Многосателлитная зубчатая передача
Владельцы патента RU 2461753:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве редукторов, мультипликаторов, планетарных механизмов поворота, автомобильных приводов типа «мотор-колесо» и коробок скоростей в автомобилях, тракторах, бронемашинах и других машинах с планетарным или дифференциальным приводом. Многосателлитная зубчатая передача содержит установленные между сателлитами (6) и водилом (5) плавающие поворотные эксцентриковые звенья, а также подвижное соединительное устройство, выполненное в виде набора тороидально изогнутых тросов, установленных между приводным валом (2) и подвижной центральной шестерней (3) с радиальным смещением относительно оси их вращения. Изобретение позволит повысить равномерность нагружения зубчатых зацеплений и подшипников всех сателлитов при их различном количестве, а также упростить конструкцию многосателлитной зубчатой передачи. 5 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве редукторов, мультипликаторов, планетарных механизмов поворота, автомобильных приводов типа «мотор-колесо» и коробок скоростей в автомобилях, тракторах, бронемашинах и других тяговых и транспортных машинах в планетарных и дифференциальных приводах с разветвляющимся через сателлиты потоком мощности.
Известна многосателлитная зубчатая передача в виде планетарного редуктора, в котором две жестко установленные в корпусе центральные шестерни, между которыми на осях водила шарнирно установлены сателлиты, а приводной вал жестко соединен с одной из центральных шестерен (Крайнев А.Ф. Механика (искусство построения) машин. Фундаментальный словарь. М.: Машиностроение, 2000, С.458. - аналог).
Недостатками известной многосателлитной передачи является неравномерное распределение передаваемого потока мощности между сателлитами, что вызывает перегрузку их подшипников и зубчатых зацеплений и снижает в несколько раз срок службы передачи, а также вызывает вибрацию корпуса всего зубчатого механизма из-за возникающей неуравновешенности между собой сил, действующих на отдельные сателлиты.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является многосателлитная зубчатая передача, содержащая корпус с установленным в нем приводным валом и соосно установленные в корпусе подвижную и неподвижную центральные шестерни, между которыми на осях водила шарнирно установлены сателлиты, а одна из центральных шестерен соединена с приводным валом посредствам подвижного соединительного устройства передачи вращения в виде шарнирного карданного механизма (Решетов Л.Н. Конструирование рациональных механизмов. - М.: Машиностроение, 1967, с.165, рис.96. - прототип).
Недостатками указанной зубчатой передачи являются:
1. Сложность конструкции и ее увеличенные осевые габариты из-за применения шарнирного карданного механизма - представленные трудности конструктивного оформления мешают применить данную схему зубчатой передачи.
2. Данный механизм с плавающей центральной шестерней пригоден только для трехсателлитной передачи и не обеспечивает выравнивание нагрузки между сателлитами при их числе больше трех (тогда как в приводах повышенной мощности требуется установка увеличенного до шести числа сателлитов).
3. При угловом развороте на кардане приводной центральной шестерни происходит нежелательный угловой перекос ее зубьев относительно зубьев сателлитов, что приводит к неравномерному нагружению по длине их зубьев и высоким контактным напряжениям в зубьях (так как линейный контакт зубьев из-за углового перекоса центральной шестерни превращается в точечный контакт зубьев).
4. Требуется высокая точность изготовления и сборки, так как карданный механизм является работоспособным только при выполнении всех 5 условий:
1) Оси приводного вала и плавающей центральной шестерни должны пересекаться между собой.
2) Точка пересечения указанных осей должна находиться в плоскости крестовины карданного механизма.
3) Оси противоположных шарниров крестовины должны лежать на одной прямой.
4) Оси накрест расположенных шарниров крестовины должны пересекаться в плоскости крестовины.
5) Точка пересечения осей приводного вала и плавающей центральной шестерни должна обязательно совпадать с точкой пересечения шарниров крестовины (для образования сферического шарнира кардана с требуемым пересечением строго в одной общей точке всех трех осей его вращения).
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в выравнивании нагруженности сателлитов и перераспределении через них потоков мощности при различном числе сателлитов, упрощение конструкции многосателлитной зубчатой передачи.
Получение технического результата достигается за счет того, что в многосателлитной зубчатой передаче, выполненной в виде планетарного механизма и содержащей корпус с установленным в нем приводным валом и соосно расположенные в корпусе подвижную и неподвижную центральные шестерни, между которыми на водиле шарнирно установлены сателлиты, соединенные с водилом посредством установленных внутри сателлитов плавающих поворотных эксцентриковых звеньев, а также подвижное соединительное устройство для передачи вращения от приводного вала к подвижной центральной шестерне, согласно изобретению подвижное соединительное устройство выполнено в виде набора тороидально изогнутых тросов, установленных между приводным валом и подвижной центральной шестерней с радиальным смещением относительно оси их вращения.
