Передача с объемно-пространственным зацеплением-попз



Передача с объемно-пространственным зацеплением-попз

 


Владельцы патента RU 2533761:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ (RU)

Изобретение относится машиностроению. Передача с объемно-пространственным зацеплением содержит червячное колесо и взаимодействующий с ним червяк, выполненный в виде цилиндрического вала и охватывающей его витой пружины, закрепленной на этом валу в профилированных кольцах. Червячное колесо выполнено в виде полого металлического цилиндра со сквозными пазами и роликами-зубьями, которые во взаимодействии с пружинным червяком образуют объемно-пространственное зацепление. Достигается улучшение рабочих характеристик и повышение срока службы передачи. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в специальных преобразователях энергии в виде энергетических станций и агрегатов в машиностроении, на транспорте, в нефтегазовой промышленности и энергетике, в ракетной, авиационной, космической и подводной технике.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является червячная передача (RU №2049279 С1, 17.03.1992. ПОЗДНЯКОВ В.М.), которая содержит корпус, установленный в нем на подшипниках цилиндрический жесткий вал, на котором закреплена посредством колец и шпонок витая пружина, регулирование натяга которой осуществляется гайками. Вал защищен крышками. Пружина находится в зацеплении с червячным колесом, закрепленном на валу, установленном между корпусом и крышкой. Между витками пружины размещена дополнительная витая пружина.

Крутящий момент червячной передачи прототипа от вала через шпонки передается кольцам, а от них пружине и, соответственно, дополнительной пружине, которые в сборе, находясь в зацеплении с червячным колесом, передают ему вращение, затем валу и далее потребителю.

Недостатками прототипа являются:

- массивное червячное колесо имеет значительный момент инерции, что приводит к перегрузке быстроходных подшипников и снижает ресурс работы редуктора;

- достаточно низкий процент многопарного зацепления, что непосредственно влияет на величину передаваемого крутящего момента.

Требуемый технический результат изобретения - создание передачи с объемно-пространственным зацеплением, обеспечивающей передачу значительных знакопеременных крутящих моментов, малошумный, безлюфтовый и плавный, безударный, скользящий характер работы без потери информации, повышенную надежность, увеличенный до 25 лет ресурс работы и высокий КПД ≥95÷96%.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройстве для передачи крутящего момента используется круговинтовое объемно-пространственное многопарное, эластичное (пружинное) зацепление червяка, выполненного в виде пружины, закрепленной на упругом валу, и червячного колеса, в виде полого цилиндра с пазами и зубьями, изготовленными совместно с пазами червячного колеса.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена передача с объемно-пространственным зацеплением.

Передача с объемно-пространственным зацеплением (фиг.1) содержит:

1 - входной (ведущий) вал;

2, 6 - подшипники;

3 - ролики;

5 - профилированные упорные крепежные кольца пружины червяка на входном валу;

4 - пружинный червяк;

7 - выходной (ведомый) вал;

8 - червячное колесо;

9 - корпус.

Передача с объемно-пространственным зацеплением работает следующим образом: крутящий момент от источника крутящего момента через подшипники 2, 6 входного вала, профилированные крепежные упорные кольца 3, 5 и входной вал 1 передается на пружинный червяк 4, который своими бочкообразными круглыми витками входит в зацепление с пазами и роликами червячного колеса 8. С червячного колеса 8 поток мощности через ведомый вал 7 передается на нагрузку, в диапазоне значительных передаточных отношений (i≈2÷100).

Выполнение в предложенном устройстве червячного колеса в виде полого металлического цилиндра с пазами и роликами по сравнению с прототипом придают передаче новые, с более высокими потребительскими показателями свойства: способность к передаче более высоких крутящих моментов и мощностей, за счет увеличения на порядок многопарного круговинтового зацепления, при снижении металлоемкости конструкции редуктора и увеличения ресурса передачи, в результате использования зацепления пружинного червяка и червячного колеса в виде полого цилиндра с пазами и роликами 3 по периметру. Пружина червяка выполнена из высококачественной проволоки cm60C2A,50ХФА по спецтехнологии с G≥285(кг/мм2). Рекомендуемый диаметр проволоки 8÷10 мм.

Таким образом, предлагается прочный, надежный силовой редуктор с более высокими характеристиками по ресурсу, долгосрочности эксплуатации при перегрузках в экстремальных условиях и КПД ≥95÷96%, чем у прототипа.

