Планетарный редуктор



Планетарный редуктор
Планетарный редуктор
Планетарный редуктор
Планетарный редуктор

 


Владельцы патента RU 2614430:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) (RU)

Изобретение относится к приводам машин. Редуктор содержит разъемный корпус с установленным в нем выходным ступенчатым валом. На внутреннем торце максимальной диаметральной ступени выходного вала выполнено m полусферических углублений, расположенных концентрично по делительной окружности диаметром D1 с шагом t1, в которых установлены шарики диаметром d1. Ответной частью полусферы шарики входят в углубления, выполненные в количестве m+1 на внутренней ступени сателлитов, установленных на осях под углом α к оси водила. Cателлиты имеют коническую форму при значениях угла α менее 90°. Внешние ступени сателлитов имеют n углублений, расположенных концентрично по делительной окружности с шагом t2 по внешней радиальной поверхности, контактирующих с основанием корпуса, имеющим n ответных углублений, выполненных по окружности диаметром D2 внутреннего торца основания корпуса, посредством шариков диаметром d2. Водило имеет две полуторовые проточки с диаметрами торов d1 и d2, выполненные на торцевой поверхности основания водила концентрично продольной оси водила на расстояниях с диаметрами делительной окружности соответственно D1 и D2, контактирующие с установленными в углублениях неподвижного центрального колеса шариков соответственно диаметрами d1 и d2, образуя сдвоенный упорный подшипник в промежутках между сателлитами. Обеспечивается повышение нагрузочной способности и КПД редуктора. 4 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приводах машин и силовых механизмов для передачи высоких силовых нагрузок при обеспечении больших передаточных чисел.

Известны планетарные зубчатые передачи с внешним и внутренним зацеплением, содержащие два центральных колеса с подвижным внешним и неподвижным внутренним зацеплением, кинематически связанные между собой тремя сателлитами с присоединенным к осям сателлитов водилом (Иванов М.Н., Иванов В.Н. Детали машин. М.: Высшая школа, 1975. - с. 148…, 158, рис. 5.25).

К недостаткам данной передачи относится значительное трение скольжения в зубьях, наличие неравномерных зазоров в сателлитах, вследствие этого низкий КПД и небольшое передаточное отношение, равное отношению диаметров центральных колес.

Известна зубчатая передача, содержащая зубчатые колеса с впадинами и промежуточные элементы, размещенные в последних, отличающаяся тем, что с целью увеличения нагрузочной способности при одновременном сохранении габаритных размеров каждый промежуточный элемент выполнен в виде шарика с центральным отверстием, а передача снабжена стержнем, пропущенным через отверстия (SU 1173100, F16H 1/24, опубл. 15.08.1985).

Данная передача имеет низкое передаточное отношение и неуравновешена.

Известна планетарная шариковая передача, содержащая два центральных диска с расположенной между ними плавающей шайбой, свободно посаженной на эксцентрик, на обоих торцах плавающей шайбы выполнены замкнутые периодические дорожки качения, взаимодействующие посредством двух цепочек шариков с периодическими элементами на обращенных к плавающей шайбе поверхностях дисков. Периодические элементы на центральных дисках выполнены в виде лунок, в которые посажены шарики с зазорами, обеспечивающими свободное вращение шариков (RU 2253777, F16H 25/06, F16H 13/08, опубл. 10.06.2005).

Данная передача динамически неуравновешена, имеет эксцентрик, являющийся источником динамических колебаний привода в целом, а также имеет малое передаточное отношение, определяемое соотношением периодов дорожек качения, и низкую нагрузочную способность, ограниченную двумя зацеплениями шариков, передающих крутящий момент и низкий КПД из-за трения в сепараторе.

В качестве прототипа выбрана планетарная зубчатая передача (RU 2017032, F16H 1/48, опубл. 30.07.1994), которая содержит ведущий и ведомый валы, подвижное центральное колесо с внешними зубьями, неподвижное центральное колесо с внутренними зубьями и водило с тремя сателлитами. Подвижное центральное колесо с внешними зубьями выполнено составным из основного колеса, жестко соединенного с ведущим валом, и двух дополнительных колес, соосно установленных на ведущем валу с возможностью регулировки и последующего жесткого соединения с основным колесом, для взаимодействия каждого колеса с соответствующим сателлитом. Это позволяет повысить КПД и ресурс за счет обеспечения равномерности нагрузки на сателлиты путем выравнивания начальных зазоров в зацеплении передачи.

