Планетарная передача с шариковыми промежуточными телами
Изобретение относится к механическим передачам и предназначено для передачи вращательного движения и энергии от входного выходному звену с широким диапазоном передаточных отношений. Планетарная передача с шариковыми промежуточными телами содержит два солнечных колеса, одно из которых связано с корпусом, водило, сателлит и две группы промежуточных тел-шариков, контактирующих с поверхностями зубьев, выполненных на обращенных друг к другу торцевых поверхностях солнечных колес и сателлита. Каждая группа промежуточных тел-шариков отдельно позиционируется и объединяется с помощью сепаратора, представляющего собой тонкостенный диск с отверстиями для шариков и установленного между двумя обращенными друг к другу торцевыми поверхностями солнечного колеса и сателлита. Для исключения нагрузки на сепараторе текущee множество точек полюсов зацепления в каждой паре зацеплений, составленной солнечным колесом, сателлитом и сепаратором с промежуточными телами-шариками, являющимся условным самоустанавливающимся «паразитным» колесом, совмещены, а сопряженными поверхностями зубьев на солнечных колесах и сателлите являются поверхности, соприкасающиеся с трубчатыми поверхностями, образованными сферическими поверхностями промежуточных тел-шариков в их заданных относительных движениях. Обеспечивается повышение надежности планетарной передачи. 3 ил.
Изобретение относится к механическим передачам и предназначено для передачи вращательного движения и энергии от входного выходному звену с широким диапазоном передаточных отношений и может найти применение в самых различных отраслях техники и промышленности.
Из патентной документации (US 5312306, RU 2075671, RU 2162555, US4563915) и научно-технической литературы (Лустенков М. Е. Передачи с промежуточными телами качения: определение и минимизация потерь мощности. – Могилев: Белорус. - Рос. ун-т, 2010. 274 с., Игнатищев Р.М. Синусошариковые редукторы. Минск: Вышейная школа, 1983. 240 c.) известно значительное количество передач с шариковыми промежуточными телами. В упомянутых передачах шарики могут позиционироваться с помощью сепаратора или без него за счет геометро-силовой связи. При этом сепаратор может быть как несущим, так и не несущим.
Известна планетарная передача по патенту RU 1019148, содержащая два солнечных колеса, одно из которых является неподвижным, сепаратор-водило и шарики. На сепараторе выполнены радиальные пазы, а на обращенных друг к другу торцевых поверхностях солнечных колес - замкнутые канавки. При сообщении сепаратору движения шарики, перемещаясь по пазам сепаратора и взаимодействуя с канавкой неподвижного солнечного колеса, передают движение подвижному солнечному колесу через его замкнутую канавку.
Известна также планетарная передача с шариковыми промежуточными телами по патенту US 4829851. Эта передача является наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, вследствие чего он принят нами за прототип. Передача содержит два солнечных колеса, одно из которых объединено с корпусом, сателлит, водило и промежуточные тела-шарики. На обращенных друг к другу торцевых поверхностях солнечных колес и сателлита выполнены волнообразные замкнутые канавки. Причем количество волн на обращенных друг к другу канавках отличается на два. Промежуточные тела-шарики, находясь в углублениях канавок, кинематически связывают солнечные колеса с сателлитом. Приведенное устройство работает следующим образом. При сообщении вращательного движения водилу сателлит, обкатываясь относительно неподвижного солнечного колеса, за счет взаимодействия шариков с боковыми поверхностями канавок, обращенных к друг другу, получает поступательное и вращательное движения. Далее движение сателлита передается подвижному солнечному колесу посредством взаимодействия шариков с боковыми поверхностями каналов, расположенных на сателлите и на подвижном солнечном колесе.
Упомянутая планетарная передача обладает многими достоинствами: увеличенный коэффициент перекрытия, связанный с многопарностью зацепления, большое передаточное отношение, высокий КПД. Однако наряду с положительными качествами рассмотренная передача обладает весьма существенным недостатком. Дело в том, что промежуточное тело-шарик позиционируется (удерживается) геометрической связью, представляющей пространство, образованное вогнутыми сторонами канавок. Такой вид позиционирования шарика является весьма неустойчивым, так как, во-первых, необходимо наличие усилий, а, во-вторых, пространство может иметь удлиненную форму, в котором промежуточное тело-шарик будет занимать неопределенное положение, что может привести к неблагоприятным процессам как с точки зрения передачи усилий, так и с точки зрения кинематики, а также динамических процессов.
Поставлена задача - разработать планетарную передачу с шариковыми промежуточными телами, лишенную указанных выше недостатков, с улучшенными кинематическими и динамическими характеристиками, обладающую более высокой надежностью и долговечностью.
Поставленная задача решена следующим образом. Планетарная передача с шариковыми промежуточными телами содержит два солнечных колеса, одно из которых связано с корпусом, водило, сателлит и две группы промежуточных тел-шариков, контактирующих с поверхностями зубьев, выполненных на обращенных друг к другу торцевых поверхностях солнечных колес и сателлита.
