БЕЗЗАЗОРНАЯ ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1998 года по МПК F16H57/12 

Изобретение относится к машиностроению, к зубчатым передачам, а более конкретно, к планетарным зубчатым передачам.

Оно может быть использовано в планетарных редукторах различного назначения. Наиболее целесообразно использовать изобретение в приводах повышенной кинематической точности различных следящих систем (приводы космической техники, станков с ЧПУ и т.п.).

Обычно в таких приводах в качестве выходного звена применяют волновые или планетарные передачи. Требования к таким передачам: большое передаточное число, малые габариты, высокая нагрузочная способность, значительный ресурс работы.

Помимо этих требований одним из основных требований являются минимальные люфты в зацеплении. Волновые передачи, хотя и имеют высокую нагрузочную способность и в некоторых случаях могут обеспечить беззазорное зацепление (при сборке с предварительным натягом), не всегда обеспечивают требуемый ресурс работы привода вследствие низкой долговечности гибкого зубчатого колеса и износа мелкомодульного зацепления. Поэтому в приводах повышенного ресурса используют обычно планетарные передачи, позволяющие использовать зацепления с большим модулем, чем в волновых передачах. Из планетарных передач наиболее приемлемыми для таких приводов являются передачи типа 2К-Н по классификации В.Н.Кудрявцева.

Так, рассматриваемая эксцентриковая передача [1] имеет малые габариты, широкий диапазон передаточных чисел, однако наличие одного сателлита снижает нагрузочную способность передачи и не позволяет ее применять в силовых приводах. Кроме того, в передаче отсутствует возможность выбора зазоров в зацеплениях, обусловленных погрешностями изготовления и износом рабочих поверхностей зубьев в процессе работы.

Эти недостатки не позволяют применять передачу в кинематически-точных приводах.

Наиболее близкой к заявляемому решению является передача, состоящая из двух центральных колес внутреннего зацепления и двух конических сателлитов, установленных на эксцентриковом валу [2] За счет наклона сателлитов в передаче удается получить две зоны зацепления с большой многопарностью зубьев, что позволяет ее применять в силовых приводах. Однако передача имеет следующие недостатки:
1. Наличие одновенцовых сателлитов не позволяет устранить зазоры в обоих зацеплениях сателлитов с центральными колесами, хотя конструкция принципиально позволяет устранить зазоры при сборке передачи за счет установки сателлитов и центральных колес вдоль своей оси в определенном положении. Но это возможно осуществить только в одной из зацеплении сателлита с центральными колесами. В зацеплении центральных колес с другим сателлитом зазоры неизбежно остаются.

2. Конструкция передачи не предусматривает компенсацию износа рабочих поверхностей зубьев при ее работе.

3. Выполнение передачи с одновенцовыми сателлитами резко уменьшает диапазон передаточных чисел, реализуемых передачей. Передаточное число передачи при остановленном центральном колесе Z₁ в этом случае равно: где Z₁, Z₄ числа зубьев центральных колес.

Таким образом, максимальное передаточное число такой передачи не может превышать по значению числа зубьев центрального колеса.

Перечисленные выше недостатки не позволяют применять такую передачу в приводах повышенной кинематической точности следящих систем.

Целью изобретения является устранение люфтов в зацеплении, компенсация износа рабочих поверхностей зубьев и расширение кинематических возможностей передачи.

Цель достигается тем, что в беззазорной планетарной передаче согласно изобретению сателлиты выполнены разрезными с дополнительными связями, ограничивающими их взаимный поворот, причем опорой каждой части сателлита в осевом направлении служат упругие компенсаторы.

Выполнение сателлитов разрезными позволяет осуществить выборку зазоров в каждом зацеплении за счет осевого смещения каждой из частей в осевом направлении. Для компенсации износа зубьев части сателлитов опираются на упругие компенсаторы, которые осуществляют взаимное поджатие зубьев сателлитов и центральных колес. Кроме того, выполнение сателлитов с двумя зубчатыми венцами расширяет кинематические возможности передачи.

