РЕДУКТОР Российский патент 1994 года по МПК F16H1/22 

Изобретение относится к редуктору, содержащему корпус, два равнонаправленных выходных вала с параллельными осями и рабочими органами на одноименных концах, ведущие и ведомые шестеренки одинакового размера и находящиеся с ними в зацеплении промежуточные шестерни с внутренним и внешним зацеплением.

Известен редуктор как часть устройства с одним или несколькими червяками, в частности штранг-пресса [1], у которого предусмотрены коаксиально расположенное в полном колесе промежуточное колесо и всего четыре одинаковых по размеру шестерни, которые находятся в зацеплении, с одной стороны с внутренним зацеплением полого колеса, с другой стороны - с внешним зубчатым зацеплением. Две из четырех шестерен работают как ведомые шестерни, а две - как ведущие. Обе ведущие шестерни, имеющие между собой большее расстояние, чем обе ведомые шестерни, расположены приблизительно радиально напротив ведомых шестерен, которые служат для привода равнонаправленных сдвоенных червяков и соответственно этому расположены рядом друг с другом. Известный редуктор с четырьмя шестернями нуждается в контрприводе для разветвления мощности или разветвлении крутящего момента на обе ведущие шестерни.

Известен редуктор экструдера [2], подобный выше рассмотренному, промежуточное колесо которого находится в зацеплении только с приводной шестерней, названной центральной шестерней, и внутренним зацеплением полого колеса. Центральная шестерня находится в зацеплении с ведомой шестерней, которая также находится в зацеплении с внутренним зацеплением полого колеса. Средние оси всех зубчатых колес и шестерен лежат в одной плоскости вдоль диаметра полого колеса. Центральная шестерня расположена на проходящем входном и выходном валу и имеет такой же диаметр, что и ведомая шестерня, а диаметр промежуточного колеса в два раза больше диаметра шестерни и в два раза меньше диаметра полого колеса. Так как центральная и ведомая шестерни находятся в зацеплении друг с другом, известным редуктором могут приводиться в действие только экструдеры с встречно движущимися сдвоенными червяками.

Известен редуктор для шнеков, вращающихся в противоположных направлениях. В этом редукторе предусмотрена промежуточная шестерня, которая больше шестерни первого приводного вала и больше шестерни первого выходного вала. Промежуточная шестерня полая.

Цель изобретения - создать редуктор для машин с двумя вращающимися валами, в частности для двухшнековых экструдеров с высокой производительностью и высоким давлением на выходе (разгрузки), расширение кинематических возможностей за счет обеспечения синфазности вращения обоих валов или шнеков.

Эта цель у редуктора, указанного выше, достигается за тот счет, что шестерни установлены на выходных валах, выходной вал с ведущей шестеренкой с приводным хвостовиком на конце, противолежащем концу с рабочим органом, выполнен так, что он одновременно представляет собой приводной вал, и расстояние между валами по окружности промежуточных шестерен выбрано равным заданному расстоянию между рабочими органами.

Благодаря тому, что введение крутящего момента происходит с помощью единственного входного вала и одна шестерня является передающей крутящий момент, а другая - принимающей от предварительного разветвления мощности с отдельным разветвляющим крутящий момент редуктором можно отказаться, т.к. редуктор несмотря на более простую компоновку, имеет дополнительно функцию распределительной коробки крутящего момента, а не только лишь функцию редуктора передачи крутящего момента.

В предпочтительном примере выполнения изобретения шестерни вдоль осей валов расположены со взаимным смещением, или взаимное сцепление (утопание при вхождении) оказывается возможным за счет того, что шестерни выполнены различной ширины, в шестерне с большей шириной выполнена кольцевая выемка, а шестерня с меньшей шириной размещена в выемке шестерни с большей шириной. Таким образом достигается, что винтообразности шнековых валов одинаковы и расстояние (промежуток) между шнеками экструдера может выдерживаться малым. Чтобы полностью исключить влияние допусков изготовления на качество распределения крутящего момента и таким образом на нагрузку на зубья и их износ, редуктор имеет сепаратор, промежуточные шестерни расположены в сепараторе, а сепаратор в корпусе установлен с возможностью относительного смещения. При таком расположении быть может имеющиеся производственные допуски четырех участвующих зубчатых колес компенсируются тем, что сепаратор автоматически приводит себя в положение, при котором гарантировано равномерное разветвление крутящего момента на соответственно четверть полного крутящего момента. В этом случае нагрузка и износ зубчатых колес оптимально невелики. Так как силы реакции полого зубчатого колеса и промежуточной шестерни одинаковы по величине, но противоположно направлены, они уравновешиваются в сепараторе. Сам по себе свободно вращающийся сепаратор посредством ограничителя относительного смещения сепаратора в корпусе удерживается в определенном положении, чтобы он не набегал на один из двух валов, для которых в сепараторе предусмотрены отверстия. Ограничитель, также называемый предохранителем против проворачивания, должен воспринимать всего лишь половину силы, которая является результирующей из различных сопротивлений качения подшипников полой шестерни и промежуточной шестерни. Эта сила весьма мала. Вторая половина этой силы через ведущую и ведомую шестеренки передается на их радиальные подшипники, за счет чего они имеют малую, но направленную нагрузку, что является преимуществом с точки зрения срока службы.

