ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1998 года по МПК F16H1/48 

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к планетарным передачам, используемым в различных машинах.

Известна планетарная передача типа 2К-Н (см. В.Н.Кудрявцев "Планетарные передачи", издание второе, М.- Л.: "Машиностроение", 1966, стр. 218, рис. 109), которая характеризуется наличием внутреннего и наружного центральных колес и водила с тремя сателлитами. Внутреннее центральное колесо является ведущим, наружное - остановлено, а ведомым звеном является водило. Для остановки наружного центрального колеса и выравнивания нагрузки между сателлитами передача снабжена устройством в виде зубчатой муфты типа Пул, имеющей два зубчатых венца. Одним из венцов муфта взаимодействует с зубьями наружного центрального колеса, а другим - с зубьями детали, неподвижно закрепленной на корпусе передачи.

Благодаря "плавающей" установке наружного центрального колеса, под которой понимается установка колеса без каких-либо опор, оно имеет возможность к самоустановлению, иначе говоря, к нахождению в пространстве такого расположения, которому соответствует уравновешивание основных действующих на него сил. Такими силами являются силы взаимодействия зубьев наружного колеса с сателлитами. В условиях достижения уравновешивания эти силы равны, а значит равны и нагрузки на зубьях сателлитов.

Возникающие при этом расцентровка и угловой перекос оси наружного центрального колеса относительно оси передачи, как результат совокупного проявления неточностей изготовления деталей передачи, воспринимаются двойной зубчатой муфтой Пул, способной компенсировать все виды смещения осей: радиальные и угловые.

Однако компоновочные возможности и нагрузочная способность известной передачи понижены по следующим причинам.

1. Устройство для остановки наружного центрального колеса и выравнивания нагрузки между сателлитами увеличивает размер передачи в осевом направлении.

2. Значительная величина трения между зубьями компенсирующей муфты Пул и зубьями сопрягаемых деталей снижает степень выравнивания нагрузки между сателлитами.

3. Наружное центральное колесо висит на зубьях сателлитов, и вес его в значительной степени влияет на возможность реализации "плавающей" установки, т.е. на "всплытие" этого колеса.

Целью изобретения является улучшение компоновочных свойств и повышение нагрузочной способности планетарной передачи путем сокращения осевого размера и повышения возможности самоустанавливаемости "плавающего" звена при компенсации его веса.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство остановки наружного центрального колеса и выравнивания нагрузки между сателлитами выполнено в виде уравнительного звена кольцевой формы и соединенного подвижно парой стержней, оси которых горизонтальны и параллельны между собой, с наружным центральным колесом и другой парой стержней, оси которых вертикальны и параллельны между собой, - с корпусом передачи. Стержни соединены с уравнительным звеном посредством сферических шарниров, а с наружным центральным колесом и корпусом передачи - цилиндрическими шарнирами.

Горизонтальные стержни обеспечивают перемещение наружного центрального колеса в вертикальном направлении, а вертикальные стержни - в горизонтальном. Компенсация угловых смещений обеспечивается за счет сферических шарниров. Величина сил трения в шарнирных соединениях (сферических и цилиндрических) значительно меньше сил трения между зубьями компенсирующей муфты и сопрягаемыми деталями в прототипе, что способствует самоустанавливаемости наружного центрального колеса. Таким образом осевые размеры передачи сократились на величину компенсирующей муфты.

В нижнем горизонтальном стержне установлен компенсатор веса наружного центрального колеса в виде цилиндрической винтовой пружины, взаимодействующей одним концом с наружным центральным колесом, а другим - с корпусом передачи. Усилие сжатой пружины уравнивает силу веса наружного центрального колеса и связанных с ним стержней, что способствует выравниванию нагрузки между сателлитами.

На фиг. 1 изображен вертикальный разрез по оси валов планетарной передачи;
на фиг. 2 изображен поперечный разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 изображен повернутый разрез Б-Б на фиг. 2;
на фиг. 4 изображено повернутое сечение В-В по болтовому креплению двух частей уравнительного звена.

