Передача

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к передачам. Передача включает корпус, входной вал с генератором волн, диск с пальцами, объединенными пластинами и установленными в опорной части диска в пазах сферической формы. Имеется диск с направляющими отверстиями, колесо с внутренними зубьями, взаимодействующими с пальцами, и выходной вал. Диск с пальцами установлен в корпусе, колесо с внутренними зубьями выполнено трехвенцовым, генератор снабжен тремя внутренними контурами для передачи волнового движения пальцам. Каждый контур взаимодействует со своим рядом пальцев, установленных в пазах сферической формы и каждый ряд пальцев объединен пластинами и разнесен относительно друг друга в радиальном направлении. Пальцы каждого ряда взаимодействуют с соответствующим венцом колеса с внутренними зубьями. Количество рядов пальцев может быть больше трех. Пазы сферической формы могут быть выполнены герметичными. Достигается повышение нагрузочной способности передачи. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Техническое решение относится к области общего машиностроения и может быть использовано в электромеханических приводах оборудования, работающего в агрессивных средах, в качестве редуктора или мультипликатора с волновой передачей.

Известна цепная волновая передача (Сычев А.А. Создание и исследование волновых передач с гибким колесом в виде стандартной многорядной роликовой цепи. Автореферат. Пермь, ППИ. 1972, с. 41), включающая входной и выходной валы, гибкое колесо в виде многорядной роликовой цепи, неподвижные зубья для зацепления с роликами нескольких рядов цепи и подвижную звездочку для зацепления с остальными рядами роликов цепи, а также генератор волн в виде наружных прижимов и внутренних направляющих.

Общими признаками аналога и предлагаемого технического решения являются: входной и выходной вал, генератор волн, диск с направляющими отверстиями.

Основным недостатком известной волновой передачи является недостаточная нагрузочная способность. Генератор волн оказывает нагрузку на ряды цепи, которые имеют контакт с зубьями колеса. Со стороны звездочки, на крайний ряд цепи действует консольная нагрузка. Консольную нагрузку воспринимает валик цепи, объединяющий три ряда втулок в одну трехрядную цепь. Под действием консольной нагрузки на крайний ряд цепи со стороны звездочки выходного вала этот крайний ряд смещается относительно остальных рядов, выбирая зазоры в цепи. Валики вместе с втулками с надетыми на них роликами перекашиваются, что приводит к уменьшению пятна контакта роликов с зубьями звездочки. При этом валик изгибается.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенный признаков является передача по патенту РФ № 2730293, F16H/00, опубл. в БИ № 24, 2020 г., включающая корпус с колесом с внутренними зубьями, входной вал с установленным на нем генератором волн, выходной вал с диском, снабженным пазами, взаимодействующее с генератором волн, колесом и диском выходного вала подвижное устройство, выполненное в виде пальцев, установленных в пазах диска и объединенных пластинами с отверстиями для пальцев, выходной вал снабжен дополнительным диском с направляющими отверстиями для пальцев, пальцы установлены таким образом, что взаимодействуют с зубьями колеса и проходят через направляющие дополнительного диска выходного вала, причем, пазы для пальцев в диске, концы пальцев, взаимодействующие с диском, участки пальцев, взаимодействующие с пластинами, а также отверстия для пальцев в пластинах выполнены сферическими.

Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются: корпус, входной вал с генератором волн, диск с пальцами, пальцы объединены пластинами и установлены в опорной части диска в пазах сферической формы, диск с направляющими отверстиями, колесо с внутренними зубьями и выходной вал.

Недостатком известного устройства по патенту РФ №2730293 является недостаточная нагрузочная способность, ограниченная конструктивными особенностями устройства. Недостаточная нагрузочная способность объясняется тем, что в передаче движения от генератора к выходному валу участвует только один ряд пальцев, который взаимодействует только с одной рабочей поверхностью генератора и одним венцом колеса с внутренними зубьями. Рабочая поверхность генератора имеет выпуклую поверхность, которая входит в контакт с выпуклой (цилиндрической) поверхностью пальца. Как известно контактные напряжения при таком случае нагружения больше, чем при ситуации, когда одна из контактных поверхностей является вогнутой. Так же недостатком данной конструкции является невозможность передачи вращения в герметизированное пространство. Невозможность передачи вращения в герметизированное пространство обусловлено конструкцией, не позволяющей установить уплотняющие элементы между подвижными и неподвижными элементами передачи.

Задачей (техническим результатом) является повышение нагрузочной способности передачи и возможность передачи движения в герметизированное пространство.

Поставленная задача решается тем, что в передаче, включающей корпус, входной вал с генератором волн, диск с пальцами, объединенными пластинами и установленными в опорной части диска в пазах сферической формы, диск с направляющими отверстиями, колесо с внутренними зубьями, взаимодействующими с пальцами, и выходной вал, диск с пальцами и диск с направляющими отверстиями установлены в корпусе, генератор снабжен тремя рабочими поверхностями с внутренними профилями, образующими внутренние контуры для передачи волнового движения пальцам, колесо с внутренними зубьями установлено на выходном валу и выполнено трехвенцовым, причем венцы колеса и генератор волн расположены по разные стороны от опорной части диска с пальцами.

