ЗУБЧАТЫЙ РЕДУКТОР Российский патент 1994 года по МПК F16H57/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для изменения угловых скоростей и крутящих моментов валов машин и механизмов.

Известны редукторы, собранные по схемам, обеспечивающим их компактность и небольшие габаритные размеры [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является зубчатый редуктор, содержащий корпус, состоящий из пластин, имеющих сквозные отверстия и кронштейны с консольными осями, на которых в сквозных отверстиях смежных пластин установлены блоки зубчатых колес с внешним и внутренним зацеплением, причем консольные оси выполнены эксцентрично и с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной осям блоков [2].

Недостатком этого редуктора являются невысокие надежность и вероятность безотказной работы, что обусловливается значительной величиной результирующих сил в зацеплениях, воспринимаемых консольными осями, на которых установлены блоки зубчатых колес.

Целью изобретения является повышение надежности редуктора.

Это достигается тем, что в предлагаемом зубчатом редукторе сквозные отверстия и кронштейны соседних плит сориентированы друг относительно друга так, что межосевые отрезки последующих ступеней пересекаются с межосевыми отрезками предыдущих ступеней под углами, обеспечивающими минимальные величины действующих на консольные оси суммарных изгибающих моментов от сил в зацеплениях.

Угол пересечения межосевых отрезков может быть определен по формуле
Ψ= arccos , где М_и1 - изгибающий момент в заделке консольной оси от усилия зацепления, приложенного к зубчатому венцу с внутренними зубьями блока зубчатых колес, установленного на этой оси;
М_и2 - изгибающий момент в заделке консольной оси от усилия зацепления, приложенного к зубчатому венцу с внешними зубьями блока зубчатых колес, установленного на этой оси;
М_п - воспринимаемый консольной осью момент пары сил, образованный приложенными к венцам блока зубчатых колес усилиями зацепления.

Угол пересечения межосевых отрезков предыдущей и последующей ступеней редуктора определяет взаимное расположение точек приложения усилий зацепления на венцах с внутренними и внешними зубьями данного блока зубчатых колес, что в свою очередь определяет величину действующего на консольную ось изгибающего момента и, следовательно, размеры консольной оси.

На фиг. 1 изображена схема редуктора; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема консольной оси; на фиг. 4 - график изменения суммарного изгибающего момента в заделке консольной оси в зависимости от изменения угла пересечения межосевых отрезков.

Редуктор собран в корпусе, состоящем из пластин 1 и 2 и крышек 3 и 4, и включает ведущую вал-шестерню 5, промежуточный блок 6 зубчатых колес, ведомый вал 7 с установленным на нем зубчатым колесом 8.

Блок зубчатых колес 6 установлен на консольной оси 9, смонтированной в крышке 3, и имеет венец 10 с внутренними зубьями и венец 11 с внешними зубьями. Межосевые отрезки быстроходной ступени ОА и тихоходной ступени ОВ пересекаются под углом Ψ.

Редуктор работает следующим образом. Вращение с ведущей вал-шестерни 5 через блок 6 зубчатых колес и зубчатое колесо 8 передается ведомому валу 7, который вращается, преодолевая момент полезного сопротивления. При этом в зацеплениях зубчатых венцов 5-10 и 11-8 возникают усилия, величина которых определяется передаваемым крутящим моментом (фиг.2).

Нормальные усилия в зацеплениях N₁ и N₂ (фиг.3) создают в заделке консольной оси изгибающие моменты, величина которых определяется следующим образом. Изгибающий момент от силы N₁
М_и1 = N₁˙L₁; изгибающий момент от силы N₂
М_и2 = N₂˙L₂.

При произвольной пространственной ориентации сил N₁ и N₂, что имеет место при угле пересечения межосевых отрезков, равномΨ , суммарный изгибающий момент в заделке консольной оси будет равен
M_и=
Кроме того, при угле пересечения межосевых отрезков Ψ> 90^о на консольную ось действует момент пары сил N₁ и N₂, равной по величине
М_п1 = N₂ ˙cos (180^o -Ψ ) ˙L₃ =
= - M_п˙ cos Ψ.

Суммарное воздействие на консольную ось определяется по формуле
M_c= M_и+M_п1= M_и-M_п·cosΨ= -M_п·cosΨ и представляет собой функцию угла Ψ. Чтобы определить экстремумы (минимум) этой функции найдем ее первую производную и приравняем ее к нулю:
M = - + M_п·sinΨ=0, отсюда
cosΨ = .

Так, например, при М_и1 = 12 Н м; М_и2 = 36 Н м; М_п = 14 Н м
cosΨ = = -0,5646,
Ψ = 124,376^о.

Обеспечивая перекрещивание межосевых отрезков быстроходной и тихоходной ступеней под углом Ψ можно обеспечить наименьшую величину действующего на консольную ось изгибающего момента и, не изменяя ее поперечных размеров, повысить надежность редуктора.

Использование: устройства для изменения угловых скоростей и крутящих моментов валов машин и механизмов. Цель: повышение надежности редуктора. Сущность изобретения: в процессе работы редуктора в заделке консольной оси, на которой установлен блок зубчатых колес с внешними и внутренними зубьями, от усилий зацепления возникает изгибающий момент, величина которого определяет поперечные размеры консольной оси. Кроме того, на консольную ось при определенных условиях действует через блок зубчатых колес момент пары сил, приложенных к соответствующим венцам. Суммарное силовое воздействие на консольную ось будет минимальным, если имеющиеся в образующих корпус редуктора плитах сквозные отверстия и кронштейны сориентированы друг относительно друга таким образом, что межосевые отрезки предыдущих и последующих ступеней пересекаются под определенным углом. Угол пересечения определяется в зависимости от величины моментов сил в зацеплениях относительно заделки, а также величины приложенного к блоку зубчатых колес момента пары сил. 4 ил.

ЗУБЧАТЫЙ РЕДУКТОР, содержащий корпус, состоящий из пластин, имеющих сквозные отверстия и кронштейны с консольными осями, на которых в сквозных отверстиях смежных пластин установлены блоки зубчатых колес с внешним и внутренним зацеплениями, причем консольные оси выполнены эксцентрично и с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной к осям блоков, отличающийся тем, что сквозные отверстия и кронштейны смежных пластин сориентированы друг относительно друга так, что межосевые отрезки последующих ступеней пересекаются с межосевыми отрезками предыдущих ступеней под углами, величина которых определена из выражения
Ψ = arccos ,
где M_u1 - изгибающий момент в заделке консольной оси от усилия зацепления, приложенного к зубчатому венцу с внутренними зубьями блока зубчатых колес, установленного на этой оси;
M_u2 - изгибающий момент в заделке консольной оси от усилия зацепления, приложенного к зубчатому венцу с внешними зубьями блока зубчатых колес, установленного на этой оси;
M_п - воспринимаемый консольной осью момент пары сил, образованный приложенными к венцам блока зубчатых колес усилиями зацепления.