Планетарная передача содержит корпус 1, внутреннее центральное колесо 2, связанное с ведущим валом 3, водило 4 с сателлитами 5, связанное с ведомым валом 6, и наружное центральное колесо 7, связанное с корпусом 1 с помощью устройства 8, обеспечивающего остановку колеса 7 и выравнивание нагрузки между сателлитами 5.

Корпус 1 состоит из картера 9 и крышки 10, скрепленных болтовым соединением (см. фиг. 1). Нижняя часть корпуса служит ванной для смазочного масла. Ведущий вал 3 через подшипник 11 опирается на корпус 1, а через подшипник 12 на водило 4. Связь вала 3 с внутренним центральным колесом 2 обеспечивается зубчатой муфтой 13, которая взаимодействует с одной стороны с зубчатым венцом 14 ведущего вала 3, а с другой - с зубчатым венцом колеса 2. Осевая фиксация муфты 13 относительно вала 3 и колеса 2 относительно муфты 13 достигается за счет двух стопорящих чек 15.

Ввиду отсутствия опор установка внутреннего центрального колеса характеризуется как "плавающая". При этом положение колеса в пространстве определяется из условия уравновешивания действующих сил. Компенсация радиальных и угловых смещений оси колеса 2 относительно оси "а-а" передачи обеспечивается зубчатой муфтой 13.

Водило 4 выполнено за одно целое с ведомым валом 6 и установлено в корпусе на подшипниках 16, 17.

Три сателлита 5, равнорасположенные по окружности, установлены в водиле 4 на осях 18 и роликоподшипниках 19. От осевого смещения сателлиты 5 зафиксированы стопорными кольцами 20.

Наружное центральное колесо 7 через зубья взаимодействует с сателлитами 5, а с корпусом 1 связано устройством 8, обеспечивающим остановку колеса 7 и выравнивание нагрузки между сателлитами 5. Установка колеса 7 безопорная, т. е. "плавающая", аналогично колесу 2.

Устройство 8 содержит уравнительное звено 21 и стержни 22, 23, 24, 25 (фиг. 2). Уравнительное звено имеет кольцевую форму и для удобства сборки имеет разъем, совпадающий с поперечной плоскостью А-А, т.е. состоит из двух симметричных частей 26, 27 (фиг.4), скрепленных болтовым соединением. В уравнительном звене 21 выполнены четыре отверстия, равнорасположенные по окружности. С помощью осей 28 (фиг. 23), установленных в этих отверстиях, и сферических шарнирных подшипников 29 уравнительное звено 21 связано со стержнями 22, 23, 24, 25. Стержни 22 и 23 имеют одинаковую длину, их оси "z-z", проходящие через центры отверстий, горизонтальны и параллельны между собой. Посредством осей 30 (фиг. 1), установленных в отверстиях на концах стержней 22, 23 и в отверстиях наружного центрального колеса 7, обеспечено цилиндрическое шарнирное соединение этих стержней с колесом 7. Вторая пара стержней 24, 25, оси "d-d" которых проходят через центры отверстий, вертикальны и параллельны между собой, соединяет уравнительное звено 21 с корпусом 1 посредством осей 31, образующих в соединении цилиндрический шарнир.

Компенсация веса наружного центрального колеса 7 и связанных с ним стержней 22, 23 обеспечивается за счет цилиндрической винтовой пружины 32, размещенной в цилиндрическом стакане 33, который имеет возможность перемещаться в вертикальном направлении в отверстии нижнего горизонтального стержня 23.

Усилие сжатия пружины 32 таково, что уравновешивается сила веса наружного центрального колеса 7 и связанных с ним стержней.

Система смазки зубчатых зацеплений и трущихся мест сопрягаемых деталей планетарной передачи - окунанием в масляную ванну и разбрызгиванием масла.

Ведущий и ведомый валы уплотняются самоподжимными сальниками 34.

