Циклоидная передача с телами качения



Циклоидная передача с телами качения
Циклоидная передача с телами качения
Циклоидная передача с телами качения
Циклоидная передача с телами качения

 


Владельцы патента RU 2497030:

Общество с ограниченной ответственностью "Волжский машиностроительный завод" (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в редукторах совместно с сервомоторами для привода роботов, станков с ЧПУ, радаров и т.д., где требуются большие передаточные отношения, высока точность движения исполнительного механизма и повторяемость запрограммированных перемещений. Циклоидная передача содержит корпус (1), составное водило, в центре одной части (4) которого закреплен выходной вал (5), а в центре другой части (6) выполнено отверстие, через которое проходит входной кривошипный вал (7). Обе части (4, 6) составного водила в сборе имеют соосные отверстия (8), равномерно расположенные по окружности. Тела качения (9) одновременно обкатываются по поверхностям отверстий (8) и находятся в контакте с элементом силового замыкания (10), закрепленным с помощью опорного подшипника (11) на кривошипном валу (7), и опорными элементами (2), расположенными на осях (3) корпуса с возможностью вращения. Элемент силового замыкания (10) размещен между частями (4, 6) составного водила. Изобретение позволяет расширить технологические возможности за счет большого числа передаточных отношений. 4 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в редукторах совместно с сервомоторами для привода роботов, станков с ЧПУ, радаров и т.д., где требуются большие передаточные отношения, высокая точность движения исполнительного механизма и повторяемость запрограммированных перемещений.

Современные научные разработки и технологии позволили довести до совершенства производство столь необходимых для этого волновых и циклоидных передач. Но изучение опыта использования этих устройств, а также влияния на экономические показатели оборудования с их применением подводит к необходимости дальнейших поисков в этом направлении.

Известны подшипниковые редукторы типа ТвинСпин с применением высокотехнологичных циклоидных передач (см. стр.1 каталога с реквизитами web: www.spinea.sk), где сателлит g и центральное колесо K близки по числу сцепляющихся элементов и водило и звено B связаны специальной муфтой с двумя осями подвижки (по принципу крестовой муфты). Схема перемещения в 5-ти фазах представлена на стр.2 упомянутого каталога.

В реальных редукторах циклоидная передача такого типа содержит сателлит с нарезкой зубьев трахоидного профиля, трудоемких и сложных в производстве, что приводит к непреодолимым сложностям при ремонтно-восстановительных работах и само по себе освоение производства таких передач является процессом весьма дорогостоящим.

Так как запрессованные ролики солнечного колеса не имеют прокрутки в момент сопряжения с сателлитом, то происходят потери КПД из-за трения хотя и при небольших относительных скоростях скольжения. Именно поэтому редукторы такого типа под нагрузкой заметно нагреваются, происходит износ самых сложных элементов редуктора и нарастание гистерезиса крутильной жесткости. Несмотря на имеющиеся технические решения по выборке зазоров в редукторах типа твинспин, производить такую операцию без специального оборудования не представляется возможным.

Многоэлементность редукторов этого типа, где число важных деталей с микронной точностью измеряется десятками штук, так же является существенным препятствием для более широкого их применения по экономическим причинам и не ремонтопригодности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой циклоидной передаче является планетарная передача по патенту РФ №2124661, МПК F16H 13/08, содержащая корпус, внутри которого установлено водило с радиально расположенными отверстиями, тела качения, выполненные в виде одинаковых колец, которые изнутри поджаты к кривошипу роликами, расположенными в радиально расположенных отверстиях водила и жестко закрепленными на несущем элементе, входной вал и выходной вал, жестко соединенный с водилом, кулачок, охватывающий тела качения и кривошип. Она работает по принципу планетарной передачи с телами качения без зубчатого зацепления, где источником движения является кривошип, фрикционно связанный с сателлитами-кольцами, свободно установленными внутри неподвижного кулачка специального профиля математически рассчитанного для частного случая, силовое замыкание в которой обеспечивается водилом с роликами, контролирующими угловое положение колец.

При высокой точности и отсутствии износа за счет кинематических связей без скольжения, можно отметить недостаточную жесткость передачи из-за упругости колец и невозможности получения больших значений передаточных чисел редукторов, выполненных по такой схеме.

Технической задачей, решаемой данным изобретением является улучшение механических характеристик передачи (повышение крутильной жесткости и передаваемого момента), а также расширение технологических возможностей за счет большого числа передаточных отношений, реализуемых передачей.