Основным недостатком прототипа является сложность регулировки зазоров в сателлитах, невысокое передаточное отношение, определяемое как отношение радиусов центральных колес, низкая нагрузочная способность, ограниченная формой пятна контакта в зацеплении. Для увеличения передаточного отношения необходимо значительно увеличивать диаметр колеса внутреннего зацепления, что приводит к резкому увеличению габаритных размеров и массы передачи.

Таким образом, задачей изобретения является повышение нагрузочной способности, передаточного отношения и КПД редуктора при одновременном повышении ресурса работы и уменьшении его габаритных размеров и исключение необходимости выравнивания начальных зазоров в передаче.

Поставленная задача решается тем, что в планетарном редукторе, содержащем установленные соосно и подвижно в опорах корпуса ведущий и ведомый валы, неподвижное центральное колесо, водило с тремя одинаковыми сателлитами, установленными на шипах водила с возможностью вращения вокруг своих осей и симметрично относительно общей продольной оси вращения валов, согласно техническому решению сателлиты выполнены двухступенчатыми с различными диаметрами ступеней, внешние ступени сателлитов выполнены с большим по отношению к внутренним ступеням диаметром и имеют n полусферических углублений, расположенных концентрично по делительной окружности с шагом t2, контактирующих с основанием корпуса, имеющим n ответных полусферических углублений, выполненных по окружности внутреннего торца неподвижного центрального колеса, посредством n шариков диаметром d2, установленных в полусферических углублениях неподвижного центрального колеса, причем внутренний конец входного вала установлен в радиальном подшипнике, расположенном в теле внутреннего торца выходного вала, а внешний конец входного вала установлен в радиальных подшипниках крышки корпуса, прикрепленной с помощью разъемного соединения к неподвижному центральному колесу, выполняющему функцию основания корпуса, на максимальной диаметральной ступени внутреннего торца выходного вала выполнено m полусферических углублений, расположенных концентрично по делительной окружности с шагом t1, с установленными в них шариками диаметром d1, которые ответной частью полусферы входят в полусферические углубления, выполненные в количестве m+1 на малой ступени двухступенчатых сателлитов, установленных посредством подшипников на сателлитных осях, расположенных под углом 120° относительно общего центра вращения и под углом α к продольной оси водила относительно входного вала, выполненного заодно с водилом, имеющим две полуторовые проточки с диаметрами торов d1 и d2, выполненные на торцевой поверхности основания водила концентрично продольной оси водила на расстояниях с диаметрами делительной окружности соответственно D1 и D2, контактирующие с установленными в полусферических углублениях неподвижного центрального колеса шариков соответственно диаметрами d1 и d2, образуя сдвоенный упорный подшипник в промежутках между сателлитами, причем сателлиты имеют коническую форму с углом конуса у обеих ступеней γ при значениях угла α менее 90°.

На фиг. 1 изображен планетарный редуктор.

На фиг. 2 показано зацепление колес для передачи крутящего момента.

На фиг. 3 в разрезе показана конструкция опоры водила.

На фиг. 4 показано водило, вид снизу.