Работает передача следующим образом. Вращательное движение с ведущего вала 3, связанного с двигателем, передается через компенсирующую зубчатую муфту 13 на внутреннее центральное колесо 2. Зубья вращающегося колеса 2 воздействуют на зубья сателлитов 5, сообщая им планетарное движение, обусловленное тем, что они входят в зацепление с остановленным наружным центральным колесом 7. Оси 18 сателлитов, перемещаясь в пространстве, приводят во вращение водило 4 и ведомый вал 6.

Имея "плавающую установку", ведомое центральное колесо 7 под влиянием сил взаимодействия с сателлитами 5 свободно перемещается в плоскости сечения А-А (фиг. 1, 2) до равновесного положения. Крутящий момент, приложенный к колесу 7, через пару стержней 22, 23, уравнительное звено 21, и вторую пару стержней 24, 25, передается на корпус 1 через оси 31. Так достигается удержание (остановка) колеса 7 от вращения.

Благодаря подвижной связи посредством стержней 22, 23 с уравнительным звеном 21, колесо 7 может свободно перемещаться в вертикальном направлении. Благодаря же подвижной связи посредством стержней 24, 25 с корпусом 1, уравнительное звено 21 вместе с колесом 7 может свободно перемещаться в горизонтальном направлении.

Свобода угловых перемещений оси ведомого центрального колеса 7 достигается за счет соединения стержней 22, 23, 24, 25 с уравнительным звеном 21 посредством сферических шарниров. При этом колесо 7 вместе со стержнями 22, 23 имеет возможность поворота вокруг оси "б-б" (фиг.2), проходящей через центры диаметрально расположенных сферических шарниров. В то же время уравнительное звено 21 (вместе с колесом 7) имеет возможность поворота вокруг оси "в-в", проходящей через центры другой пары диаметрально расположенных сферических шарниров.

Планетарная передача направлена на выравнивание нагрузки между сателлитами. Остановка наружного центрального колеса осуществляется уравнительным звеном, шарнирно соединенным через стержни с наружным центральным колесом и корпусом передачи. Вертикальные стержни, оси которых параллельны, соединяют уравнительное звено с корпусом передачи. Горизонтальные стержни, оси которых параллельны, соединяют уравнительное звено с наружным колесом. Соединения стержней с уравнительным звеном через сферические шарниры с корпусом передачи и наружным центральным колесом - цилиндрическими шарнирами. В нижнем горизонтальном стержне установлена цилиндрическая винтовая пружина, взаимодействующая одним концом с наружным центральным колесом, а другим через стакан - с корпусом передачи. Изобретение улучшает компоновочные свойства и повышает нагрузочную способность. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Планетарная передача, содержащая корпус, внутреннее центральное колесо, связанное с ведущим валом, водило с сателлитами, связанное с ведомым валом и наружное центральное колесо, связанное с корпусом устройством остановки и выравнивания нагрузки между сателлитами, отличающаяся тем, что устройство остановки и выравнивания нагрузки между сателлитами выполнено в виде уравнительного звена, подвижно соединенного двумя стержнями, оси которых горизонтальны и параллельны между собой, с наружным центральным колесом и двумя стержнями, оси которых вертикальны и параллельны между собой, с корпусом передачи, причем подвижные соединения стержней с уравнительным звеном равнорасположены по окружности, а в нижнем горизонтальном стержне установлен компенсатор веса наружного центрального колеса. 2. Планетарная передача по п.1, отличающаяся тем, что уравнительное звено имеет кольцевую форму и разъем. 3. Планетарная передача по п.1, отличающаяся тем, что стержни подвижно соединены с уравнительным звеном посредством сферических шарниров, а с наружным центральным колесом и корпусом передачи - цилиндрическими шарнирами. 4. Планетарная передача по п.1, отличающаяся тем, что компенсатор веса наружного центрального колеса выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины, взаимодействующей одним концом с наружным центральным колесом, а другим через стакан - с корпусом передачи.