В следующем примере выполнения изобретения предусмотрено, что ограничитель выполнен в виде закрепленного в корпусе штифта, в сепараторе выполнена выемка, а соответствующий участок штифта размещен в выемке с задором. Чтобы достичь на стороне червяка совпадения винтообразности обоих выходных валов, можно на участке вала, противолежащем шестерне другого вала, выполнить цилиндрический соосный выступ (утолщение вала). Диаметр и длина цилиндрического соосного выступа при этом должны быть выбраны так, чтобы компенсировалось осевое смещение введения крутящего момента.

На фиг. 1 показана кинематическая схема редуктора, поперечное сечение; на фиг.2 - кинематическая схема редуктора с увеличенными диаметрами шестерни при неизменном расстоянии между выходными валами; на фиг.3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг.4 - то же (полое колесо и промежуточное колеса редуктора установлены в расположенном плавающем сепараторе по отношению к корпусу редуктора).

Редуктор распределения крутящего момента может применяться как разветвляющий крутящий момент редуктор-экструдера с двумя вращающимися в одинаковом направлении валами, например в двухчервячных экструдерах. Редуктор может использоваться также и для других равнонаправленных двухвальных машин с небольшим расстоянием между валами. Редуктор позволяет разветвление крутящего момента с одного на два вала, в частности возможно разделение крутящего момента привода на два вала червяка экструдера.

Входной вал 1 редуктора (фиг.1) связан с ведущей шестерней 4, посредством которой происходит введение крутящего момента в редуктор. На противоположной входному валу 1 стороне ведущей шестерни 4 находится первый выходной вал 2. Входной вал 1 и первый выходной вал 2 могут быть выполнены как проходящий вал, на котором прочно на кручение расположена ведущая шестерня 4. Ведущая шестерня 4 находится в зацеплении со свободно вращающимся промежуточным колесом 5 с внутренним зацеплением и расположенным концентрично промежуточному колесу 5 свободно вращающимся полым колесом 6 с внутренним зацеплением. В плоскости, установленной ведущей шестерней 4, промежуточным колесом 5 и полным колесом 6, на боковом расстоянии от ведущей шестерни 4, которое соответствует расстоянию между валами экструдера, находится ведомая шестерня 7, диаметр и число зубьев которой соответствует диаметру и числу зубьев ведущей шестерни 4. Ведомая шестерня 7 расположена прочно на кручение на втором выходном валу 3, который так же, как и первый выходной вал, лежит, например, ниже плоскости бумаги, а входной вал 1 выступает из плоскости бумаги. Если выходные валы 2 и 3, на которых расположены шестерни 4 и 7, замедляются экструдером, и посредством связанного с ведущей шестерней 4 входного вала 1 вводится крутящий момент, у редуктора разделение крутящего момента происходит таким образом, что половина введенного крутящего момента отводится непосредственно через проходящий входной вал 1 и первый выходной вал 2. От оставшегося частичного крутящего момента одна половина передается с ведущей шестерни 4 на полое колесо 6, а вторая половина - с ведущей шестерни 4 на промежуточное колесо 5. Зацепление зубьев передает в каждом случае четверть общего крутящего момента. Стрелки (фиг.1 и 2) показывают направления вращения зубчатых колес. Промежуточное колесо 5 и полое колесо 6 передают в каждом случае четверть крутящего момента на ведомую шестерню 7, вследствие чего она при происшедшем с помощью двойного зацепления зубьев двойном введении момента в целом получает половину крутящего момента, введенного через входной вал 1 в редуктор. Шестерни 4 и 7, не смещены аксиально, а расположены в той же плоскости. Для достижения нормальных усилий на боковой поверхности зуба целесообразно выполнить шестерни 4 и 7 при заданном расстоянии между выходными валами 2 и 3 как можно большими. Это может достигаться (фиг.2 и 3) посредством взаимного вхождения ведущей шестерни 4 и ведомой шестерни 7. При заданных нормальных усилиях на зубе это расположение позволяет повысить передаваемый момент. Взаимное вхождение шестерен 4 и 7 происходит проще всего посредством взаимного аксиального смещения (фиг. 3) ведущей шестерни 4 и выходного вала 7. Другая, не изображенная на чертеже возможность заключается в том, чтобы снабдить одну из шестерен 4 и 7 кольцевой выемкой, которая создает свободное пространство для другой шестерни 4 и 7 для вхождения.