Планетарный редуктор содержит разъемный корпус 1, состоящий из основания 3 и крышки 2, и установленный в нем посредством радиальных подшипников 4 и 5 выходной ступенчатый вал 6. На выходном внешнем конце ступенчатого вала 6 выполнены шлицы 7, а на его внутреннем торце осевое углубление 8, в котором установлены игольчатые подшипники 9. На внутреннем торце максимальной диаметральной ступени выходного вала 6 выполнено также m полусферических углублений, расположенных концентрично по делительной окружности диаметром D1 с шагом t1, в которых установлены шарики 10 диаметром d1. Ответной частью полусферы шарики 10 входят в полусферические углубления, выполненные в количестве m+1 на внутренней ступени двухступенчатых сателлитов 11, установленных посредством подшипников 12 на сателлитных осях 13, под углом α к оси 14 водила, выполненного заодно с входным валом 15, причем сателлиты имеют коническую форму при значениях угла α менее 90°. Оси сателлитов расположены под углом 120° относительно общего центра вращения, лежащего на продольной оси редуктора. Внешние ступени двухступенчатых сателлитов 11 имеют n полусферических углублений, расположенных концентрично по делительной окружности с шагом t2 по внешней радиальной поверхности 16, контактирующих с основанием корпуса 1, имеющим n ответных полусферических углублений, выполненных по окружности диаметром D2 внутреннего торца основания корпуса 1, посредством шариков 17 диаметром d2. Входной вал 15, выполненный заодно с водилом, имеет шлицевую часть 18 и опорную часть 19, на которой установлен радиальный подшипник 20, опирающийся внешним кольцом в крышку корпуса 2. Водило имеет две полуторовые проточки с диаметрами торов d1 и d2, выполненные на торцевой поверхности основания водила концентрично продольной оси водила на расстояниях с диаметрами делительной окружности соответственно D1 и D2, контактирующие с установленными в полусферических углублениях неподвижного центрального колеса шариков соответственно диаметрами d1 и d2, образуя сдвоенный упорный подшипник в промежутках между сателлитами.

Редуктор работает следующим образом.

При приведении в движение водила, выполненного заодно с входным валом 15, за счет зацепления с ним приходят в движение оси 13 всех трех двухступенчатых сателлитов 11. Во время движения двухступенчатые сателлиты 11 внешней радиальной поверхностью обкатываются по основанию корпуса 1 через шарики 17, внутренняя ступень обкатывается по торцевой поверхности выходного вала 6 через шарики 10, передавая движение на выходной вал. При этом полусферические углубления, расположенные на окружности внутренней ступени сателлитов 11, вступают в контакт с шариками 10, оказывая на них клиновое воздействие, вызывая тем самым смещение контактирующих с ними ответных полусферических углублений выходного вала 6 относительно его оси вращения на угол, определяемый по формуле: δ=-π⋅d2⋅m/Dв, где δ - угол смещения выходного вала при полном обороте входного вала, Dв - внешний диаметр внутренней ступени сателлитов. При этом шарики 10 проворачиваются в полусферических отверстиях, уменьшая трение скольжения при передаче крутящего момента.

Сателлиты при значениях угла α менее 90° имеют коническую форму с углом конуса у обеих ступеней γ.

В примере конкретного исполнения планетарного редуктора значения конструктивных параметров: m=30, n=42, d1=4 (мм), d2=3,5 (мм); D1=46,5 (мм), D2=63 (мм), t1=12°, t2=8,57°, α=80°, γ=100°.

Передаточное отношение редуктора определяется из уравнения для планетарной передачи:

где

Z1 - число полусферических углублений на внешней ступени сателлита,

Z2 - число полусферических углублений на неподвижном основании,

Z3 - число полусферических углублений на внутренней ступени сателлита,

Z4 - число полусферических углублений на внутреннем торце выходного колеса.

Подставляя соответствующие значения чисел углублений в формулу передаточного отношения, получим:

Повышение передаваемых моментов достигается тем, что в конструкции редуктора одновременно в зацеплении участвуют три сателлита, соответственно коэффициент перекрытия равен 1,5, что позволяет передавать большие крутящие моменты, чем зубчатые передачи, с многократной кратковременной перегрузкой и практически без упругих деформаций, при равных массогабаритных показателях.

Данный планетарный редуктор обладает малым моментом инерции и высоким уровнем динамичности. Так как в редукторе с высокой скоростью вращается только входной вал, имеющий незначительные массу и диаметр, и сателлиты расположены под углом 120° относительно друг друга, происходит взаимное уравновешивание и не создается момента инерции.

За счет большой жесткости кинематических звеньев планетарный редуктор имеет малый угловой люфт.

Конструкция редуктора обеспечивает абсолютное уравновешивание масс и уменьшает влияние погрешностей изготовления и монтажа, что обеспечивает малую вибрацию.

По сравнению с зубчатой передачей, при равных передаточных числах и крутящих моментах, планетарная передача с промежуточными телами качения меньше по габаритам в 2…6 раз в зависимости от типоразмера.

Планетарный редуктор обладает высокой износостойкостью передачи из-за отсутствия в ней трения скольжения.

