ПЛАНЕТАРНАЯ ФРИКЦИОННАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2004 года по МПК F16H13/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве фрикционного редуктора или мультипликатора.

Известна фрикционная передача (см. Решетов Д.Н. Детали машин. Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов, 4-е издание. - М.: Машиностроение, 1989 год, стр. 267, рис. 13.1а), состоящая из двух цилиндрических роликов, которые для передачи нагрузки прижимаются друг к другу с заданной силой.

Основным недостатком данной передачи является то, что для получения полезной окружной силы необходимое усилие прижатия значительно превышает окружную силу. Усилие прижатия уравновешивается опорными подшипниками, которые имеют значительные габариты. Кроме того, диаметры валов, на которых установлены ролики с подшипниками, также имеют большие габариты для обеспечения требуемой изгибной жесткости.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемой передаче является планетарная фрикционная передача (см. В.А.Чесноков. "Фрикционные передачи", труды Военно-воздушной инженерной академии имени Н.Е. Жуковского, выпуск 501, издание академии, 1954 г., стр. 8, рис. 2), которая выбрана в качестве прототипа. Данная конструкция передачи состоит из корпуса, охватывающего колеса 1, выполненного разрезным, сателлитов 2, установленных с возможностью поворота на пальцах 4 водила 5, и центрального ролика. Центральный ролик контактирует с сателлитами, а последние - с охватывающим колесом. Для выборки зазоров и создания усилия прижатия предусмотрен силовой механизм, состоящий из нажимной втулки с внутренним коническим отверстием и ввернутых в резьбовые отверстия корпуса винтов, которые упираются в торец указанной втулки. Кроме того, охватывающее колесо имеет наружную коническую поверхность, которая контактирует с внутренним коническим отверстием нажимной втулки. При приложении на нажимную втулку осевого усилия со стороны винтов охватывающее колесо деформируется в радиальном направлении. За счет этого создаются усилия прижатия между охватывающим колесом и сателлитами и между сателлитами и центральным роликом.

Достоинством данной конструкции передачи является то, что силы прижатия и окружные силы самоуравновешиваются на центральном ролике, каждом сателлите и охватывающем колесе и практически не изгибают соответствующие валы и пальцы. Однако данная планетарная фрикционная передача обладает и рядом недостатков. Охватывающее колесо является разрезным, то есть имеет паз. Отсюда сателлиты при вращении водила взаимодействуют с ребрами указанного паза, что снижает долговечность передачи и равномерность ее работы. Разрезное охватывающее колесо при прочностных и жесткостных расчетах является кривым брусом, а не кольцом. А кривой брус при обжатии его по наружной поверхности кольцом имеет неравномерную от угловой координаты жесткость и прочность. Переменная по углу жесткость приводит к тому, что усилия прижатия между всеми деталями передачи будут переменными по угловой координате, что приведет к снижению точности и равномерности работы передачи.

Задачей изобретения является повышение точности и равномерности работы передачи, а также ее долговечности.

Поставленная задача достигается тем, что передача снабжена дополнительной нажимной втулкой с рабочей поверхностью и соединяющими ее с корпусом резьбовыми деталями, а охватывающее колесо выполнено в виде кольцевого упругого гофрированного элемента, который имеет симметричное поперечное сечение, состоящее из соединенных между собой трех тонкостенных цилиндрических оболочек и четырех колец, причем первая цилиндрическая оболочка расположена посредине поперечного сечения и предназначена для взаимодействия с цилиндрическими поверхностями сателлитов, две другие цилиндрические оболочки расположены с разных сторон от первой и предназначены для взаимодействия с отверстием корпуса, первое и второе кольцо соединяют соответственно противоположные торцы первой цилиндрической оболочки с расположенными ближе к оси симметрии торцами других оболочек, а третье и четвертое кольцо, имеющие на своих торцах около отверстий рабочие поверхности, соединены с противоположной стороны от отверстия с расположенными дальше от оси симметрии торцами других оболочек, при этом рабочие поверхности основной и дополнительной нажимных втулок предназначены для взаимодействия с рабочими поверхностями соответственно третьего и четвертого колец.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где:
на фиг.1 показан осевой разрез по основным деталям планетарной фрикционной передачи;
на фиг.2 показано поперечное сечение охватывающего колеса, выполненного в виде кольцевого упругого гофрированного элемента (прерывистыми линиями условно показано деление поперечного сечения на составные части: тонкостенные цилиндрические оболочки и кольца).

Планетарная фрикционная передача (см. фиг.1) состоит из корпуса 1, в отверстии "А" которого установлено охватывающее колесо 2, выполненное в виде кольцевого упругого гофрированного элемента. Упругий гофрированный элемент (см. фиг.2) имеет симметричное поперечное сечение, состоящее из соединенных между собой трех тонкостенных цилиндрических оболочек и четырех колец. Первая оболочка "Б" расположена посреди поперечного сечения упругого гофрированного элемента, а две другие оболочки "В" и "Г" - с разных сторон от оболочки "Б". Первое кольцо "Д" соединяет торцы оболочек "Б" и "В", а второе кольцо "Е" - торцы оболочек "Б" и "Г". Третье кольцо "Ж", имеющее на торцовой поверхности около отверстия рабочую поверхность "И", соединено с торцом оболочки "В", а четвертое кольцо "К", также имеющее рабочую поверхность "Л", соединено с торцом оболочки "Г".

Если передача используется в качестве редуктора, то входной вал 3 передачи имеет центральное колесо 4 и установлен на подшипниках 5 (см. фиг.1). Выходным валом является водило 6, в котором на подшипниках 7 установлены цилиндрические сателлиты 8, оптимальное количество которых три. Для удобства сборки водило выполнено сборным. Сателлиты 8 по одной образующей контактируют с центральным колесом 4, а по противоположной образующей - с охватывающим колесом 2.

Силовой механизм, с помощью которого выбираются зазоры и между всеми колесами и сателлитами создается усилие прижатия, состоит из основной 9 и дополнительной 10 нажимных втулок и резьбовых деталей (см. фиг.1), на которых резьбовыми деталями являются болты 11, гайки 12 и шайбы 13. Для соединения резьбовыми деталями нажимных втулок, которые центрируются по отверстию "А" корпуса 1, в последнем выполнены сквозные отверстия "М". Основная 9 и дополнительная 10 нажимные втулки имеют соответственно рабочую поверхность "Н" и "П".

При сборке планетарной фрикционной передачи необходимо выбрать зазоры между центральным колесом, сателлитами и охватывающим колесом и создать усилие прижатия между указанными деталями. Для этого затягиваются болтовые соединения, образованные гайками 12 и болтами 11 (см. фиг.1). При этом основная 9 и дополнительная 10 нажимные втулки сближаются и своими рабочими поверхностями "Н" и "П" взаимодействуют на рабочие поверхности "И" и "Л" охватывающего колеса 2, выполненного в виде упругого гофрированного элемента (см. фиг. 1 и 2). В результате указанного взаимодействия упругий гофрированный элемент сжимается усилиями, приложенными к рабочим поверхностям. При этом все кольца, изгибаясь, поворачиваются, оболочки "В" и "Г" прогибаются и вступают в контакт с цилиндрической поверхностью отверстия "А" корпуса 1, а оболочка "Б" прогибается и вступает в контакт с цилиндрическими поверхностями сателлитов 8 (см. фиг.1 и 2). В местах контакта охватывающего колеса с сателлитами и сателлитов с центральным колесом возникают усилия прижатия, благодаря которым передача может передавать за счет трения окружные силы. Кроме того, охватывающее колесо - упругий гофрированный элемент точно центрируется по отверстию корпуса и имеет на поверхности отверстия в двух зонах устойчивую опорную базу.

Планетарная фрикционная передача работает следующим образом. Центральное колесо 4 (см. фиг.1), вращаясь, приводит в движение за счет сил трения сателлиты 8, а последние, обкатываясь по охватывающему колесу 2, заставляют вращаться водило 6. Таким образом, вращение с изменением угловой скорости и крутящего момента передается с центрального колеса на водило.

В предлагаемой конструкции планетарной фрикционной передачи охватывающее колесо выполнено в виде упругого гофрированного элемента, что позволяет повысить точность и равномерность работы передачи, так как упругий гофрированный элемент имеет одинаковую жесткость для любого угла и под действием нагрузки осесимметрично деформируется. Кроме того, охватывающее колесо не имеет паза, а следовательно, и ребер паза, которые снижают долговечность передачи и равномерность ее работы.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве фрикционного редуктора или мультипликатора. Планетарная фрикционная передача содержит центральное колесо 1, охватывающее колесо 2, сателлиты 8, силовой механизм. Охватывающее колесо 2 выполнено в виде упругого кольцевого гофрированного элемента и имеет постоянную по угловой координате жесткость. Силовой механизм имеет две нажимные втулки 9 и 10 с рабочими поверхностями Н и П, болты 11 с гайками 12. Нажимные втулки сжимают охватывающее колесо 2, которое деформируется таким образом, что, центрируясь в двух зонах по отверстию А корпуса 1, выбирает зазоры и создает усилие прижатия между сателлитами, центральным и охватывающим колесами. Технический результат - повышение долговечности, точности и равномерности работы передачи. 2 ил.

Планетарная фрикционная передача, содержащая установленное в отверстие корпуса охватывающее колесо, центральное цилиндрическое колесо, установленные в водиле с возможностью поворота цилиндрические сателлиты, каждый из которых соединен с охватывающим и центральным колесами, и имеющую рабочую поверхность нажимную втулку, соединенную с корпусом резьбовыми деталями, отличающаяся тем, что передача снабжена дополнительной нажимной втулкой с рабочей поверхностью и соединяющими ее с корпусом резьбовыми деталями, а охватывающее колесо выполнено в виде кольцевого, упруго гофрированного элемента, который имеет симметричное поперечное сечение, состоящее из соединенных между собой трех тонкостенных цилиндрических оболочек и четырех колец, причем первая цилиндрическая оболочка расположена посередине поперечного сечения и предназначена для взаимодействия с цилиндрическими поверхностями сателлитов, две другие цилиндрические оболочки расположены с разных сторон от первой и предназначены для взаимодействия с отверстием корпуса, первое и второе кольца соединяют соответственно противоположные торцы первой цилиндрической оболочки с расположенными ближе к оси симметрии торцами других оболочек, а третье и четвертое кольца, имеющие на своих торцах около отверстий рабочие поверхности, соединены с противоположной стороны от отверстия с расположенными дальше от оси симметрии торцами других оболочек, при этом рабочие поверхности основной и дополнительной нажимных втулок предназначены для взаимодействия с рабочими поверхностями соответственно третьего и четвертого колец.