототипа, связанные с неодновременн ым срабатыванием устройств самонатя>кения в разных сателлитах.

На фиг,1 изображена предложенная фрикционная передача; на фиг.2 — ее осевой разрез по Б-Б на фиг,1; на фиг.3 — разрез по

В-В на фиг.1.

Передача содержит корпус, выполненный заодно с неподвижным центральным ступенчатым колесом 1, центральное колесо с наружной рабочей поверхностью 2, водило 3 с роликами 4, два кольцевых сателлита

5, насаженных на ролики 4, а также кольцевой сателлит 6 (парный), который больше двух упомянутых и охватывает центральное колесо 2, Внутри когьцевого сателлита 6 размещены два дополнительных сателли-а

7, взаимодействующих с колесом 2, внутренней поверхностью кольцевого сателлита 6 и одним из роликов 4, который. расположен между ними, Для удержания сателлитов от осевого смещения имеются крышки 8. Контакт крышек 8 с валами центрального колеса 2 и водила 3 не обязателен.

Отношение диаметров наружной Dc и внутренней поверхностью ds поверхностей кольцевого сателлита равно отношению большего D1 и меньшего d1 диаметров ступеней неподвижного колеса 1 — Da/dc =

0 /d>, что необходимо для выравнивания передаточного отношения по потокам движения.

При приложении вращающего момента к центральному колесу 2 один из дополнительных сателлитов 7 (в зависимости от направления вращения) под действием сил трения стремится углубиться в клиновое пространство, образованное центральным колесом 2 и кольцевым сателлитом 6 и сдавливается в нем, Под действием пары сил, одна из которых приложена со стороны дополнительного сателлита 7, а другая — со стороны неподвижного центрального колеса 1, кольцевой сателлит 6 начинает поворачиваться, перекатываясь по рабочей поверхности колеса 1, зажимая второй дополнительный сателлит 7. При этом сила, действующая на кольцевой сателлит 6 со стороны второго дополнительного сателлита, возрастает до тех пор, пока все три силы не уравновесят друг друга.

Одновременно на центральное колесо 2 действуют две силы со стороны дополнительных сателлитов 7, равнодействующая которых уравновешивается реакциями со стороны сателлитов 5. Сателлиты 5 опираются на неподвижное центральное колесо 1.

Поэтому распорные усилия, возникающие между элементами и зависящие от величины внешней нагрузки, замыкаются на центральном неподвижном колесе 1 и не передаются на опоры. Вместе с нормальными усилиями на тела качения в передаче действуют тангенциальные силы, реализуемые за счет трения. Вследствие этого при

1770646 вращении центрального колеса 2 начинают вращаться вокруг своих осей сателлиты 5 и дополнительные сателлиты 7. Так как геометрическое скольжение во фрикционных контактах отсутствует, то сателлиты 5 катятся по внутренней поверхности колеса 1, а дополнительные сателлиты по внутренней поверхности кольцевого сателлита 6. При этом, воздействуя на ролики 4, они заставляют вращаться водило 3 с угловой скоростью, определяемой передаточным отношением:

d1 багз = 1+ —, Ог где d1 — диаметр меньшей ступени неподвижного центрального колеса 1;

Dz — диаметр подвижного центрального колеса.

При реверсивном режиме работы дополнительные сателлиты 7 поочередно меняются ролями. Тот сателлит 7, который был прижат к ролику 4,отходит от него вглубь клина, а.другой — возвращается к ролику, Однако если передача собрана без зазоров, то отход сателлита 7 вглубь клинового пространства ограничивается лишь перемещением за счет контактной деформации тел качения и измеряется сотыми долями миллиметра. Наличие в системе износа, т.е. зазоров несколько увеличивает люфт передачи, но и в этом случае он остается меньше, чем у прототипа.

В режиме мультипликатора передача, изображенная на фиг.1, 2 и 3, работает следующим образом.

При приложении вращающего момента к водилу 3, ролики 4 стремятся (в зависимости от направления вращения) сместить один из дополнительных сателлитов 7 в узкую часть клинового пространства, образованного центральным колесом 2 и кольцевым сателлитом 6. В результате в системе возникают внутренние силы, которые обеспечивают натяжение во всех фрикционных контактах, необходимое для работы фрикционной планетарной переда5 чи.

Формула изобретения

Фрикционная планетарная передача, содержащая водило с установленными на осях роликами, неподвижное центральное

10 колесо с внутренней рабочей поверхностью, подвижное центральное колесо с внешней рабочей поверхностью, три кольцевых сателлита, взаимодействующих с роликами водила, и дополнительные сателлиты, раз15 мещенные внутри кольцевых сателлитов, о.т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения окружного люфта и повышения надежности за счет улучшения автоматического регулирования натяга при износе

20 фрикционных тел, внутренняя рабочая поверхность неподвижного центрального колеса выполнена ступенчатой, поверхностью меньшей ступени взаимодействующего с наружной поверхностью подвижного цент25 рального колеса через натяжную рабочую поверхность двух кольцевых сателлитов, взаимодействующих той же поверхностью с роликами водила, подвижное центральное колесо охвачено третьим кольцевым сател30 литом, взаимодействующим наружной рабочей поверхностью с поверхностью большей ступени неподвижного центрального колеса, внутренней рабочей поверхностью — с двумя дополнительными

35 сателлитами, один из роликов водила расположен между последними, а отношение диаметров наружной и внутренней поверхностей кольцевого сателлита, охватывающего подвижное центральное колесо.

40 равно отношению диаметров большей v меньшей ступеней рабочих поверхностеР неподвижного центрального колеса.

1770646 г-Б дь| 2 З -В

Составитель Г.Волков

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор M.ÊóçíåöoBà

Корректор П Гереши

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Г >Ф

Заказ 3727 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5