Технический результат заключается в увеличении передаваемого крутящего момента, получении высокого передаточного числа, повышении кинематической точности, создании безлюфтового зацепления и повышении износостойкости передачи, что обеспечивает повышенный КПД и ресурс передачи.

Планетарный редуктор, содержащий установленные соосно и подвижно в опорах корпуса ведущий и ведомый валы, неподвижное центральное колесо, водило с тремя одинаковыми сателлитами, установленными на шипах водила с возможностью вращения вокруг своих осей и симметрично относительно общей продольной оси вращения валов, отличающийся тем, что сателлиты выполнены двухступенчатыми с различными диаметрами ступеней, внешние ступени сателлитов выполнены с большим по отношению к внутренним ступеням диаметром и имеют n полусферических углублений, расположенных концентрично по делительной окружности с шагом t2, контактирующих с основанием корпуса, имеющим n ответных полусферических углублений, выполненных по окружности внутреннего торца неподвижного центрального колеса, посредством n шариков диаметром d2, установленных в полусферических углублениях неподвижного центрального колеса, причем внутренний конец входного вала, выполненного заодно с водилом, установлен в радиальном подшипнике, расположенном в теле внутреннего торца выходного вала, а внешний конец входного вала установлен в радиальных подшипниках крышки корпуса, прикрепленной с помощью разъемного соединения к неподвижному центральному колесу, выполняющему функцию основания корпуса, на максимальной диаметральной ступени внутреннего торца выходного вала выполнено m полусферических углублений, расположенных концентрично по делительной окружности с шагом t1, с установленными в них шариками диаметром d1, которые ответной частью полусферы входят в полусферические углубления, выполненные в количестве m+1 на малой ступени двухступенчатых сателлитов, установленных посредством подшипников на сателлитных осях, расположенных под углом 120° относительно общего центра вращения и под углом α к продольной оси водила относительно входного вала, выполненного заодно с водилом, имеющим две полуторовые проточки с диаметрами торов d1 и d2, выполненные на торцевой поверхности основания водила концентрично продольной оси водила на расстояниях с диаметрами делительной окружности соответственно D1 и D2, контактирующие с установленными в полусферических углублениях неподвижного центрального колеса шариками соответственно диаметрами d1 и d2, образуя сдвоенный упорный подшипник в промежутках между сателлитами, причем сателлиты имеют коническую форму с углом конуса у обеих ступеней γ при значениях угла α менее 90°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к высокоточным зубчатым передачам. Зубчатая планетарная передача содержит эксцентриковое водило 1, два конических сателлита 2, два конических центральных колеса 3, выходной вал 4, связанный с дисками 5, 6, стяжки 7, ролики 8, подшипники эксцентрикового вала 9, 10, конических сателлитов 11 и выходного вала 12 и упругие элементы конических центральных колес 13, 14 и стяжек 15.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в тяжелонагруженных механических приводах. Планетарная передача содержит эксцентриковое водило (1), два узких сателлита (2) и один широкий сателлит (3) с отверстиями и бочкообразными зубьями, установленные на сферические подшипники (4), (5) и расположенные симметрично относительно плоскости, перпендикулярной главной оси передачи, центральное колесо с внутренними зубьями (6), установленное в корпусе (7) на бочкообразных роликах (8) и резиновых цилиндрах (9), пустотелые цилиндры (10), (11), (12) с запрессованными в них резиновыми вкладышами (13), (14), (15), диски (16), (17), (18) с отверстиями, жестко связанные стяжными стержнями (19) друг с другом и с тихоходным валом (20).

Изобретение относится к системе коробки передач. Коробка передач (10) состоит из первой шестерни (20), имеющей наружный зубчатый венец, ряда ведущих шестерен (80), находящихся в зацеплении с наружным зубчатым венцом первой шестерни (20), второй шестерни (30), ряда третьих шестерен (40), где каждая из третьей шестерни (40) соосно соединена с четвертой шестерней (50), имеющей наружный зубчатый венец, и пятой шестерни (60).

Изобретение относится к реечным передачам, используемым в машиностроении. В реечной зубчатой передаче, содержащей зубчатую шестерню и подвижное зубчатое звено, зубчатое звено имеет возможность поворота вокруг собственной оси.

