ЗУБЧАТО-РОЛИКОВАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1996 года по МПК F16H1/24 

Заявляемое техническое решение относится к колесно-зубчатым, колесно-реечным и цепным передачам и может найти применение в некоторых отраслях машиностроения, в транспортных средствах и aгроагрегатах на открытых, подверженных запылению частях.

Известны зубчатые передачи, колеса которых содержат основу из конструкционного материала с утонченными зубьями и диффузионно соединенную с основой антифрикционную облицовку переменной толщины, причем поверхность соединения облицовки и основы эквидистантна поверхности предельного износа (1).

Известные передачи обладают повышенной износостойкостью, однако ограниченно применимы из-за необходимости использования при их производстве дорогостоящей диффузно-вакуумной технологии. Известна также зубчато-роликовая передача, содержащая колесо, имеющее зубья ролики и зацепляющееся с ним колесо или рейку, профили зубьев которых очерчены циклоидными или близкими к циклоидным кривыми (2).

Наиболее близким аналогом является зубчато-роликовая передача, содержащая находящиеся в зацеплении зубчатую и роликовую части, причем зубчатая часть имеет один или два смещенных на полшага зацепления зубьев, очерченных циклоидными или близкими к циклоидным кривым, а роликовая часть имеет один или два смещенных на полшага зацепления роликовых элементов (3).

Недостатками известной передачи являются значительные износ и энергетические потери на открытых пыленезащищенных частях агрегатов.

Целью изобретения является уменьшение износа и энергетических потерь зубчато-роликовой передачи.

Указанная цель достигается тем, что в зубчато-роликовой передаче, содержащей находящиеся в зацеплении зубчатую и роликовую части, причем зубчатая часть имеет один или два ряда, смещенных на полшага зацепления зубьев, очерченных циклоидными или близкими к циклоидным кривым, а роликовая часть имеет один или два ряда смещенных на полшага зацепления роликовых элементов, согласно изобретению зубчатая часть выполнена в виде рейки или колеса с n рядами зубьев со взаимным смешением рядов на n-ю часть шага зацепления, роликовая часть выполнена в виде n-рядных колеса, рейки или цепи с соответствующим смещением рядов роликовых элементов на n-ю часть шага зацепления, а ролики выполнены с возможностью вращения на подшипниках качения, установленных опорно в ступице колеса, в рейке или в звеньях цепи соответственно. В частности n-рядная зубчато-роликовая передача содержит зубчато-роликовое n -секционное колесо, каждая из секций которого содержит по одному зубу-ролику, каждый из которых смещен друг относительно друга на n-ю часть полного (кругового) угла. При этом колесо содержит n+1 планшайб, соединенных между собой осями зубьевроликов, крайняя из которых соединена с валом.

Известны шариковые винтовые передачи, подшипники качения, где взаимодействие скольжения кинематических пар заменено на взаимодействие качения.

Однако аналогичные замены в зубчато-роликовых передачах невозможны из-за непостоянного циклического характера взаимодействия между роликом и зубом.

Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен фрагмент кинематических элементов, находящихся в зубчато-роликовом зацеплении (один из колесно-колесных вариантов).

На фиг. 2 изображено сечение А-А на фиг. 1.

На фиг. 3 изображен вариант установки ролика.

На фиг. 4 изображена установка ролика в звеньях цепи.

На фиг. 5 изображено в разобранном виде одно из колес, например 3-рядной зубчато-роликовой передачи, в каждом из рядов секций которого установлено по два ролика зуба (вариант с однозубыми секциями колеса на фиг. не показан).

На фиг. 6 изображен фрагмент, например 3-рядного зубчатого колеса в профиль.

Изображенная на фиг. 1 зубчато-роликовая передача содержит колесо 1 с зубьями, очерченными циклоидными или близкими к циклоидным кривым, и колесо 2, содержащее зубья ролики 3, каждый из которых установлен на оси 4 (или цапфе) на подшипниках качения 5 и может быть снабжен уплотнительными элементами 6 (см. фиг. 2).

Изображенный на фиг. 3 фрагмент колеса 2 в разрезе иллюстрирует вариант ролика-зуба 3, установленного своими посадочными осями 4 в подшипниках качения 5 в ступице колеса. Ролик-зуб 3 может быть также снабжен уплотнительными элементами 6.

Изображенный на фиг. 4 фрагмент зубчато-роликовой передачи иллюстрирует собой цепную передачу, содержащую зубчатое колесо 1 с зубьями, ролик 3, установленный своими посадочными осями 4 в подшипниках качения 5, жестко закрепленных в звеньях 7 цепи.