Установка диска с пальцами и диска с направляющими отверстиями в корпусе повышают жесткость передачи, за счет упразднения консольного нагружения, что приводит к увеличению нагрузочной способности передачи. Снабжение генератора тремя рабочими поверхностями с внутренними профилями, образующими внутренние контуры для передачи волнового движения пальцам приводит к увеличению количества участвующих в передаче движения пальцев втрое, увеличивая тем самым нагрузочную способность передачи. Так же при контакте вогнутых профилей с пальцами уменьшаются контактные напряжения в сравнение с наружным профилем, чем достигается увеличение нагрузочной способности передачи.

Выполнение колеса с внутренними зубьями на выходном валу и выполнение его трехвенцовым позволяет пальцам передавать движение выходному валу через зубья трехвенцового колеса, чем достигается увеличение нагрузочной способности передачи. При этом пальцы установлены в сферических пазах в опорной части диска в три ряда, что приводит к увеличению количества пальцев приводящее к увеличению нагрузочной способности передачи.

Расположение венцов колеса и генератора волн по разные стороны от опорной части диска с пальцами при установке уплотняющих устройств на сферические пазы в которых расположены пальцы на опорной части диска позволяет осуществить передачу в герметизированное пространство.

Целесообразно количество рядов пальцев выполнить больше трех. Такое исполнение передачи приводит к еще большему увеличению количества пальцев участвующих в передаче движения Изменением количества пальцев можно обеспечить передачу необходимого нагрузки, и увеличить нагрузочную способность передачи.

Целесообразно пазы сферической формы выполнить герметичными. Такое выполнение передачи обеспечивает возможность установки в ней уплотняющих элементов и обеспечить передачу вращения в герметизированное пространство.

Сущность устройства для передачи вращательного движения, работающего в агрессивных средах (далее - передача) поясняется примером его конструктивного исполнения и чертежами фиг. 1 - 7. На фиг. 1 - показана передача в разрезе по оси; на фиг. 2 - изображен разрез передачи, в котором показано взаимное расположение пальцев в генераторе волн; на фиг. 3 - изображен разрез передачи, в котором показано взаимное расположение пальцев и диска, с направляющими отверстиями; на фиг. 4 - изображено сечение передачи, в котором показано расположение пальцев и пазов диска с направляющими отверстиями; на фиг. 5 - изображен разрез передачи, в котором показано взаимное расположение пальцев и зубьев трехвенцового колеса; на фиг. 6 - изображен разрез передачи, в котором показано взаимное расположение пальцев объединенных пластинами; на фиг. 7 - изображен разрез передачи, в котором показаны герметизирующие детали.

Передача (фиг. 1) включает корпус, в котором соосно размещены: с одной стороны - входной вал 1 с установленным на нем генератором волн 2, с другой - выходной вал 3 с установленным на нем колесом с внутренними зубьями, причем колесо с внутренними зубьями выполнено трехвенцовым, с венцами 4, 5 и 6. В корпусе неподвижно установлен диск 7 с направляющими отверстиями 8 (фиг. 2), 9 и 10. В корпусе также неподвижно установлен диск 11 с пазами сферической формы 12, образующими опорные поверхности для пальцев 13. Пальцы 13 установлены в сферических пазах 12 в три ряда. Между собой в каждом ряду пальцы 13 объединены соответствующими пластинами 14 со сферическими отверстиями 15. Генератор волн 2 снабжен тремя рабочими поверхностями 16, 17 и 18, которые образуют внутренние контуры для передачи волнового движения соответственно каждому ряду пальцев 13. Колесо с внутренними зубьями, взаимодействует с пальцами 13 каждого ряда венцами 4, 5 и 6. Венцы 4, 5 и 6 имеют одинаковое количество зубьев. Количество пальцев 13 в каждом ряду меньше количества зубьев каждого из венцов 4, 5 и 6 колеса с внутренними зубьями на 2.

Передача (фиг. 2-6) может быть выполнена с количеством рядов пальцев 13 больше трех для уменьшения нагрузки на каждый палец 13 и повышения их износостойкости. В зависимости от типоразмера корпуса, изменением количества рядов пальцев 13 больше трех можно обеспечить передачу необходимого нагрузки, и одновременно увеличить нагрузочную способность передачи.

Передача (фиг. 7) может быть выполнена с пазами сферической формы, снабженными уплотняющими элементов 19 для обеспечения возможности передачи вращения в герметизированное пространство.