В предлагаемой многосателлитной зубчатой передаче достигаемый положительный эффект заключается в следующем. При подводе потока мощности на подвижную центральную шестерню в планетарном механизме из-за погрешности изготовления зубьев шестерен и несоосности вращающихся валов и в зацепление войдут не все сателлиты одновременно. В результате этого возникает перегрузка зубьев и подшипников отдельных сателлитов, под действием которой за счет самоустановки плавающих эксцентриковых втулок и подвижной шестерни произойдет одновременно зацепление всех сателлитов с подвижной центральной шестерней, что приводит к равномерному нагружению зубьев и подшипников всех сателлитов.
Одним из вариантов исполнения изобретения является то, что плавающие поворотные эксцентриковые звенья установлены внутри сателлитов с расположением эксцентриситета по касательной к оси вращения водила, а плавающее поворотное звено выполнено в виде шарнирно установленной внутри сателлита поворотной эксцентриковой втулки или в виде шарнирно установленной на водиле поворотной эксцентриковой оси.
При этом подвижное соединительное устройство может быть выполнено в виде гибкой листовой крестовины, два противоположно расположенных конца которой изогнуты в одну сторону и присоединены к приводному валу, а два других противоположных конца изогнуты и присоединены к подвижной центральной шестерне; или в виде гибкого вала на основе гибкого многослойного троса, установленного соосно с приводным валом или с радиальным смещением относительно него.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена кинематическая схема многосателлитной зубчатой передачи. На фиг.2 и 3 представлены варианты выполнения плавающих поворотных звеньев в виде шарнирно установленных внутри сателлитов поворотных эксцентриковых втулок (фиг.2) или в виде установленных в водиле поворотных эксцентриковых осей (фиг.3). На фиг.4 представлена гибкая листовая крестовина подвижного соединительного устройства, а на фиг.5 представлены варианты подвижного соединительного устройства в виде гибкого вала на основе гибкого многослойного троса и в виде набора тороидально изогнутых тросов, установленных с радиальным смещением относительно оси вращения приводного вала и подвижной центральной шестерни.
Многосателлитная зубчатая передача содержит корпус 1 с установленным в нем приводным валом 2 и соосно расположенные в корпусе подвижную 3 и неподвижную (с корпусом) 4 центральные шестерни, между которыми на водиле 5 шарнирно установлены сателлиты 6, а также подвижное соединительное устройство в виде гибкой листовой крестовины 7, два противоположно расположенных конца которой 8 и 9 изогнуты и присоединены к подвижной центральной шестерне 3, а два других конца 10 и 11 присоединены к приводному валу 2. Это устройство может быть выполнено в виде гибкого вала на основе гибкого многослойного троса 12, установленного соосно с приводным валом 2 (фиг.5, а) или с радиальным смещением и его соединением с валом 2 и (фиг.5, б) шестерней 3.
Сателлиты 6 соединены с водилом 5 посредством установленных внутри сателлитов плавающих поворотных эксцентриковых звеньев 13, выполненных в виде шарнирно установленной внутри сателлита 6 поворотной эксцентриковой втулки 14 или в виде шарнирно установленной в водиле 5 поворотной эксцентриковой оси 15. Плавающие поворотные звенья 13 установлены внутри сателлитов 6 с расположением эксцентриситета «е» по касательной к оси вращения водила 5, что обеспечивает их самоустановку вместе с сателлитами 6 при действии на их зубчатые зацепления усилий от передаваемого в приводе потока мощности.
При передаче через привод потока мощности при одновременной самоустановке плавающих поворотных звеньев 13 и гибкой крестовины 7 за счет свободного перемещения в корпусе сателлитов 6 и центральной шестерни 3 происходит выравнивание нагруженности отдельных сателлитов между собой при их различном количестве.
Достигаемый положительный эффект в предлагаемой многосателлитной зубчатой передаче заключается в следующем.
1. Повышается равномерность нагружения зубчатых зацеплений и подшипников всех сателлитов при их различном количестве, что повышает срок службы многосателлитной зубчатой передачи.
2. Упрощается конструкция многосателлитной зубчатой передачи в связи с простотой изготовления и сборки самоустанавливающихся плавающих звеньев при передаче через них потока мощности.
Многосателлитная зубчатая передача, выполненная в виде планетарного механизма и содержащая корпус с установленным в нем приводным валом и соосно расположенные в корпусе подвижную и неподвижную центральные шестерни, между которыми на водиле шарнирно установлены сателлиты, соединенные с водилом посредством установленных внутри сателлитов плавающих поворотных эксцентриковых звеньев, а также подвижное соединительное устройство для передачи вращения от приводного вала к подвижной центральной шестерне, отличающаяся тем, что подвижное соединительное устройство выполнено в виде набора тороидально изогнутых тросов, установленных между приводным валом и подвижной центральной шестерней с радиальным смещением относительно оси их вращения.