Отличительными признаками данного изобретения в сравнении с прототипом является то, что каждая группа промежуточных тел-шариков отдельно позиционируется и объединяется с помощью сепаратора, представляющего собой тонкостенный диск с отверстиями для шариков и установленного между двумя обращенными друг к другу торцевыми поверхностями солнечного колеса и сателлита, при этом для исключения нагрузки на сепараторе текущие (мгновенные) оси зацепления (множество точек полюсов зацепления) в каждой паре зацеплений, составленной солнечным колесом, сателлитом и сепаратором с промежуточными телами-шариками, являющимся условным самоустанавливающимся «паразитным» колесом, совмещены, а сопряженными поверхностями зубьев на солнечных колесах и сателлите являются поверхности, соприкасающиеся с трубчатыми поверхностями, образованными сферическими поверхностями промежуточных тел-шариков в их заданных относительных движениях.
В предложенном изобретении неопределенность положения промежуточных тел-шариков исключается. Более того, промежуточные тела-шарики могут находиться и в тех местах, где поверхности зубьев отсутствуют из-за подрезания или самопересечения и тем самым обеспечивается более надежная работа передачи. Кроме того, сепаратор разгружен, так как силы, действующие в зацеплениях, находятся в одной плоскости, проходящей через две совмещенные оси зацепления и центр промежуточного тела-шарика, поэтому геометрические размеры сепаратора могут быть минимальными.
Далее изобретение иллюстрируется на частном примере передачи фиг.1-3, на которых изображено:
- на фиг.1 - продольный разрез планетарной передачи с промежуточными телами-шариками (см. фиг.2, разрез по В-В);
- на фиг.2 - поперечный разрез планетарной передачи с промежуточными телами-шариками (см. фиг.1, разрез по А-А);
- на фиг.3 представлены аксонометрическое изображение сателлита и поверхности зубьев на торцевых поверхностях.
Планетарная передача с промежуточными телами-шариками содержит два солнечных колеса 1 (фиг.1-2), одно из которых связано с корпусом 2 (фиг.1-2); водило 3 (фиг.1, 2), установленное на подшипниках 4 (фиг.1); сателлит 5 (фиг.1-3), установленный на водиле 3, с опорным подшипником 6 (фиг.1-3); две группы промежуточных тел-шариков 7 (фиг.1-2), размещенных во впадинах зубьев 8 (фиг.1-3), выполненных на торцевых поверхностях солнечных колес 1 и сателлита 5; два сепаратора 9 (фиг.1-2), фиксирующие положения промежуточных тел-шариков 7; радиальный 10 и упорный 11 подшипники (фиг.1), воспринимающие опорные усилия от подвижного солнечного колеса 1.
Геометрические параметры передачи подобраны таким образом, чтобы в каждой паре зацеплений, составленной солнечным колесом, сателлитом и сепаратором с промежуточными телами-шариками, являющимся условным самоустанавливающимся «паразитным» колесом, оси зацепления совмещены и тем самым сепаратор освобождается от усилий в зацеплений. При этом поверхностями зубьев на солнечных колесах и сателлите являются поверхности, соприкасающиеся с трубчатыми поверхностями, образованными сферическими поверхностями промежуточных тел-шариков в их заданных относительных движениях. Передаточные отношения между звеньями равны: от неподвижного солнечного колеса к сепаратору С - 27/28, от последнего к сателлиту - 26/27, от сателлита к сепаратору D - 28/27 и от последнего к подвижному солнечному колесу - 29/28. Общее передаточное отношение от водила к подвижному солнечному колесу равно -377.
Планетарная передача с шариковыми промежуточными телами работает следующим образом.
При сообщении вращательного движения водилу 3 сателлит 5, взаимодействуя с неподвижным солнечным колесом 1 через условное самоустанавливающееся «паразитное» колесо, образованное сепаратором 9 и промежуточными телами-шариками 7, получает поступательное и вращательное движения. Далее полученное движение сателлита 5 передается подвижному солнечному колесу посредством взаимодействия со вторым условным самоустанавливающимся «паразитным» колесом.
Планетарная передача с шариковыми промежуточными телами, содержащая два солнечных колеса, одно из которых связано с корпусом, водило, сателлит и две группы промежуточных тел-шариков, контактирующих с поверхностями зубьев, выполненных на обращенных друг к другу торцевых поверхностях солнечных колес и сателлита, отличающаяся тем, что каждая группа промежуточных тел-шариков отдельно позиционируется и объединяется с помощью сепаратора, представляющего собой тонкостенный диск с отверстиями для шариков и установленного между двумя обращенными друг к другу торцевыми поверхностями солнечного колеса и сателлита, при этом для исключения нагрузки на сепараторе текущee множество точек полюсов зацепления в каждой паре зацеплений, составленной солнечным колесом, сателлитом и сепаратором с промежуточными телами-шариками, являющимся условным самоустанавливающимся «паразитным» колесом, совмещены, а сопряженными поверхностями зубьев на солнечных колесах и сателлите являются поверхности, соприкасающиеся с трубчатыми поверхностями, образованными сферическими поверхностями промежуточных тел-шариков в их заданных относительных движениях.
