ХРАПОВАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2007 года по МПК F16H29/02 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к храповым механизмам, предназначенным для понижения скорости вращения при постоянном передаточном отношении.

Известны импульсные передачи (А.с. 945529 СССР), содержащие кулачковые механизмы с общим ведущим валом, кулачки которых спрофилированы по спирали Архимеда и установлены в противофазе, толкатели, выполненные в виде подшипника качения, наружное кольцо которого установлено в направляющей двуплечего рычага, а кулачок охвачен внутренним кольцом, управляющий механизм, взаимодействующий с толкателями и механизмами свободного хода.

Недостатком такой конструкции в случае использования в качестве редуктора с постоянным передаточным отношением является ее сложность и увеличенные габариты, так как механизмы свободного хода расположены в параллельных плоскостях.

Наиболее близким к предлагаемой передаче по конструкции является кулачково-храповый механизм (Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике: Справочное пособие для инженеров, конструкторов и изобретателей. В 7-ми Т. - Т.3. 2-е изд., перераб. - М.: Наука, 1979 г. - с.106), содержащий стойку, ведущий вал с кулачком, ведомое храповое колесо с внешними зубьями, коромысловый толкатель, собачку, шарнирно установленную на толкателе и взаимодействующую своим зубом с храповым колесом.

Этот конкретный механизм с одним кулачком не предназначен для использования в редукторе. Очевидная же возможность использования двух параллельно расположенных кулачковых механизма сопряжена с увеличением осевых габаритов редуктора. Заметим, что параллельное расположение входного и выходного валов не всегда подходит по соображениям компоновки проектируемой машины.

Для решения упомянутых проблем в храповой передаче, содержащей стойку, ведомое храповое колесо, ведущий вал с кулачками, спрофилированными по кривой, близкой к спирали Архимеда, и установленными в противофазе, толкатели, содержащие подшипник качения, внутреннее кольцо которого охватывает соответствующий кулачок, собачки, шарнирно связанные с толкателями и взаимодействующие с храповым колесом, оси ведущего и ведомого валов скрещиваются под прямым углом, толкатели выполнены в виде ползунов, постоянно опирающихся своими плоскостями на плоскость, перпендикулярную оси ведущего вала.

Наличие скрещивающихся осей входного и выходного валов само по себе является достоинством редуктора во многих конкретных компоновочных ситуациях. Кроме того, в данной схеме присутствует только одно храповое колесо, что уменьшает ее вес и габариты.

Для устранения динамических явлений, связанных с наличием мгновенных подвижностей системы и проявляющихся при работе передачи на высоких скоростях, толкатели постоянно контактируют с плоскостями, перпендикулярными оси ведомого вала, то есть кинематическая пара, составляемая толкателем и стойкой, является чисто поступательной.

Для повышения нагрузочной способности передачи при работе на умеренных скоростях толкатели прижаты к плоскости, перпендикулярной оси ведомого вала в фазе рабочего хода, и имеют свободу отхода от этой плоскости в фазе холостого хода. При этом зазор между внутренним кольцом подшипника толкателя и поверхностью кулачка можно существенно уменьшить.

Ведущий вал может содержать два кулачка, расположенные по одну сторону от его середины, при этом обе собачки толкают храповое колесо, то есть работают на сжатие.

Либо ведущий вал содержит два кулачка, расположенные по его краям, одна собачка толкает храповое колесо, а другая тянет его, то есть работает на растяжение.

В целях увеличения плавности работы механизма ведущий вал может содержать три кулачка и три собачки, две из которых работают на сжатие, а третья на растяжение.

Возможен вариант передачи, в котором ведущий вал содержит два кулачка, расположенные по одну сторону от его середины, а обе собачки тянут храповое колесо, то есть работают на растяжение. При этом устройство содержит пружины растяжения, связывающие свободные концы собачек со стойкой, одновременно прижимающие собачки к храповому колесу и толкатели к кулачку, а направляющие плоскости перпендикулярные оси ведущего вала, выполнены на фланце ведущего вала. Такая схема передачи может передавать движение на большие расстояния и в герметичное пространство.

Тянущая собачка может содержать две тяги, несущие ее зуб и охватывающие храповое колесо с двух сторон. Или храповое колесо состоит из двух отдельных венцов, а тянущая собачка выполнена в виде стержня, проходящего между этих венцов.

На фиг.1 изображена предлагаемая храповая передача с толкающими собачками, расположенными по одну сторону от храпового колеса.

На фиг.2 - ее вид сбоку.

На фиг.3 - положение толкателя при рабочем ходе.

На фиг.4 - положение толкателя при холостом ходе.

На фиг.5 - представлена передача с одной тянущей собачкой, а другой толкающей.

На фиг.6 - рассмотрена передача с двумя тянущими собачками.

На фиг.7 - вид сбоку передачи, представленной на фиг.6.

Храповая передача (фиг.1, 2) содержит стойку 1, ведомое храповое колесо 2, ведущий вал 3 с кулачками 4, толкатели 5 с закрепленными в них подшипниками качения 6, собачки 7, шарнирно связанные с толкателями 5 посредством осей 8 и взаимодействующие с храповым колесом 2, пружины 9, прижимающие толкатели 5 к кулачкам 4, и пружины 10, прижимающие собачки 7 к храповому колесу 2. Со стойкой 1 жестко связана направляющая плоскость 11, перпендикулярная к оси ведущего вала 3, а также направляющая плоскость 12, перпендикулярная оси ведомого вала.