На фиг.2 и 3 показано расположение, при котором обе шестерни 4 и 7 смещены аксиально. Аксиальная длина шестерен 4 и 7 приблизительно в два раза меньше аксиальной длины промежуточного колеса 5 и полого колеса 6. За счет смещенного расположения промежуточное колесо 5 и полое колесо 6 изнашиваются в два раза меньше по сравнению с расположением в одной плоскости. Это имеет то преимущество, что оба входных вала 2 и 3 в ходе эксплуатации скручиваются относительно друг друга менее сильно от их первоначального положения. Следствием такого изменения за счет износа является сокращение расстояния между профилями, между червяками экструдера с уменьшенной опасностью взаимного контакта.

Крутящий момент редуктора имеет корпус 28 с первой половиной корпуса 9 и второй половиной корпуса 10. Входной вал 1 выступает справа из корпуса 28 и передает показанный стрелкой 11 крутящий момент на направленные влево выходные валы 2 и 3 с показанным стрелками 12 и 13 крутящим моментом, который в каждом случае в два раза меньше введенного крутящего момента. Выходные валы 2 и 3 являются равнонаправленными и вращаются в одинаковом направлении с входным валом 1. Входной вал 1 установлен в упорном подшипнике 14 для приема осевых усилий первого вала червяка экструдера. В предпочтительном примере выполнения входной вал 1 имеет диаметр, составляющий приблизительно 1,26 - кратное диаметра выходного вала 2. В половинах корпуса 9 и 10 находятся для проходящего входного вала 1 с выходным валом 2 видимые на чертеже радиальные подшипники 15 и 16, при которых, как при радиальных подшипниках 17 и 18 для второго выходного вала 3 и радиальных подшипниках 19 и 20 для промежуточного колеса 5, речь может идти об обычных, некорригированных радиальных подшипниках. Установка на опоры полого колеса 6 с помощью радиального подшипника 21 также не представляет проблемы. Из-за смещенных на 180^о снятия, принятия момента на шестернях 4 и 7 и общей оси вращения промежуточного колеса 5 и полого колеса 6 нейтрализуются силы реакции на ведущую шестерню 4, точно так же, как силы реакции на ведомую шестерню 7. Это означает, что обе эти зубчатые шестерни свободны от прогибов, а их радиальные опоры от усилий. Поэтому они практически не нагружены.

На фиг.3 слева рядом с ведущей шестерней 4 виден участок вала 22, утолщенный вследствие своего большего диаметра. Таким образом, можно достичь со стороны червяка равенства винтообразности, если диаметр участка вала 22 и его длина выбираются так, что осевое смещение введения крутящего момента компенсируется вследствие осевого смещения между шестернями 4 и 7. В левой или второй половине корпуса 10 предусмотрены отверстия в частности проходное отверстие 23, через которое проходят выходные валы 2 и 3, связанные с валами червяков экструдера. Второй выходной вал 3 заканчивается на обращенной от экструдера стороне в упорном подшипнике 24, выполненном в виде ступенчатого упорного подшипника с небольшим диаметром. Диаметр свободно вращающегося вала 25 промежуточного колеса 5 большой, так что прогибом промежуточного колеса 5 можно пренебречь и могут применяться стандартные некорригированные радиальные подшипники 19 и 20. Тем более полое колесо 6 может выполняться большим, так что его прогибом можно практически пренебречь. Установка на опоры посредством радиального подшипника 21 полого колеса 6 уже из-за своей величины не представляет проблемы.

На фиг.4 показан особенно предпочтительный пример выполнения редуктора, который позволяет исключить влияние производственных допусков. Корпус 36 редуктора из двух частей имеет полость 29 для приема сепаратора 32, состоящего из первой детали 30 и второй детали 31. В сепараторе 32 расположен радиальный подшипник 21 для вращающегося полого колеса 6, закрепленного в корпусе 28 (фиг.3). Опертый в корпусе 28 радиальный подшипник 20 для промежуточного колеса 5 также расположен в сепараторе 32. На этом основании промежуточное колесо 5 и полое колесо 6 образуют вместе с сепаратором 32 конструктивную единицу, направленную через шестерни 4 и 7 подвижно в полости 29 корпуса 36 редуктора. Сепаратор 32 фиксируется лишь ограничителем 33 от совместного вращения. Возможно имеющиеся производственные допуски (допуски изобретения) четырех участвовавших зубчатых колес компенсируются тем, что сепаратор 32 автоматически приводится в положение, гарантирующее равномерное разветвление крутящего момента на соответственно четверть крутящего момента на боковых сторонах зуба. Таким образом, износ и нагрузка соответствующих зубчатых колес оптимально невелики. С помощью схемы усилий можно показать, что силы реакции отводятся от полого колеса 6 и промежуточного колеса 5 в сепаратор 32 и нейтрализуются там из-за одинаковой величины, но противоположного направления. Ограничитель 33, например штифт, удерживает сам по себе свободно вращающийся сепаратор 32 в определенном положении, чтобы край двух сквозных отверстий 34 и 35 не набегал на один из валов 1, 2 и 3. Ограничитель 33 должен принимать лишь половину усилия, следующего из различного сопротивления качению радиальных подшипников 19 и 20 с одной стороны и радиального подшипника 21 - с другой. Но это усилие очень мало, и вторая половина этого усилия принимается через обе шестерни 4 и 7 на их радиальной опоре 15, 16, 17 и 18 благодаря чему они имеют небольшую, но направленную нагрузку, что, однако, выгодно для их срока службы.

Как явствует из сравнения фиг.3 и 4, оба редуктора совпадали в признаках, не касающихся сепаратора 32. Корпус 36, будучи соосным сквозным отверстиям 34 и 35, имеет отверстие 23, а также выемки для упорных подшипников 14 и 24 и радиальных подшипников 15, 16, 17 и 18.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к редукторам. Цель изобретения - расширение кинематических возможностей за счет обеспечения однонаправленного вращения выходных валов. В редукторе, содержащем корпус, два равнонаправленных выходных вала с параллельными осями и рабочими органами на одновременных концах, одинаковые по размеру ведущую и ведомую шестерни, зацепляющиеся с ними промежуточные зубчатые колеса с внутренним и внешним зацеплением, устанавливают шестерни на выходных валах. Выходной вал с ведущей шестерней выполняют с приводным хвостовиком на противоположном рабочему органу конце так, что он является одновременно входным. Расстояние между валами в окружном направлении промежуточных зубчатых колес выбирают равным заданному расстоянию между рабочими органами. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. РЕДУКТОР, содержащий корпус, два равнонаправленных выходных вала с параллельными осями и рабочими органами на одноименных концах, одинаковые по размеру ведущую и ведомую шестерни, зацепляющиеся с ними промежуточные зубчатые колеса с внутренним и внешним зацеплением, отличающийся тем, что, с целью расширения кинематических возможностей за счет обеспечения однонаправленного вращения выходных валов, шестерни размещены на выходных валах, выходной вал с ведущей шестерней выполнен с приводным хвостовиком на противоположном рабочему органу конце так, что является одновременно входным, а расстояние между валами в окружном направлении промежуточных зубчатых колес выбрано равным заданному расстоянию между рабочими органами. 2. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что шестерни взаимно смещены вдоль осей валов. 3. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что шестерни выполнены с разной шириной, в шестерне с большей шириной выполнена кольцевая выемка, а шестерня с меньшей шириной размещена в выемке шестерни с большей шириной. 4. Редуктор по пп.1 - 3, отличающийся тем, что он снабжен сепаратором, промежуточные колеса установлены в сепараторе, а сепаратор размещен в корпусе с возможностью относительного смещения. 5. Редуктор по п.4, отличающийся тем, что он снабжен ограничителем относительного смещения сепаратора в корпусе. 6. Редуктор по п.5, отличающийся тем, что ограничитель выполнен в виде закрепленного в корпусе штифта, в сепараторе выполнена выемка, а соответствующий участок штифта размещен в выемке с зазором. 7. Редуктор по п.2, отличающийся тем, что на участке вала, расположенном напротив шестерни другого вала, выполнен цилиндрический коаксиальный выступ. 8. Редуктор по пп.1 - 7, отличающийся тем, что приводной хвостовик входного вала имеет больший диаметр, чем оба выходных вала. 9. Редуктор по п.8, отличающийся тем, что диаметр хвостовика входного вала выбран в 1,26 раз большим диаметра выходного вала. 10. Редуктор по пп.1 - 9, отличающийся тем, что промежуточные колеса расположены коаксиально по отношению друг к другу.