Поставленная цель достигается тем, что циклоидная передача с телами качения, содержащая корпус, внутри которого установлено водило с радиально расположенными отверстиями, тела качения, входной вал и выходной вал, жестко соединенный с водилом, снабжена опорными элементами, установленными с возможностью вращения на осях, радиально расположенных и жестко закрепленных в корпусе, подшипником, установленным на входном валу, и элементом силового замыкания в виде диска, закрепленного на упомянутом подшипнике. Входной вал выполнен в виде кривошипного вала, опорные элементы выполнены в виде роликов, а тела качения - в виде цилиндров, размещенных в радиальных отверстиях водила с возможностью обкатки по их внутренним поверхностям и одновременного контакта с наружной поверхностью элемента силового замыкания и с опорными элементами. Водило выполнено из двух жестко связанных между собой частей, в центре одной из которых закреплен выходной вал, а в центре другой выполнено отверстие, через который проходит входной вал, при этом элемент силового замыкания расположен между двумя частями водила, воспринимая реакции от всех тел качения.

На фиг.1 изображена циклоидная передача с телами качения, в разрезе; на фиг.2 - кинематическая схема по сечению A-A на фиг.1; на фиг.3 - план сил одной группы взаимодействующих тел; на фиг.4 - расчетная схема геометрических параметров.

Циклоидная передача состоит из корпуса 1, несущего опорные элементы 2, расположенные на осях 3 с возможностью вращения, составного водила, выполненного из двух жестко связанных между собой частей, в центре одной 4 из которых закреплен выходной вал 5, а в центре другой 6 выполнено отверстие, через которое проходит входной вал 7, выполненный в виде кривошипного вала. Обе части составного водила 4 и 6 в сборе, образуя одно целое, имеют соосные отверстия 8, равномерно расположенные по окружности, причем центры этих отверстий расположены по диаметру Dц, по поверхностям которых могут обкатываться тела качения 9, находящиеся одновременно в контакте с элементом силового замыкания 10, закрепленным с помощью опорного подшипника 11 на кривошипном валу 7, и опорными элементами 2. Элемент силового замыкания 10 размещен между частями 4 и 6 составного водила.

Основные параметры передачи выражаются следующим образом:

передаточное число определяется отношением:

i=ω2/03/0,

где i - передаточное число;

ω2/0 - угловая скорость кривошипного вала;

ω3/0 - угловая скорость системы тел качения, образующих сателлит,

или

i=nт.к./(nт.к.-no),

где i - передаточное число;

nт.к. - число тел качения,

no - число опорных элементов,

из чего следует, что передаточное число возрастает с увеличением числа опорных элементов.

Угловой ход выходного вала за один оборот кривошипного вала равен 360°/nт.к.

Связь диаметра тел качения и отверстия водила:

Dо.в.-dт.к.=2е,

где Do.в. - диаметр отверстия водила,

dт к. - диаметр тела качения,

е - эксцентриситет кривошипного вала.

Максимальное количество отверстий водила (фиг.1):

n=π×Dц/Do.в.,

где Dц - диаметр расположения центров отверстий водила,

Do.в. - диаметр расположения отверстий водила,

фактически меньше на 2÷3 отверстия для обеспечения несущей перемычки.

Радиус элемента силового замыкания 10 (фиг.4) определяется при заданном передаточном числе или угловом ходе, радиусах тел качения, опорных элементов:

Rз=ВО-R2-е,

где Rз - радиус замыкающего звена,

ВО - максимальное расстояние от центра передачи О для мгновенного центра тела качения (·)В определяется тригонометрическим методом,

R2 - радиус тел качения,

е - эксцентриситет кривошипного вала.

На фиг.4: R1 - радиус опорных элементов;

R4 - радиус расположения центров опорных элементов.

Циклоидная передача работает следующим образом.

При вращении кривошипного вала 7 элементу силового замыкания 10 передается через подшипник 11 плоскопараллельное перемещение, создающее силовое воздействие в радиальном направлении на группу тел 9 качения, кинематически связанных с составным водилом 4, 6 передающим вращение выходному валу 5. Так как элемент силового замыкания 10, не имея фрикционной связи с кривошипным валом 7, способен только повторять круговое вращение по радиусу, равному эксцентриситету, тела качения 9 соответственно воспринимают лишь радиальную составляющую сил, возникающих в точках контакта с элементом силового замыкания 10. В результате силового замыкания тел качения 9 с опорными элементами 2 корпуса 1 в местах сопряжения с отверстиями 8 составного водила 4, 6 возникает сила Fв, создающая вращающий момент, который складывается из отдельных составляющих сил, возникающих в каждой группе контактирующих элементов. Из схемы циклоидной передачи видно, что при вращении элемента силового замыкания 10 в любом направлении, в передаче момента задействованы не менее 50% тел качения 9. Остальные, находясь в силовом контакте, отслеживая вращение составного водила 4, 6, исключают появление зазоров и люфта и не допускают разрыва кинематической связи всех элементов системы. Линейная скорость любой точки контакта тел качения 9 строго одинакова за счет фрикционной связи с элементом силового замыкания 10, что обеспечивает плавность хода и отсутствие износа, а свободное вращение опорных элементов 2 на осях 3 корпуса 1 практически исключает потери на трение скольжения во всех кинематически связанных парах передачи.

