Секторная ременная передача
Изобретение относится к машиностроению, в частности к передачам с гибкой связью. Секторная ременная передача состоит из ведущего (4) шкива, ведомого шкива и, по меньшей мере, одного пассивного шкива (3). По меньшей мере, один из шкивов выполнен в форме сектора (5). Изобретение позволяет расширить верхнюю границу диапазона допустимых передаточных отношений и снизить нагрузки на выходные валы и опоры ременных передач, расширяя области применения передач в механотронике, робототехнике и, в частности, в манипуляторах. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к передачам с гибкой связью.
Для всех типов ременных передач, используемых при передаче движения, передаточное отношение находится в диапазоне, не превышающем 12, очень редко бывает 20. Ясно, что при конструировании в областях, связанных с приборостроением, необходимы большие передаточные числа и сравнительно малые габаритные размеры передачи. В областях механотроники, робототехники и, в частности, в манипуляторах двустороннего действия с отображением усилий/положений возникают задачи по механической передаче вращательного движения, ограниченного несколькими десятками градусов.
Из современного уровня техники известно, что ременные передачи обладают следующими недостатками, препятствующими их использованию в вышеописанных прикладных задачах [Л.А.Андриенко, Б.А.Байков, О.А.Ряховский и др. Детали машин. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004 г., с.369-392], [Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Том 2. М.: Машиностроение, 2001 г., 709-772]:
1) значительные габаритные размеры, особенно при построении каскада из нескольких ступеней ременных передач;
2) значительные силы, действующие на валы и опоры.
Задачи, на решение которых направлено заявленное изобретение - это уменьшение числа ступеней ременной передачи для случаев повышенных нагрузок на ее выходной вал, если имеются ограничения к размерам блока ременных передач и, в силу характера нагрузки, имеется естественное сужение возможных угловых положений выходного вала; снижение нагрузок, действующих на валы и опоры конструкции; упрощение и удешевление в изготовлении и обслуживании.
Поставленная задача решается за счет того, что ведомый шкив ременной передачи выполняется в форме сектора, а комбинацией пассивных шкивов и положения ведущего шкива добиваются того, что в любом допустимом положении ведомого шкива приводной ремень не ослабевает и не перетягивается. Тем самым данная конструкция значительно сокращает длину используемого ремня и размеры передачи. В блоках многоступенчатых ременных передач поставленная задача решается применением одной выходной или каскада выходных ступеней секторных ременных передач.
В частном случае выполнения системы секторной ременной передачи к шкиву в форме сектора прикреплен противовес, балансирующий его вокруг его оси вращения.
В частном случае выполнения системы секторной ременной передачи в нее включены два пассивных шкива.
В частном случае выполнения системы секторной ременной передачи используется зубчатый приводной ремень.
В частном случае выполнения системы секторной ременной передачи поверхность шкива, выполненного в форме сектора, контактирующая с приводным ремнем, выполнена с профилем, обратным профилю ремня.
В частном случае выполнения системы секторной ременной передачи в шкиве в форме сектора выполнены отверстия облегчения.
В частном случае выполнения системы секторной ременной передачи ее снабжают системой натяжения приводного ремня.
Технические результаты секторной ременной передачи заключаются в следующем.
1) Большие передаточные числа на одной ступени передачи при прочих равных условиях в сравнении с ременными передачами.
2) Снижение нагрузок, действующих на выходные валы и опоры ременных передач.
3) Нет необходимости применения упрочненных ремней на последней ступени многоступенчатой ременной передачи при больших моментах на валу ведомого шкива.
4) Не требуется ограничителей или продольной составляющей профиля приводного ремня, поскольку он жестко прикреплен к шкиву в форме сектора фиксаторами. Тем самым исключается возможность соскакивания приводного ремня.
Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения.
Фиг.1. Схематическое изображение секторной ременной передачи с одним пассивным шкивом.
Фиг.2. Схематическое изображение секторной ременной передачи с двумя пассивными шкивами и противовесом.