Большинство зубчатых зацеплений, уже более 3-х столетий, обладают ударным характером работы с понижением контактной прочности, который в результате приводит к деформации и разрушению передачи [9] стр.74, 83; [10] стр.93, 163. Лишь относительно недавно русскими инженерами и учеными разработано и реализовано зубчатое зацепление Новикова [6, 7], в контактном зацеплении которого образуется толстый гидродинамический масляный слой, снижаются ударность в зацеплении и потери на трение, уменьшается износ [10], стр.158. Контактная прочность у передач Новикова в 1,7 раза выше, чем у эвольвентных передач.

Особенность конструкции ПОПЗ заключается в том, что зубья червячного колеса имеют скользящий характер зацепления, из-за наклона витков пружинного червяка в 5°-10°. Зубчатое зацепление изобретения и подробный анализ его режимов работы позволил сделать вывод, что расчет оптимального углового зацепления между пружинным червяком и червячным колесом позволит использовать ПОПЗ как в редукторах, так и в мультипликаторах. Наши подробные исследования планетарно-циклоидальных редукторов показывают, что при определенных условиях в них нарушается контактная прочность из-за условий ударного характера их работы, особенно при малой разности в зубьях их смежных шестерен, равной в один-два зуба. В этих условиях часть зубьев одной из шестерен разрушаются даже в условиях замены их на прочные стандартные подшипники. Как вариант, для дальнейших исследований и внедрения предлагается лопастная червячная передача с объемно-пространственным зацеплением, которая выполнена по оригинальной новой конструкции червяка и червячного колеса. Червяк представлен в виде профилированных лопастей пружинного червяка, а червячное колесо выполнено в виде лопастного червячного колеса. Новизна и полезность такого варианта состоит в том, что пружина червяка, выполненная в виде винтовой лопасти, изготовлена винтовой навивкой ленточной пружины из стали 50×ФА или бронзы Бр ОФ 6,5-0,15. Аналогично выполнены и лопасти червячного колеса. В результате использования лопастной конструкции как самого червяка, так и червячного колеса увеличивается степень ее объемно-пространственного зацепления со значительным повышением механических и энергетических характеристик: долговечности, надежности, ресурса работы в долговременных экстремальных условиях эксплуатации. В таких условиях работы необходима смазка передачи ПОПЗ. В длительно работающих комплексах необходима масляная ванна, специальная смазка касторовым маслом с графитом, повышающим КПД пружинного червяка. Лопасти также могут быть покрыты защитным кадмиевым покрытием.

Оптимальное расположение масс передачи ПОПЗ оптимизирует кинематику и динамику, совершенствуя перспективную эластичную механику. При этом передача ПОПЗ совместно с аппаратурой наблюдения и слежения позволяет обнаруживать и отслеживать «шумные» космические объекты и подводные лодки, айсберги, НЛО и т.п. То есть в этих условиях данная система является самоопределяющейся и самоорганизующейся [4] стр.1165, 1357.

Простота и экономичность конструкции ПОПЗ допускает ее резервирование и дублирование при изготовлении ее из высокопрочных материалов, с переключением передач, при необходимости, с режима суммирования на режим распределения энергетических потоков, например на силовые органы вертолетов и других военных объектов.

Испытания опытных образцов изобретения ново и полезно при замене жесткого входного вала прототипа, аналогов на гибкий прочный пружинный вал, выполненный из пружины червяка, т.е. упругий пружинный вал, что увеличивает взаимное зацепление пружины (червяка) с роликами червячного колеса, т.е. увеличивается объемно-пространственное их зацепление по окружности до 120° и возрастают энергомеханические характеристики передачи, при ее более простой и экономичной конструкции. При этом пружина (гибкий пружинный червяк) строго ориентирован в корпусе подшипниками и ребрами корпуса, и вращение от электродвигателя и с передаточным отношением i = z K z r = 36 1 = 36 (образца) передает на замедленное, усиленное вращение червячного колеса и на нагрузку. Расчеты подтверждают, что круговое стальное многопарное зацепление пружинного червяка (пружины) и червячного колеса с антифрикционным покрытием и смазкой позволяют повысить их передаточное отношение до i≥100, передаваемую энергию с КПД=95%-96%.

Источники информации

1. Поздняков В.М. Червячная передача. Патент RU №2049279 С1, 17.03.1992.

2. Советский энциклопедический словарь. Гл. ред. A.M. Прохоров. М., Совет. энциклопедия, 1987 г., с.915, 933, 1165, 1475.

3. Политехнический словарь. Гл. ред. И.И. Артоболевский. М., Совет. энциклопедия, 1977 г., с.268, 295, 323, 330, 437, 552.