Изображенное на фиг. 5 3-рядное колесо в разобранном виде содержит планшайбы 8, крайняя из которых установлена на валу 9. На осях 10, скрепляющих планшайбы 8, установлены на подшипниках качения (на фиг не показано) зубья-ролики 11.

Наиболее целесообразно работу зубчато-роликовой передачи описать на варианте, изображенном на фиг. 1.

Работа заявляемой зубчато-роликовой передачи происходит следующим образом.

При вращении колеса 2 по часовой стрелке зуб-ролик 3 перемещается по циклоидно-очерченной поверхности зуба колеса 1. Перед выходом из зацепления этой пары зубьев происходит зацепление последующей пары зубьев. Причем зуб-ролик 3 перемещается без скольжения по циклоидно-очерченной поверхности зуба колеса 1, вращаясь на оси 4 на элементах качения (роликах или шариках) 5.

Работа, например 3-рядной зубчато-роликовой передачи, зубороликовое секционное колесо которой в разобранном виде показано на фиг. 5, происходит аналогичным образом, с той лишь разницей, что перед выходом из зацепления пары зубьев первого ряда (см. фиг. 6) вступают в зацепление пары зубьев 2-го ряда.

Перед выходом из зацепления пары зубьев 2-го ряда вступает в зацепление пара зубьев 3-го ряда С. Перед выходом из зацепления пары зубьев 3-го ряда С вступает последующая пара зубьев 1-го ряда и т.д.

Тем самым обеспечивается сочетание необходимой плавности зацепления с высокой нагрузочной способностью, зависящей, в частности, от размеров зубьев.

Аналогично работает n-рядная зубчато-роликовая передача, n-секционное колесо которой содержит по одному ролику-зубу в каждой из секций между планшайбами.

Использование такой зубчато-роликовой передачи значительно повышает надежность сельскохозяйственной техники и может найти эффективное применение в экологически безопасных легких транспортных средствах, в приводе электромобиля (с установкой водозащищенного электромотора непосредственно на цапфе колеса).

Применение закрытых подшипников, в частности, спрессованных композитным твердосмазочным материалом делает такую передачу неприхотливой и надежной в жестких условиях эксплуатации, на открытых пыленезащищенных местах, позволяя обходиться без тяжелых редукторных корпусов с масляными поддонами. Это очень важно, в частности, в легких транспортных средствах, агроагрегатах и другой сельскохозяйственной технике. В частности, и нагрузочные свойства заявленной передачи будут выше, нежели у прототипа по патенту ФРГ.

Использование: транспортные средства и агроагрегаты, подверженные запылению. Cущность изобретения: для снижения износа и энергетических потерь зубчатая часть выполнена в виде колеса 1 (или рейки) и содержит от 1 до n рядов зубьев, очерченных циклоидными или близкими к циклоидным кривыми. Роликовая часть выполнена в виде колеса 2 (рейки или цепи), содержит от 1 до n смещенных друг относительно друга на n-ю часть шага зацепления рядов роликов 3, которые выполнены с возможностью вращения на подшипниках качения, опорно установленных в ступице колеса 2 (в рейке или в звеньях цепи). Как частный случай, зубчато-роликовая передача содержит n передаточных рядов, n-секционное зубчато-роликовое колесо, каждая из секций которого содержит по одному зубу-ролику, взаимно смещенному друг относительно друга на n-ю часть полного (кругового) угла. При этом колесо содержит n+l планшайб, соeдиненных между собой осями зубьев-роликов, крайняя из которых соединена с валом. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Зубчато-роликовая передача, содержащая находящиеся в зацеплении зубчатую и роликовую части, причем зубчатая часть имеет один или два смещенных на полшага зацепления зубьев ряда, очерченных циклоидными или близкими к циклоидным кривыми, а роликовая часть имеет один или два ряда смещенных на полшага зацепления роликовых элементов, отличающаяся тем, что, с целью снижения износа и энергетических потерь, зубчатая часть выполнена в виде рейки или колеса с n рядами зубьев с взаимным смещением рядов на n-ю часть шага зацепления, роликовая часть выполнена в виде n-рядных колеса, рейки или цепи с соответствующим смещением рядов роликовых элементов на n-ю часть шага зацепления, где n 1, 2, 3 а ролики выполнены с возможностью вращения на подшипниках качения, установленных опорно в ступице колеса, в рейке или в звеньях цепи соответственно. 2. Передача по п. 1, содержащая n передаточных рядов, отличающаяся тем, что ее зубчато-роликовое n-секционное колесо в каждой из секций содержит по одному зубу-ролику, каждый из которых смещен друг относительно друга на n-ю часть полного угла, при этом колесо содержит n + 1 планшайб, жестко соединенных друг с другом между собой осями зубьев-роликов, крайняя из которых соединена с валом.