Изобретение относится к конструкциям блоков двунаправленного механического преобразования, применяемых, в частности, в ручных инструментах. Блок содержит главный стержень, приспособление привода, содержащее связанные друг с другом средство привода и средство изменения направления поворота, и средство поворота для ввода крутящего момента, имеющее ось поворота, коаксиальную с главным стержнем, и связанное с приспособлением привода.

Изобретение относится к области военной инженерной техники и может быть использовано в качестве механизированной аппарели понтонного моста. Механизированная аппарель содержит связанные с корпусом плавсредства секции, соединённые шарнирно и снабжённые механизмом подъёма.

Изобретение относится к планетарному механизму и способу производства такого планетарного механизма. Планетарный механизм (6) для летательного аппарата (1), способного к полету в неподвижной точке, содержит солнечную шестерню (7), которая поворачивается вокруг первой оси (A) и содержит множество первых зубьев (11); неподвижное коронное зубчатое колесо (8), содержащее множество вторых зубьев (12); и по меньшей мере две планетарные шестерни (9a, 9b, 9c, 9d, 9e), каждая из которых содержит множество третьих зубьев (13).

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к зубчатым передачам. Передача пружинно-зубчатая содержит бесступичное зубчатое колесо в виде обода с пружиной и шестерню, обод бесступичного зубчатого колеса представляет собой закольцованную трубу, вокруг которой навита пружина, а роль шестерни выполняют три резьбовых ролика, образующих в совокупности с закольцованной трубой и навитой пружиной роликовинтовой механизм.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к планетарным зубчатым передачам. Передача содержит заранее заданное количество планетарных шестерен и водило с двумя стенками, на которых установлены планетарные шестерни.

Привод исполнительного механизма управления полетом (100) содержит первый двигатель (10) для обеспечения первого вращательного входа, второй двигатель (12) для обеспечения второго вращательного входа и устройство суммирования скорости (20) для соединения первого и второго вращательных входов в один вращательный выход для управления исполнительным механизмом.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве приводов автоматики изделий авиационной и ракетной техники. Электропривод содержит корпус, неподвижно закрепленные на корпусе подшипниковый щит и плату с электродвигателем с шестерней на его валу, цилиндрический зубчатый редуктор, установленный на подшипниковом щите датчик положения выходного вала и герметизирующий кожух. Корпус выполнен сборным из двух состыкованных посредством фланцевого соединения частей. На первой части корпуса установлены подшипниковый щит и электрический соединитель датчика положения выходного вала. На второй части корпуса установлен электрический соединитель электродвигателя, а плата выполнена за одно целое со второй частью корпуса. Обеспечивается повышение надежности электропривода. 1 ил.

Изобретение относится к передаточным механизмам. Исполнительный передаточный механизм (1) включает в себя комплект расположенных коаксиально центральной оси (11a) полых колес (2, 3, 4) с цилиндрическими зубчатыми венцами (2a, 3a, 4a), два эксцентрических колеса (9, 10) с зубчатыми венцами (9a, 10a) типа Бевелойд, которые находятся в зубчатом зацеплении с цилиндрическими зубчатыми венцами (2a, 3a, 4a) полых колес (2, 3, 4), и эксцентрическими осями (9b, 10b), которые наклонены по отношению к центральной оси (11a), и приводимый в движение с помощью приводного вала (200) центральный вал (11), на котором установлены эксцентрические колеса (9, 10). Комплект полых колес (2, 3, 4) содержит среднее вращающееся колесо (3) и два соседствующих, неподвижно расположенных полых колеса (2, 4). Обеспечивается улучшенное распределение нагрузки исполнительным передаточным механизмом. 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к зубчатым передачам. Жесткое колесо волновой передачи дискретного движения состоит из двух пар зубчатых секторов. В зонах контакта секторов жесткого зубчатого колеса зубья секторов волновой муфты выполнены переменной высоты hi. Одинаковые зубчатые секторы расположены диаметрально противоположно, причем одна пара секторов при зацеплении с гибким колесом образует волновую зубчатую передачу, а другая - волновую зубчатую муфту. При этом в зонах сопряжения секторов зубья секторов волновой муфты имеют переменную высоту. Переменные значения высоты hi зубьев могут быть определены математическими формулами и зависимостями. Достигается повышение долговечности передачи. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх