РЕДУКТОР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК F16H13/02 F16H21/48 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к редукторам и передачам вращения между изолированными полостями с передаточными отношениями от ведущего вала к ведомому от 6:1 до 16:1.

Изобретение может быть использовано в герметичном приводе задвижки, шарового крана, мешалки химического реактора и в редукторах общего применения.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является передача вращения из одной изолированной полости в другую, содержащая установленный в одной полости корпуса в подшипниках кривошип, связанный с ведущим валом и выполненный в виде стакана с наклонным внутренним отверстием, ось которого пересекает ось кривошипа; коромысло, одно из плеч которого установлено в подшипниках во внутреннем отверстии кривошипа и жестко соединено с втулкой, имеющей с одного конца на внутренней поверхности буртик, взаимодействующий с торцом коромысла; гибкую оболочку, жестко закрепленную на корпусе и коромысле и разделяющую полости меньшего и большего давления; в передаче второе плечо коромысла связано с колесом, находящимся в зацеплении с колесом, соосно соединенным с ведомым валом, при этом ободы колес и ведомый вал соосны кривошипу (RU 2193705 C1, 7 F 16 H 21/48, 13/02, 13/08, 2001).

Однако в известной передаче гибкая оболочка во время работы испытывает значительные нагрузки, которые в сочетании с кососимметричной циклической по окружности деформацией оболочки приводят к быстрому ее разрушению. Известные редукторы общего применения с соосными ведущим и ведомым валами, например планетарные, характеризуются повышенной сложностью и значительными габаритами.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы передачи вращения между изолируемыми полостями, упрощение конструкции редуктора с соосными валами и уменьшение ею габаритов.

Поставленная задача решается тем, что редуктор, содержащий установленный в подшипниках корпуса кривошип, связанный с ведущим валом и выполненный в виде стакана с наклонным внутренним отверстием, ось которого пересекает ось кривошипа; коромысло, одно плечо которого установлено в подшипниках во внутреннем отверстии кривошипа; колесо, связанное со вторым плечом коромысла и находящееся в зацеплении с колесом, соосно соединенным с ведомым валом, при этом ведущее колeco, связанное с коромыслом, имеет возможность движения по направляющей поверхности, согласно изобретению, снабжен штифтами, установленными на колесе, связанным с коромыслом, в торцевой стенке корпуса и подшипниках установлены шайбы с отверстиями, каждый конец штифта помешен в указанное отверстие, а расстояние от оси вращения шайбы до оси отверстия равно расстоянию между центрами ведомого и ведущего колeca.

Поставленная задача решается также тем, что в коромысле выполнено отверстие, соосно внутреннему отверстию кривошипа, в котором установлен палец, имеющий на конце сферическую поверхность, сопряженную с поверхностью внутреннего отверстия ведущего колеса, при этом точка пересечения осей кривошипа и внутреннего его отверстия может быть размещена в последнем, а часть второго плеча коромысла установлена в подшипниках во внутреннем отверстии кривошипа.

Поставленная задача может быть решена тем, что редуктор, содержащий установленный в подшипниках корпуса кривошип, связанный с ведущим валом и имеющий отверстие, в котором помещен палец, связанный с ведущим колесом, находящимся в зацеплении с колесом, соосно соединенным с ведомым валом, при этом колесо, связанное с пальцем, имеет возможность движения но направляющей поверхности и поступательного криволинейного движения посредством шайб, которые установлены в подшипниках в торцевой стенке корпуса и связаны со штифтами, установленными в отверстиях ведущею колеса, согласно изобретению, имеет смещенные относительно друг друга оси кривошипа и пальца, которые не пересекаются.

На фигуре 1 показана схема зацепления ведущего и ведомого колес редуктора.

На фигуре 2 показан герметичный редуктор в разрезе.

На фигуре 3 и 4 изображены варианты выполнения редуктора.

На фигуре 5 показана в увеличенном масштабе схема зацепления зубьев ведущего и ведомого колес и форма зуба.

Редуктор содержит ведущее зубчатое колесо 1, ведомое колесо 2, у которых каждый зуб 3 и 4 образован радиусом r, а впадина между зубьями образована радиусом r1, причем r1>r. При зацепление колес центр О колеса 1 смещен относительно центра О₂ колеса 2 на величину R, равную 1/2 (Д-д) (см. фигуру 1), где Д - диаметр делительной окружности колеса 2; д - диаметр делительной окружности колеса 1.

Ведущее колесо 1 имеет возможность движения по направляющей плоскости 5. не вращаясь вокруг своего центра О. Каждая точка 6 или О колеса 1 при этом описывает окружность 7 радиусом R. Центр 8 окружности 7 лежит на окружности 9 с центром О₂ зубчатого колеса 2. Все точки 11, 12, 13, 14 и т.д. колеса 1 лежат на окружности 10 с центром О.