Конструктивная простота всех узлов передачи гарантирует технологические преимущества при сохранении функциональных свойств подшипниковых циклоидных редукторов.

Циклоидная передача с телами качения, содержащая корпус, внутри которого установлено водило с радиально расположенными отверстиями, тела качения, входной вал и выходной вал, жестко соединенный с водилом, отличающаяся тем, что она снабжена опорными элементами, установленными с возможностью вращения на осях, радиально расположенных и жестко закрепленных в корпусе, подшипником, установленным на входном валу, и элементом силового замыкания в виде диска, который закреплен на упомянутом подшипнике, при этом входной вал выполнен в виде кривошипного вала, опорные элементы выполнены в виде роликов, а тела качения - в виде цилиндров, размещенных в радиальных отверстиях водила с возможностью обкатки по их внутренним поверхностям и одновременного контакта с наружной поверхностью элемента силового замыкания и с опорными элементами, причем водило выполнено из двух жестко связанных между собой частей, в центре одной из которых закреплен выходной вал, а в центре другой выполнено отверстие, через которое проходит входной вал, при этом элемент силового замыкания расположен между двумя частями водила, воспринимая реакции от всех тел качения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных устройствах для преобразования вращательного движения. .

Изобретение относится к передачам для промышленной приводной техники. .

Передача // 2442046
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к передачам. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в приводах различных механизмов для изменения скорости вращения. .

Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано в дифференциальных приводах колесных транспортных средств с возможностью автоматической блокировки колес.

Изобретение относится к зубчатым передачам и может найти применение в точном машиностроении. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при преобразовании одного вида движения в другое. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к планетарным механизмам преобразования скорости вращения, использующим шариковое зацепление, и может эффективно использоваться в приводах грузоподъемной техники, рулевого управления.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для открытия и закрытия шарового крана газопроводов. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к предохранительным муфтам. Червячная предохранительная муфта содержит ведущий и ведомый валы, сопряженные между собой через червячную пару.

Изобретение относится к редуктору для привода в движение экструдера. Редуктор имеет технологическую часть с несколькими расположенными вдоль окружности осепараллельными валами и выходные валы, которые коаксиально, без возможности вращения, соединены с валами технологической части.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к червячно-роликовым передачам. Червячно-роликовая передача содержит червяк (1) и червячное колесо (2), в которое ввинчены винтовые стержни (3).

Изобретение относится к машиностроению, в частности к механическим передачам. Планетарная передача содержит ведущий эксцентриковый вал, выполненный сборным, два сателлита (7), неподвижное центральное зубчатое колесо (9), диски (10, 11, 12), жестко связанные друг с другом, ролики (13), установленные свободно в отверстиях сателлитов и дисков.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к механическим передачам. .

Изобретение относится к авиационному машиностроению, робототехнике и может быть использовано в приводах авиакосмической техники и других отраслях, где требуется реализовать большие моменты с наименьшими габаритами.

Изобретение относится к авиационному машиностроению, робототехнике и может быть использовано в приводах авиакосмической техники и других отраслях, где требуется реализовать большие крутящие моменты с наименьшими габаритами.

Изобретение относится к зубчатым передачам с геликоидальными лобовыми шестернями и может быть использовано в дифференциале. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве механической передачи. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при исследованиях работы зубчатых передач, преимущественно низкоскоростных.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к планетарным редукторам. Редуктор содержит ведущее зубчатое колесо (1), водило (9), неподвижное зубчатое колесо (10), основной сателлит (2) и дополнительные сателлиты (3, 4, 5). Первый (3) и второй (4) дополнительные сателлиты связаны между собой первым трехпарным шатуном (6). К третьей паре шатуна (6) присоединен второй трехпарный шатун (7), соединяющий третий дополнительный сателлит (5) с двухпарным поводком (8), входящим в шарнир с водилом планетарного редуктора. Изобретение позволяет обеспечить определенность движения и передачу мощности от ведущего звена через четыре сателлита к водилу. 1 ил.
Наверх