Ремень 2 не замкнут, концы закреплены фиксаторами 1 к шкиву в форме сектора 5, пропущен через пассивные шкивы 3 и ведущий шкив 4. Если секторная ременная передача выполнена с одним пассивным шкивом 3, то расстояние между осями вращения ведущего шкива 4 и ведомого шкива, выполненного в форме сектора, 5 строго определено и выбирается из критерия минимального расстояния для пропуска между ними приводного ремня 2. Если секторная ременная передача выполнена с двумя пассивными шкивами 3, то расстояния между осями вращения каждого из пассивных шкивов 3 и осью вращения шкива в форме сектора 5 равны, строго определены и выбираются из критерия минимального расстояния для пропуска между ними приводного ремня 2. Остальные параметры относительных положений и размеров шкивов выбираются из критерия минимальности габаритных размеров, удобства форм, минимальности длины ремня, необходимой области возможных положений, диаметров валов, нагрузочной способности, динамических характеристик (моментов инерции) и коэффициента редукции. Для балансировки асимметричного шкива в форме сектора относительно его оси вращения желательно использовать противовес 6. Ремень 2 предпочтительно зубчатый односторонний. В этом случае гладкой стороной ремень 2 ложится на внешнюю сторону сектора ведомого шкива 5 (шкив в форме сектора), если в передаче используется единственный пассивный шкив 3, или зубчатой профилированной стороной, если в передаче используются два пассивных шкива 3. В последнем случае предпочтительно выполнение шкива в форме сектора 5 с профилированной ответным профилем профилю зубьев ремня внешней округлой стороной и мест расположения фиксаторов 1. Фиксаторы 1 также предпочтительно выполнить с зубчатым профилем, ответным профилю ремня, с той стороны, с которой они соприкасаются с зубчатым ремнем, если в секторной ременной передаче используется только один пассивный шкив 3. Фиксаторы 1 предпочтительно крепятся к ведомому шкиву, выполненному в форме сектора, 5 с помощью резьбовых соединений, не менее чем по два отверстия под болт в каждом фиксаторе 1 и соответствующих ответных отверстия с резьбой в шкиве в форме сектора 5. Противовес 6 предпочтительно выполнен из свинца и предпочтительно закреплен с помощью не менее чем одного резьбового соединения, аналогичного резьбовым соединениям фиксаторов 1, к ведомому шкиву, выполненному в форме сектора, 5. Секторная ременная передача желательно должна быть снабжена системой натяжения приводного ремня 2. Это может быть реализовано за счет подвижных шкивов, положение которых строго не регламентировано, например, с помощью эксцентриковой втулки на валу подвижного шкива.
Подробное описание работы устройства.
Момент вращения ведущего шкива создает разницу сил натяжения приводного ремня, входящего в зацепление с ведущим шкивом, по обе стороны от ведущего шкива. Разница сил натяжения приводного ремня передается через пассивные шкивы и внешнюю поверхность сектора ведомого шкива, меняющих направление действия этих сил так, что в точках крепления приводного ремня к ведомому шкиву в форме сектора фиксаторами они направлены по касательной к внешней стороне сектора последнего. Таким образом, силы натяжения ремня создают вращательный момент ведомого шкива в форме сектора. Секторная ременная передача осуществляет передачу механической энергии от ведущего шкива к ведомому шкиву, выполненному в форме сектора, аналогично ременной передаче, при этом понижается угловая скорость и повышается момент на выходном валу относительно входного вала передачи.
1. Секторная ременная передача, состоящая из ведущего, ведомого шкивов, по меньшей мере, одного пассивного шкива, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один из шкивов выполнен в форме сектора.
2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что к шкиву в форме сектора прикреплен противовес, балансирующий его вокруг его оси вращения.
3. Передача по п.1, отличающаяся тем, что имеет два пассивных шкива.
4. Передача по п.3, отличающаяся тем, что приводной ремень зубчатый.
5. Передача по п.4, отличающаяся тем, что вся поверхность шкива, выполненного в форме сектора, контактирующая с приводным ремнем, выполнена с профилем, обратным профилю ремня.
6. Передача по п.1, отличающаяся тем, что в шкиве в форме сектора выполнены отверстия облегчения.
7. Передача по п.1, отличающаяся тем, что снабжена системой натяжения приводного ремня.