4. Николис Г., Пригожий И. Самоорганизация в неравновесных системах, перев. с англ. М., 1979 г.

5. Кириллов Ю.Ф., Яковлев А.Ф. и др. Электропривод с редуктором повышенной эффективности (варианты), патент 1Ш 2312 260 С2 от 10.12.2007 г.

6. Акад Благонравов А.А. «Преимущества огромны», статья в газете «Правда» от 21.03.1960 г.

7. Лобастов В.К. Теория расчета и проектирования циклоидальных механизмов. М., 1978 г.

8. Яковлев А.Ф., Захаров В.Л., Волохов В.П. Патент №2452883 С2 РФ, Многофункциональный комплекс электроприводов на базе планетарного циклоидального редуктора - МКЭ ПЦР. Заявка 2008146825/11 от 27.11.2008 г. Опубл. 10.06.2010. Бюл. №16.

9. Копнов В.А., Никитин Е.Н. Сопротивление материалов. М., 1982 г., с.74,83, 106,139,142,143.

10. Иосилевич Г.Б., Строганов Г.Б., Маслов Г.С. Прикладная механика. М. "Высшая школа", 1989 г., с.12, 93, 113, 143, 145, 158, 159, 163, 263, 267, 316.

1. Передача с объемно-пространственным зацеплением (ПОПЗ), содержащая червячное колесо и взаимодействующий с ним червяк, выполненный в виде цилиндрического вала и охватывающей его витой пружины, закрепленной на этом валу в профилированных кольцах, отличающаяся тем, что червячное колесо выполнено в виде полого металлического цилиндра со сквозными пазами и роликами-зубьями, которые во взаимодействии с пружинным червяком образуют объемно-пространственное зацепление с более высокими механическими и энергетическими характеристиками при передаче значительных моментов и мощности.

2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что при перегрузках и длительной эксплуатации конструкции червячной передачи в агрессивных средах для смазки ее используется масло, а пружинный червяк смазывается касторовым маслом с графитом для повышения КПД пружинного взаимодействия его с роликами червячного колеса; передаточное отношение от ведущего или ведомого вала на выходной вал выполнено регулируемым и в конкретных условиях эксплуатации может работать как в редукторном, так и в мультипликаторном режимах; таким образом в определенных условиях эксплуатации ведущим валом передачи является вал пружинного редуктора или вал червячного колеса.

3. Передача по п.1, отличающаяся тем, что для реализации червячной передачей более высоких силовых моментов, мощностей, ресурса и долговечности в экстремальных условиях, повышения контактной прочности пружина червяка выполнена в виде лопастной пружины, изготовленной винтовой навивкой ленточной пружины из стали марки 50×ФА или бронзы марки БрОФ 6,5-0,15; аналогично выполняются лопасти червячного колеса, причем углы витков винтовой пружины и лопастей червячного колеса рассчитываются так, чтобы передача могла работать при переключении как в редукторном, так и мультипликаторном режимах.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электромеханическим усилителям тормозного привода. Электромеханический усилитель тормозного привода, предназначенный для передачи мускульного усилия, прикладываемого водителем, и собственного дополнительного усилия в качестве приводного усилия на поршень главного тормозного цилиндра имеет электродвигатель и приводимый им в действие передаточный механизм.

Изобретение относится к многоступенчатым планетарным механизмам, используемым в автомобилестроении, в частности для открытия и закрытия крышек багажника автомобилей.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования работы реальных зубчатых передач на их роликовых аналогах. Модель зубчатой передачи содержит пару сопряженных цилиндрических роликов 1 и 2, расположенных вертикально и установленных с возможностью вращения в корпусе 5 машины трения.

Изобретение относится к конструкции средств высокой проходимости и может быть использовано в транспортном машиностроении. Движитель транспортного средства включает приводную ступицу с установленными на ней и связанными между собой боковым и опорным ободами.

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к механическим передачам. Планетарная передача содержит ведущее эксцентриковое водило (1), два сателлита с внешними зубьями и отверстиями на ободах (2), неподвижное центральное колесо с внутренними зубьями (3), ведомый вал (4), жестко связанные с ведомым валом посредством стяжек (7) щеки (5, 6) с отверстиями и установленные свободно в отверстиях щек (5, 6) и ободов сателлитов (2) ролики (8).

Изобретение относится к машиностроению, в частности к приводной технике. Маслоподъемники доставки масла к узлам планетарно-цевочного редуктора располагают в радиально расположенных продольных отверстиях (15, 16) вращающихся пальцев (14) механизма параллельных кривошипов.