Редуктор герметичный с гибким диском у ведущего колеса (фиг.2), предназначенный для мешалки химическою реактора, состоит из корпуса 15, в котором в подшипниках 16 установлен кривошип 17, скрепленный с ведущим валом 18 винтами 19 и штифтами 20; коромысла 21, установленного в подшипниках 22 во внутреннем отверстии 23 кривошипа 17. Ось 24 отверстия 23 наклонена к оси 25 кривошипа 17 и вала 18 под углом α, который выбирают конструктивно. Оси 24 и 25 пересекаются в точке О₁, выше которой расположено плечо 26 коромысла 21, а ниже - плечо 27. В плоскости 28, перпендикулярной оси 25, расположена гибкая герметическая оболочка 29, которая зажата на корпусе 15 между деталями 30 и 31, а на коромысле - между эластичными шайбами 32 и жесткой шайбой 33. В корпусе 34 симметрично относительно плоскости 35 установлены ведущее колесо, состоящее из двух половин 36 и 37 и кольца 38, и ведомое колесо из половин 39 и 40. Ведомое колесо закреплено на фланце 41 винтами 42 и штифтами 43. Диск 44 ведущего колеса выполнен из эластичною материала и закреплен па коромысле 21 шайбой 45 и винтами 46 и 47. На колесе 36 и 37 диск 44 зафиксирован штифтами 48. На торцевой крышке 49 корпуса 34 усыновлены в подшипниках 50 шайбы 51 с возможностью вращения. Каждая шайба 51 имеет эксцентричное расположенное относительно оси вращения отверстие, в котором помещен конец штифта 48. Расстояние от оси вращения шайбы до оси штифта 48 равно расстоянию между центрами ведущего и ведомого колес. Фланец 41 скреплен с ведомым валом 52 винтами 53 и штифтами 54 и установлен на упорных подшипниках: шариковом 55 и подшипнике скольжения 56. Корпус 57 подшипников и корпус 34 смонтированы на базовой плите 58, которую устанавливают на химический реактор (не показан). Направляющий узел ведомого вала 52 состоит из втулки 59, группы подшипников 60, между парой подшипников установлены прокладки 61. Все перечисленные детали скреплены болтами и винтами 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68. Между торцом плеча 26 коромысла 21 и дном кривошипа 17 установлен упорный подшипник 69. От перемещения коромысла 21 вниз вдоль оси 24 предохраняют стопорные детали 70, 71 и винты 72. Гибкая герметичная оболочка 29 зафиксирована от поворота вокруг оси 25 штифтами 73 и 74. Упорный шариковый подшипник 75 установлен на валу 18 в крышке 76, закрепленной винтами 77. Редуктор содержит масляный бачок 78. установленный на фланце 79 и прокладке 80 и закрепленный винтами 81. На масляном бачке 78 закреплен винтами 82 держатель 83 с манжетой 84. На подставку 85 устанавливают электродвигатель (не показан) для провода вала 18.

Редуктор, показанный на фигуре 3, содержит корпусные детали 86, 87, 88 и 89. Кривошип 90 установлен в корпусе 86 в подшипниках 91. Он имеет наклонное отверстие 92, ось 24 которого пересекает ось 25 кривошипа в точке О₁. Внутри отверстия 92 в подшипниках 93 установлено коромысло 94 с отверстием 95, соосным отверстию 92. Точка О₁ разделяет два плеча коромысла на верхнее и нижнее (одно плечо и второе плечо). Оба плеча установлены в подшипниках 93. Внутри отверстия 95 установлен палец 96, который имеет наконечник 97 со сферической поверхностью, сопряженной с поверхностью вкладышей 98. Указанные вкладыши помещены во внутрь отверстия ведущего колеса 99, которое выполнено из трех секций. Штифт 100 фиксирует секции относительно друг друга, а конец штифта 100 помещен в отверстие шайбы 51. На торцевой стенке 87 в отверстиях 101 размещено 6...8 шайб 51, ограниченных с двух сторон фланцем 102 и ведущим колесом 99. Пружина 103 посредством пальца 96 и вкладыша 98 поджимает ведущее колесо 99 к базовой поверхности 104 фланца 105. Ведомое колесо 106 находится в зацеплении с ведущим колесом 99 и жестко закреплено на фланце 105, связанном с ведомым валом 107, который установлен в подшипниках 108. Расстояние R от оси 109 вращения шайбы 51 до оси штифта 100 (оси отверстия в шайбе) равно расстоянию О-О₂ между центрами ведущего и ведомого колес. Ведущий вал 110 жестко скреплен с кривошипом 90.

На фигуре 4 ось 111 пальца 112 смещена относительно оси 25 кривошипа 113 и не пересекается с ней. Каждая шайба имеет по два отверстия 114, расположенных от оси 109 по радиусам R.

Контуры 115 и 116 ведомого и ведущего колес - теоретические (фигура 5). На практике каждая впадина между двумя зубьями образована радиусом r1 и выполняется скоростным сверлением. Центр радиуса r1 для ведущего колеса смещен к центру колеса О. Для ведомого колеса r1 смешен от центра O₂. Вершины зубьев срезаны, а в зацеплении участвуют только небольшие дуги а, б и в, г. Их длина может быть от 1,5 мм до 3 мм в зависимости от модуля зацепления. В зацеплении колес, выполненных из стали, находятся два зуба I и II ведомого колеса, т.к. расстояния между зубами ведущего и ведомого колес почти равны. Расстояние между зубами в месте III равно 0,34 мм, а до места I равно 0,24 мм. Если одно колесо выполнить, например, из текстолита, то контакт между зубьями может быть в трех-четырех местах.