Передача работает следующим образом. При вращении ведущего вала 3 кулачок 4 в фазе подъема (ϕ_п) передает движение на толкатель 5 посредством подшипника 6. Толкатель 5 через ось 8 воздействуя на собачку 7, находящуюся в зацеплении с зубьями храпового колеса 2, поворачивает последнее. После завершения работы одной собачки в зацепление вступает другая собачка, приводимая в движение вторым кулачком. Толкатели 5 в направляющих плоскостях 11 и 12 совершают чисто поступательное движение в фазах рабочего и холостого ходов.

Передача, изображенная на фиг.3, 4 и 1, содержит только одну направляющую плоскость 12, перпендикулярную оси ведомого вала. К ней толкатель 5 прижат в фазе рабочего хода. В фазе холостого хода толкатель 5 отходит от плоскости 12. Это позволяет уменьшить зазор между поверхностью кулачка 4 и внутренним кольцом подшипника 6 и увеличить тем самым нагрузочную способность высшей кинематической пары.

В другом варианте передачи (фиг.5) собачки 7, 13 с соответствующими толкателями и кулачками расположены по обе стороны от храпового колеса. При этом собачка 7 является толкающей, а собачка 13 тянущей. Работа передачи аналогична изображенной на фиг.1.

На фиг.6 изображена конструкция передачи, в которой обе собачки являются тянущими и расположены по одну сторону от храпового колеса, на фиг.7 - ее вид сбоку. Одна из собачек 14 охватывает храповое колесо 2 с двух сторон, а другая 15 проходит по центру в промежутке между двумя венцами храпового колеса. Направляющие плоскости, перпендикулярные оси ведущего вала, выполнены на фланце 16 ведущего вала. Ось 8 шарнира, связывающего собачки с толкателями 5, расположена в нижней части толкателя. Пружины растяжения 17 и 18 одновременно прижимают собачки к храповому колесу, а соответствующие толкатели через подшипники к кулачкам.

Предлагаемая передача характеризуется постоянной скоростью вращения выходного вала, достаточно высоким кпд. Рекомендуется ее применение при передаточных отношениях u=15÷60, например, вместо червячной передачи. При использовании тянущих собачек устройство может передавать движение на большое расстояние.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к храповым передачам, предназначенным для понижения скорости вращения при постоянном передаточном отношении. Храповая передача содержит стойку, ведомое храповое колесо, ведущий вал с кулачками, спрофилированными по кривой, близкой к спирали Архимеда, и установленными в противофазе, толкатели с закрепленным подшипником качения, внутреннее кольцо которого охватывает соответствующий кулачок, и собачки, шарнирно связанные с толкателями и взаимодействующие с храповым колесом. Оси ведущего и ведомого валов скрещиваются под прямым углом. Толкатели выполнены в виде ползунов, постоянно опирающиеся своими плоскостями на плоскость, перпендикулярную оси ведущего вала. Достигается снижение веса и габаритов и повышение нагрузочной способности, увеличивается плавность работы механизма. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Храповая передача, содержащая стойку, ведомое храповое колесо, ведущий вал с кулачками, спрофилированными по кривой, близкой к спирали Архимеда, и установленными в противофазе, толкатели с закрепленным подшипником качения, внутреннее кольцо которого охватывает соответствующий кулачок, собачки, шарнирно связанные с толкателями и взаимодействующие с храповым колесом, отличающаяся тем, что оси ведущего и ведомого валов скрещиваются под прямым углом, толкатели выполнены в виде ползунов, постоянно опирающихся своими плоскостями на плоскость, перпендикулярную оси ведущего вала.2. Храповая передача по п.1, отличающаяся тем, что толкатели постоянно контактируют с плоскостями, перпендикулярными оси ведомого вала.3. Храповая передача по п.1, отличающаяся тем, что толкатели прижаты к плоскости, перпендикулярной оси ведомого вала, в фазе рабочего хода и имеют свободу отхода от этой плоскости в фазе холостого хода.4. Храповая передача по п.1, отличающаяся тем, что ее ведущий вал содержит два кулачка, расположенные по одну сторону от его середины, а обе собачки толкают храповое колесо, то есть работают на сжатие.5. Храповая передача по п.1, отличающаяся тем, что ее ведущий вал содержит два кулачка, расположенные по его краям, одна собачка толкает храповое колесо, а другая тянет его, то есть работает на растяжение.6. Храповая передача по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что ее ведущий вал содержит три кулачка и три собачки, две из которых работают на сжатие, а третья - на растяжение.7. Храповая передача по п.1, отличающаяся тем, что ведущий вал содержит два кулачка, расположенные по одну сторону от его середины, а обе собачки тянут храповое колесо, то есть работают на растяжение.8. Храповая передача по любому из пп.1 и 7, отличающаяся тем, что содержит пружины растяжения, связывающие свободные концы собачек со стойкой, одновременно прижимающие собачки к храповому колесу и толкатели к кулачку, а направляющие плоскости, перпендикулярные оси ведущего вала, выполнены на фланце ведущего вала.9. Храповая передача по любому из пп.1, 5, 7, отличающаяся тем, что тянущая собачка содержит две тяги, несущие ее зуб и охватывающие храповое колесо с двух сторон.10. Храповая передача по любому из пп.1, 5, 7, отличающаяся тем, что храповое колесо состоит из двух отдельных венцов, а тянущая собачка выполнена в виде стержня, проходящего между венцов.