Передаточное число передачи в этом случае определяется по формуле: где Z₂ и Z₃ числа зубьев венцов сателлитов.

В этом случае передаточное число передачи будет изменяться от нескольких единиц до нескольких тысяч.

Таким образом, новые качества передачи, а именно: отсутствие люфтов в зацеплениях, компенсация износа зубьев, широкий диапазон передаточных чисел,
позволяют применять ее в приводах повышенной кинематической точности различных следящих систем.

На чертеже представлена схема передачи.

Передача содержит центральные колеса с внутренними зубьями: неподвижное 1 (с числом зубьев Z₁) и подвижное 2 (с числом зубьев Z₄), водило 3 с двумя эксцентриками, на которых установлены конические сателлиты 4 и 5. Сателлиты 4 и 5 выполнены разрезными и их венцы имеют соответственно числа зубьев Z₂ и Z₃. Для исключения взаимного поворота частей сателлитов относительно их оси имеются дополнительные связи 6, позволяющие перемещаться частям сателлитов только в осевом направлении. Части сателлитов опираются в осевом направлении на упругие компенсаторы 7 и 8.

Передача работает следующим образом. Вращение от водила 3 благодаря эксцентрикам передается сателлитам 4 и 5. Сателлиты совершают сферическое движение и, находясь в зацеплении с зубчатыми венцами Z₁ и Z₄ колес 1 и 2, обеспечивают их взаимный разворот.

Выборка зазоров в зацеплении зубьев и компенсация их износа происходит с помощью упругих компенсаторов 7 и 8, которые осуществляют поджатие зубьев в зацеплениях Z₁-Z₂ и Z₃-Z₄.

Вследствие различных скоростей скольжения профилей зубьев в зацеплениях величина износа между зубчатыми венцами Z₁-Z₂ и Z₃-Z₄ будет различной. Поэтому необходимо независимое поджатие в осевом направлении частей сателлитов. Это достигается установкой компенсатора 7 между сателлитом и водилом и компенсатора 8 между частями сателлитов. В качестве компенсаторов могут использоваться пружины. Причем усилие компенсатора 8 определяется из выражения: F₈ > F_a1 + F_a2, где F_a1 максимальная осевая сила в зацеплении Z₁-Z₂; F_a2 максимальная осевая сила в зацеплении Z₃-Z₄.

Усилие компенсатора 7 должно удовлетворять условию F₇ > F_a, где F_a большее из значений F_a1 и F_a2.

Использование: машиностроение. Сущность: беззазорная планетарная передача содержит центральные колеса, одно из которых неподвижно, водило с двумя противоположно направленными эксцентриками с установленными на них коническими сателлитами. Сателлиты выполнены разрезными с дополнительными связями, ограничивающими их взаимный разворот относительно оси. Такая конструкция позволяет осуществить независимую регулировку зазоров в каждом зацеплении. Для компенсации износа зубьев служат упругие компенсаторы, на которые опираются каждая из частей сателлитов. Выполнение сателлитов с двумя зубчатыми венцами расширяет кинематические возможности передачи. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Беззазорная планетарная передача, содержащая центральные колеса, одно из которых неподвижно, водило с двумя противоположно направленными эксцентриками с установленными на них коническими сателлитами, отличающаяся тем, что сателлиты выполнены разрезными с дополнительными связями, ограничивающими их взаимный поворот, причем опорой каждой части сателлита в осевом направлении служат упругие компенсаторы. 2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные связи выполнены в виде направляющих штифтов. 3. Передача по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные связи выполнены в виде шлицев. 4. Передача по п.1, отличающаяся тем, что упругие компенсаторы выполнены в виде пружин. 5. Передача по п.1, отличающаяся тем, что в качестве упругих компенсаторов используются прокладки из упругого материала.