Для нарезания зубьев у колес используют станок с ЧПУ. Инструмент фрезы и шлифовальный камень обрабатывают по программе только участки зубьев по дугам а, б и в, г. Необходимо добиваться высокой чистоты поверхности и высокой твердости зуба, т.к. при этом снижается коэффициент трения скольжения между зубьями.

В сравнении с редукторами, у которых ведомый и ведущий валы находятся на одной оси, предложенный редуктор проще в изготовлении, надежнее в работе и имеет меньшие габариты при одинаковой передаваемой мощности. В передаче вращения из одной изолированной полости в другую (фиг.2) гибкая герметичная оболочка почти полностью разгружена от крутящего момента и совершает только колебания, кососимметричные и циклические по окружности. Крутящий момент воспринимает торцевая стенка, где установлены шайбы. Другой вариант выполнения редуктора состоит в том, что шайбы установлены в подшипниках в ведущем колесе (в колесе, связанном с коромыслом). Штифты размещены в отверстиях шайб, а конец каждого штифта установлен в отверстии, выполненном в стенке редуктора или в отверстии подшипника, установленном в указанной стенке.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к передаче вращения из одной изолированной полости в другую и к редуктору с соосными ведущим и ведомым валами. Редуктор содержит установленный в подшипниках 91 корпуса 86 кривошип 90, связанный с ведущим валом 110 и имеющий наклонное внутреннее отверстие 92, в котором на подшипниках 93 установлено коромысло 94. Ось 24 пересекает ось 25 в точке О₁, которая расположена внутри отверстия 92, но может быть расположена и вне отверстия 92. В последнем случае редуктор снабжен гибкой герметичной оболочкой, жестко закрепленной на коромысле 94 и корпусе и разделяющей две полости. Ведущее колесо 99 связано с пальцем 96 через наконечник 97 и находится в зацеплении с ведомым колесом 106, закрепленным на фланце 105 ведомого вала 107. В торцевой стенке 87 в подшипниках 50 установлены шайбы 51, имеющие отверстия, в которых помещены концы штифтов 100. Расстояние от оси вращения 109 шайбы до оси отверстия равно расстоянию между центрами колес. При вращении вала 110 ось 24 описывает конусную поверхность, точка О движется по окружности, а колесо 99 совершает орбитальное движение (поступательное криволинейное), вращая вал 107. Ось внутреннего отверстия кривошипа может и не пересекаться с осью 25. Технический результат заключается в повышении надежности работы, уменьшении габаритов, упрощении конструкции. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Редуктор, содержащий входной вал с соосным ведущим кривошипом, установленным в корпусе с возможностью вращения и выполненным в виде стакана с наклонным внутренним отверстием, ось которого пересекает ось кривошипа; коромысло, первое плечо которого установлено с возможностью вращения во внутреннем отверстии кривошипа, а второе связано с невращающимся ведущим колесом, находящимся в зацеплении с ведомым колесом, соосно закрепленным на выходном валу, при этом ведущее колесо имеет возможность совершать орбитальное движение вокруг оси, совпадающей с осью выходного вала и ведущего кривошипа, отличающийся тем, что ведущее колесо снабжено штифтами, каждый из которых своим вторым концом входит в отверстие, выполненное с эксцентриситетом в соответствующей шайбе, установленной с возможностью вращения в корпусе, причем величина эксцентриситета равна расстоянию между центрами ведущего и ведомого колес.2. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что ведущее колесо соединено с коромыслом посредством пальца, один конец которого установлен в отверстии коромысла, соосном внутреннему отверстию кривошипа, а второй сопряжен с ведущим колесом сферическим шарниром.3. Редуктор по п.2, отличающийся тем, что точка пересечения осей кривошипа и его внутреннего отверстия размещена в последнем, при этом второе плечо коромысла установлено с возможностью вращения во внутреннем отверстии кривошипа.4. Редуктор, содержащий входной вал с соосным ведущим кривошипом, установленным в корпусе с возможностью вращения и выполненным в виде стакана с внутренним отверстием; палец, установленный во внутреннем отверстии кривошипа и связанный с невращающимся ведущим колесом, которое находится в зацеплении с ведомым колесом, соосно соединенным с выходным валом, при этом ведущее колесо имеет возможность орбитального движения вокруг оси, совпадающей с осью ведущего и ведомого валов, отличающийся тем, что ось кривошипа не пересекается с осью внутреннего отверстия кривошипа, а ведущее колесо снабжено штифтами, каждый из которых своим вторым концом входит в отверстие, выполненное с эксцентриситетом в соответствующей шайбе, установленной с возможностью вращения в корпусе, причем величина эксцентриситета равна расстоянию между центрами ведущего и ведомого колес.