Изобретение относится к транспортной технике и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, в приводах запорной арматуры, в лебедках буровых установок, в колесных и/или бортовых редукторах тракторов, экскаваторов, роботах для пожаротушения.

Изобретение относится к планетарной передаче с защитой от проворота. Планетарная передача содержит солнечное колесо и по меньшей мере одну планетарную шестерню, обращающуюся в корпусе (1) передачи с внутренним зубчатым венцом (2).

Изобретение относится к малогабаритным специализированным приводным механизмам с большим передаточным отношением, высоким моментом на выходном валу и может быть использовано в качестве приводов панелей солнечных элементов, антенн и штанг специального оборудования космических летательных аппаратов, в самолетостроении и судостроении глиссирующих судов, а также в станкостроении при создании приводов станков с ЧПУ, роботизированных комплексов и высокомоментного ручного электроинструмента.

Изобретение относится к станкостроению, транспортному и дорожно-строительному машиностроению и может быть использовано в трансмиссии с червячными передачами. Червячная цилиндрическая передача имеет нестандартные параметры исходного и производящего контура, которые позволяют обеспечивать трехпарный контакт витков червяка и зубьев червячного колеса в реальном зацеплении.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к приводной технике. Двухступенчатый планетарно-цевочный редуктор содержит входную (2) и выходную (1) передачи. Роль осей входной многопоточной планетарной передачи (2) с внешним зацеплением выполняют выходящие за пределы выходной планетарно-цевочной передачи (1) пальцы (16) механизма параллельных кривошипов. Изобретение обеспечивает большой диапазон передаточных отношений и имеет простую конструкцию. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к приводной технике. Двухступенчатый планетарно-цевочный редуктор имеет входную (2) и выходную (1)ступени, выполненные в виде планетарно-цевочных передач. Роль цевок входной ступени выполняют выходящие за пределы выходной ступени пальцы (16) механизма параллельных кривошипов. Изобретение обеспечивает большой диапазон передаточных отношений и имеет простую конструкцию. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к механическим зубчатым передачам эксцентрикового типа и может быть использовано в машиностроении при проектировании и эксплуатации редукторов и механизмов. Планетарный механизм содержит два центральных колеса (a, b) с внешними и внутренними зубьями, водило(Н) и сателлиты разных диаметров. Предложена формула для расчета диаметра каждого из сателлитов. Изобретение направлено на повышение точности распределения равномерной нагрузки по зубьям сателлитов, на повышение точности сборки, на повышение надежности зацепления колес и сателлитов и на повышение надежности работы механизма. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромеханических приводах, в приборостроении, в средствах автоматизации для различных технологических линий. Мотор-редуктор содержит корпус (1) с зубчатым колесом (2) и индукционными катушками (10), каждая из которых имеет подвижный сердечник (11). Промежуточное зубчатое колесо (3) с зубчатыми венцами (4, 5) закреплено с возможностью прецессионного движения на вспомогательной оси (7), расположенной одним концом в корпусе (2), а другим - в расточке выходного вала (9). Индукционные катушки (10) размещены по окружности в периферийной части прецессирующего зубчатого колеса (3) с зазором между торцом индукционной катушки и плоской поверхностью прецессирующего колеса. Сердечник (11) выполнен выступающим за торец индукционной катушки (10) и в выдвитутом положении прижат к плоской поверхности прецессирующего зубчатого колеса. Зубчатые венцы всех зубчатых колес снабжены торцовыми зубьями. Приведены варианты мотор-редуктора с неподвижным сердечником, индукционными катушками и ферромагнитными накладками и мотор-редуктора с постоянными магнитами и индукционными катушками. Изобретение направлено на создание новой конструкции электрической машины, в которой сочетаются преимущества торцевого электродвигателя и планетарной прецессионной передачи. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к механизмам, обеспечивающим орбитальное движение дисков (колеса) редуктора, и может применяться в качестве механизма, преобразующего вращательное движение в возвратно-поступательное. Планетарный механизм содержит входную шестерню (1), наружное кольцо (2) и сателлиты (4, 5) разного диаметра, снабженные зубчатыми венцами. Наружное кольцо (2) снабжено механизмом, предотвращающим его свободное вращение вокруг собственной оси, для чего оно шарнирно соединено с ползуном (7) в продольной прорези (8). Все сателлиты (4 и 5) посажены на одно свободное водило (6) таким образом, что сателлит большего размера (4) находится в одновременном зацеплении с шестерней (1) и наружным кольцом (2) и выполнен размером, обеспечивающим эксцентричное смещение наружного кольца (2) относительно центральной оси. Сателлиты меньшего размера (5) зацепляются только с наружным кольцом (2). Изобретение позволяет исключить влияние условий сборки на работу механизма, расширить диапазон возможных размеров эксцентриситета и увеличить нагрузочную способность планетарного механизма. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к приводу регулировки для регулировочных устройств автомобильного сиденья. Привод регулировки для регулировочного устройства автомобильного сиденья содержит приводной двигатель, двухступенчатый понижающий редуктор и корпус для установки приводного двигателя и крепления двухступенчатого понижающего редуктора в оболочке корпуса, закрывающейся крышкой корпуса. Сцепление (43) соединено со второй шестерней (42) первой понижающей передачи (4). Сцепление (43) может входить в зацепление с первой шестерней (62) второй понижающей передачи (6, 7), которая размещается в предварительно монтируемой группе (5) между крышкой корпуса (3) и защитным диском (8, 8', 9), соединенным с крышкой корпуса (3), и подпирается в осевом направлении. Предварительно монтируемая группа (5) может соединяться с оболочкой корпуса (2) и образовывать целостный конструктивный узел. Достигается создание привода регулировки с хорошим сопротивлением удару при столкновении и простой, экономичной комбинацией различных ступеней понижающего редуктора. 24 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к планетарным редукторам. Трехсателлитный планетарный редуктор содержит входное зубчатое колесо, три сателлита (2, 3, 4), первый трехпарный шатун (5), второй трехпарный шатун (6), водило и неподвижное зубчатое колесо (8). Первый (2) и второй (3) сателлиты связанны между собой первым трехпарным шатуном (5), к третьей паре которого присоединятся второй трехпарный шатун (6), соединяющий третий сателлит (4) с двухпарным поводком (7) (водилом), входящим в шарнир планетарного механизма. Изобретение направлено на обеспечение определенности движения и передачи мощности от входного звена к водилу через три сателлита. 1 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям трансмиссий вертолетов. Редуктор вертолета содержит корпус, в котором размещены конические зубчатые колеса, связанные с валами несущих винтов вертолета, коническая шестерня, образующая зацепления с вышеуказанными коническими зубчатыми колесами валов винтов и связанная с валом, установленным на конических подшипниках качения и с размещенным на этом валу зубчатым колесом. Внутренние кольца конических подшипников зафиксированы в осевом направлении относительно вала, а наружные кольца поставлены с упором в заплечики корпуса и втулки по схеме «в растяжку». Внешнее кольцо подшипника, установленное рядом с зубчатым венцом конической шестерни, имеет возможность жесткого контакта с заплечиком корпуса, а внешнее кольцо другого подшипника - возможность опоры на внутренний заплечик втулки. Последняя размещена в отверстии корпуса, имеющем паз для взаимодействия со шпонкой, связанной с поверхностью названной втулки. Поверхность втулки выходит за пределы корпуса своей наружной резьбой, сопряженной с резьбой гайки. Торец гайки имеет возможность контакта с корпусом редуктора снаружи. Гайка выполнена в виде глухого стакана с пазами, в одном из которых размещен зуб фиксатора, закрепленного на корпусе редуктора вертолета. Достигается повышение надежности и ремонтопригодности редуктора. 2 ил.

Изобретение относится к вооружению и может быть использовано в многоствольных гранатометах. Многоствольный гранатомет (МГ) содержит основание с отверстием, рисками, опорным устройством и поворотной опорой с блоком стволов и рисками, привод опоры с самотормозящейся червячной передачей, коренную шестерню в зацеплении с зубчатым ободом на поворотной опоре, вал с хвостовиком для червячного колеса и коренной шестерни, датчик угла поворота в виде переменного резистора на корпусе привода и с шестерней с отверстием, регулируемую вращающуюся шестерню центральную, фиксатор с соосным отверстием для болта. Изобретение позволяет упростить управление, сборку и эксплуатацию МГ. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к космической технике, и может быть использовано при проектировании систем раскрытия конструкций космических аппаратов. Привод раскрытия содержит корпус с установленными в нем зубчатым редуктором и электродвигателем. В качестве электродвигателя применены два коллекторных электродвигателя постоянного тока, определяющие скорость вращения или торможения привода. В кинематическую цепь каждого электродвигателя включены инерционные муфты, а часть редуктора до инерционных муфт имеет передаточное отношение не более 10000. Достигается повышение надежности устройства. 1 ил.
Наверх