Предлагаемая передача работает следующим образом. Вращение от входного вала 1 (фиг. 1) передается установленному на нем генератору волн 2. Генератор волн 2 взаимодействует с концами пальцев 13. Пальцы 13 каждого ряда в местах, объединенных пластинами 14, совершают волновые движение, подобное движению зубчатых венцов традиционной волновой передачи с гибким колесом, выполненным в виде тонкостенного стакана, которые задаются соответственно рабочими поверхностями 16, 17 и 18 (фиг. 3) генератора 2 и формой направляющих отверстий 8, 9 и 10 диска 7 (фиг. 2). Пальцы 13 совершают пространственное вращение в сферических пазах 12 диска 11 (фиг. 4). Кроме того, пальцы 13 взаимодействуют с направляющими отверстиями 8, 9, 10 диска 7, расположенного в корпусе, а также с венцами 4, 5, 6 (фиг. 5) колеса с внутренними зубьями, расположенного на выходном валу 3. В результате чего пальцы 13 передает нагрузку выходному валу 3 в трех зонах контакта с венцами 4, 5 и 6 колеса с внутренними зубьями, что также повышает нагрузочную способность передачи. Точки, принадлежащие осям пальцев 13 в районе пластин 14 (фиг. 6), движутся по овальным кривым, относительно системы координат связанной с корпусом. Поскольку пальцы 13 установлены в сферических пазах 12 с возможностью пространственного вращения, траекториями осей пальцев относительно корпуса являются конуса с центрами, совпадающим с центрами сферических пазов 12. В результате, поверхностями направляющих отверстий 8, 9 и 10 (фиг. 2) будет огибающая поверхность последовательных положений пальцев 13, двигающихся по коническим траекториям. Точки, принадлежащие осям пальцев 13 (фиг. 1) вблизи зубчатых венцов 4, 5 и 6 (фиг. 5) движутся относительно колеса с внутренними зубьями и выходным валом 3 по некоторым циклическим кривым. В средней части пальцы 13 будучи установлены в сферических пазах 12 диска 11, движутся по окружности относительно выходного вала. Траекториями движения осей пальцев 13 в каждом соответствующем ряду являются кривые, образуемые движениями осей пальцев 13 по двум направляющим, одна из которых может быть любая из циклических кривых, а другая окружность. Профилями боковых поверхностей зубьев венцов 4, 5 и 6 (фиг. 5) колеса с внутренними зубьями будут являться огибающие последовательных положений пальцев 13 совершающих сложное движение по заданным траекториям относительно системы координат, связанной с выходным валом 3. Пальцы 13, взаимодействуя с дисками 11 и 7, образует жесткую систему и движется однозначным образом, скользя по соответствующим поверхностям направляющих отверстий 8, 9, 10 и работая как рычаг, передавая движение зубьям венцов 4, 5 и 6. Когда генератор 2 заставляет пальцы 13 перемещаться к центру передачи воздействуя на них рабочими поверхностями с внутренними профилями 16, 17 и 18 пальцы 13 воздействуют на зубья венцов 4, 5 и 6, передавая вращение на колесо с внутренними зубьями и соответственно выходному валу 3. Таким образом, вращение передается от пальцев колесу с тремя венцами, что приводит к увеличению многопарности зацепления передачи и соответственно к увеличению нагрузочной способности. Во время передачи усилия от генератора волн 2 (фиг. 1) выходному валу 3 через пальцы 13, взаимодействующие с зубьями венцов 4, 5 и 6, пластины 14 не используются, так как усилия передаются непосредственно через пальцы 13. Выход пальца 13 из зацепления с зубьями венцов 4, 5 и 6 обеспечивается за счет пластин 14, которые объединяют пальцы 13 в замкнутую цепь, совершающую волновое движение. Пластины 14 выполняют только направляющую функцию однозначного движения пальцев 13 по заданной траектории, когда пальцы 13 не передают нагрузку, во время выхода пальцев из зацепления с зубьями колеса. Поэтому неизбежные зазоры между пластинами 14 и пальцами 13 не влияют на непосредственную передачу нагрузки и, следовательно, не снижают нагрузочную способность передачи. Кроме того, повышение нагрузки не способствует увеличению этих зазоров за счет интенсивного износа.

Для обеспечения редуцирования, количество пальцев 13 в каждом ряду подвижной системы, заменяющей собой гибкое колесо, должно быть меньше количества зубьев соответствующего венца 4, 5 и 6, как и в обычной волновой передаче.

1. Передача, включающая корпус, входной вал с генератором волн, диск с пальцами, объединенными пластинами и установленными в опорной части диска в пазах сферической формы, диск с направляющими отверстиями, колесо с внутренними зубьями, взаимодействующими с пальцами, установленное на выходном валу, и выходной вал, отличающаяся тем, что диск с пальцами установлен в корпусе, колесо с внутренними зубьями выполнено трехвенцовым, генератор снабжен тремя внутренними контурами для передачи волнового движения пальцам, причем каждый контур взаимодействует со своим рядом пальцев, установленных в пазах сферической формы и каждый ряд пальцев объединен пластинами и разнесен относительно друг друга в радиальном направлении таким образом, что пальцы каждого ряда взаимодействуют с соответствующим венцом колеса с внутренними зубьями.

2. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что количество рядов пальцев может быть больше трех.

3. Передача по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что пазы сферической формы выполнены герметичными.