Реверсивный конический редуктор

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах и трансмиссиях машин и приборов. Цель изобретения - расширение области применения редуктора и увеличение их срока службы. Цель достигается тем, что в известном редукторе, содержащем ведущий и ведомый валы, шестерню и два оппозитно расположенных конических колеса с рабочими венцами, а также механизм реверса, шестерню выполняют с двумя рабочими венцами, каждый из которых сопряжен с венцом только одного из колес, образуя две передачи с различным передаточным отношением, а делительные конуса двух венцов шестерни имеют общую вершину и продольную ось, причем угол делительного конуса венца шестерни передачи с большим передаточным отношением меньше угла делительного конуса венца шестерни передачи с меньшим передаточным отношением. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению (редукторостроению) и может быть использовано в приводах и трансмиссиях машин и приборов в тех случаях, когда ведомый вал (вал рабочего органа машины) должен реверсироваться с изменением частоты его вращения. Такое устройство в виде редуктора (мультипликатора) или во встроенном исполнении применяется в приводах станков (механизмы подач), винтовых прессов, гребных валов судов и подвесных моторов, грузоподъемных и транспортирующих машин и некоторых приборов.

Известны конические реверсивные редукторы (мультипликаторы), содержащие ведущий и ведомый валы, на одном из которых установлена шестерня с рабочим венцом (зубчатым или фрикционным), а на другом два оппозитно расположенных и свободно вращающихся на валу колеса, венцы которых сопрягаются с венцом шестерни и которые с помощью муфты (реверса) поочередно соединяются с валом.

Реверсирование может также осуществляться посредством поочередного введения в сопряжение венцов колес и шестерни [1] [2] Известны устройства имеют по крайней мере три недостатка, ограничивающие область их применения и сокращающие срок службы рабочих венцов. Это невозможность изменения частоты вращения реверсируемого вала, что целесообразно при холостых ходах циклически работающих машин и движении лодок и судов задним ходом. В первом случае необходимо ускорение вращения ведомого вала, с целью повышения производительности, а во втором его замедление (особенно в подвесных моторах) с целью обеспечения безопасности и улучшения режима работы двигателя. Невозможность изменения передаточного отношения в известном реверсивном механизме объясняется тем, что оба колеса поочередно входят во взаимодействие с одной и той же шестерней (рабочим венцом).

С этим же связан и другой недостаток невозможность приработки рабочих венцов колес и шестерни вследствие того, что каждое из колес имеет собственные погрешности и деформации. В результате известный механизм весьма чувствителен к резкопеременным нагрузкам.

Третий недостаток известного устройства заключается в том, что параметры его прямой и обратной передач одинаковы, а между тем величина и характер нагрузки, режим работы их могут существенно различаться. В результате одна из передач имеет неоптимальные параметры.

Для устранения этих недостатков реверсивный конический редуктор (мультипликатор) содержит ведущий и ведомый валы, шестерни и два оппозитно расположенных конических колеса с рабочими венцами и механизмом поочередного включения колес под нагрузку (реверс), причем новизна заключается в том, что шестерни имеют рабочие венцы (или одна шестерня выполнена с двумя венцами), каждый из которых сопряжен только с одним из колес, а делительные конуса этих венцов вписаны один в другой, т.е. имеют общую вершину и продольную ось, при этом длительный конус шестерни передачи с большим передаточным отношением вписан так, что ϕ₁₂ < ϕ₁₃ и кратность изменения передаточного отношения при реверсировании (Кi) составляет K_i ctg ϕ₁₂/ctgϕ₁₃ где ϕ₁₂ угол делительного конуса шестерни с большим передаточным отношением; ϕ₁₃ угол делительного конуса шестерни передачи с меньшим передаточным отношением.

Подобных решений в патентной и научно-технической литературе нами не обнаружено.

Положительный эффект достигается за счет того, что благодаря наличию двух рабочих венцов на шестерне с разными по величине углами делительных конусов (на чертеже ϕ₁₂ и ϕ₁₃) передачи могут иметь разные передаточные отношения ( i ctg ϕ₁), а кратность изменения частоты вращения ведомого вала при реверсировании Кi составит K_i ctg ϕ₁₂/ctg ϕ₁₃> 1. (I) При этом становится возможным выполнить каждую передачу с оптимальными по отношению к условиям работы техническими характеристиками (модуль, форма и ширина зубьев, материал и др.) и обеспечиваются условия приработки рабочих венцов каждой передачи.

Этот положительный эффект достигается при следующем условии взаимного размещения передач: делительный конус шестерни передачи с большим передаточным отношением вписывается в делительный конус шестерни с меньшим передаточным отношением (как это показано на чертеже). В результате передачи предлагаемого устройства имеют большую долговечность, плавность хода, бесшумность и меньшую виброактивность. Устройство (редуктор или мультипликатор, зубчатый или фрикционный) обеспечивает рабочий и холостой (прямой и обратный) ходы ведомого вала с разной скоростью.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

На валу 1 жестко установлены две рабочие шестерни 2 и 3 (или одна шестерня с двумя венцами) с углами ϕ₁₂ и ϕ₁₃ делительных конусов разной величины, вписанных один в другой то есть имеющих общую вершину и продольную ось. Колеса 4 и 5, расположенные оппозитно, установлены на валу 6 с возможностью свободного вращения на нем и находятся в соединении или соприкосновении с шестернями 2 и 3. Имеется муфта 7 сцепления, установленная на валу 6 и соединенная с ним, которая может находиться в зацеплении поочередно с колесом 4 или с колесом 5.

Вращение вала 1 через шестерню 2 передается колесу 4 и затем, с помощью соединенной с ним муфты 7 валу 6. При включении муфты 7 так, что она соединит с валом 6 колесо 5 (отсоединив при этом колесо 4), направление вращения вала 6 изменится на противоположное вместе с изменением частоты вращения, так как колесо 5 получает вращение от шестерни 3 с углом делительного конуса ϕ₁₃, отличным от угла делительного конуса ϕ₁₂ шестерни 2.

Формула изобретения

Реверсивный конический редуктор, содержащий ведущий и ведомый валы, шестерню, два оппозитно расположенных конических колеса с рабочими венцами и механизм реверса, отличающийся тем, что шестерня выполнена с двумя рабочими венцами, каждый из которых сопряжен с венцом только одного из колес с образованием двух передач с различным передаточным отношением, а делительные конусы двух венцов шестерни имеют общие вершину и продольную ось, причем угол делительного конуса венца шестерни передачи с большим передаточным отношением меньше угла делительного конуса венца шестерни передачи с меньшим передаточным отношением.

РИСУНКИ

Рисунок 1