АДАПТИВНЫЙ РЕДУКТОР Российский патент 2011 года по МПК F16H57/12 

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, а именно к зубчатым передачам и приводам на их основе.

Известны приводы, содержащие корпус, установленные в корпусе валы с зубчатыми колесами, устройства выбора зазоров в зубчатых зацеплениях [1-3]. В зубчатой передаче [1] выбор зазоров в зацеплении производится сближением зубчатых колес посредством нагружателей, отжимающих концы валов. В приводе [2] регулирование зазоров в зацеплении производится посредством эксцентрикового соединения опор выходного вала, связанного с зубчатым колесом торсионными стержнями. Беззазорная планетарная передача [3] имеет водило с косыми кривошипами, установленные на них дублирующие сателлиты, упругие компенсаторы между сателлитами. Общими недостатками известных конструкций являются сложность, громоздкость и трудоемкость.

За прототип принята зубчатая передача [1] с навитым корпусом редуктора из ленты [4]. Его недостатками являются сложность устройства выбора зазоров, применимость к одной ступени передач, значительная нагрузка на привод и необходимость периодического нагружения.

Технический результат адаптивного редуктора заключается в автоматическом выборе зазоров на всех ступенях зубчатых передач и в подшипниках качения валов, в отсутствии избыточных связей и заклинивающих сил, бесшумной и плавной работе вследствие демпфируемости всей системы передач и корпуса. Редуктор предельно прост и высокотехнологичен.

Указанный результат достигается тем, что в навитом корпусе установлены на подшипниках качения полые и навитые из ленты валы с зубчатыми колесами, имеющими некруглые соединения с валами, при этом межосевые расстояния валов выполнены меньше номинальных размеров. Крышки подшипников базированы по фаскам наружных колец подшипников и поджимают противолежащие кольца навстречу друг другу.

На чертежах фиг.1 изображает адаптивный редуктор, продольный разрез; фиг.2 - вид I на фиг.1, увеличено; фиг.3-разрез А-А на фиг.1.

Адаптивный редуктор содержит навитой корпус 1, полые и навитые из ленты валы 2, 3 и 4, установленные на подшипниках качения 5; зубчатые колеса 6, 7, 8 и 9, имеющие посадочные отверстия некруглой, например эллипсной формы (фиг.1, 3). Полые валы упруго деформированы по форме посадочных отверстий зубчатых колес в местах их установки и образуют с ними некруглые соединения. Последние не имеют концентраторов напряжений и передают бóльшие крутящие моменты, чем шпоночные соединения.

Межосевые расстояния валов первой а ₁ и второй а ₂ ступеней передач выполнены меньше номинальных размеров - произведения полусуммы чисел зубьев на модуль. Разность размеров соответствует деформации валов на величину, обеспечивающую беззазорное зацепление зубьев при их износе в течение жизненного цикла редуктора.

Некруглая форма вала в посадочных местах в₁ зубчатых колес плавно переходит в круглую на участках в₂ отверстий подшипников. Изменение поперечного сечения вала по его длине фиксирует зубчатые колеса в осевом направлении и создает осевой натяг в подшипниках. Величина осевой силы фиксации и натяга зависит от расстояний ℓ₁, ℓ₂ между торцами внутренних колец подшипников и ступиц колес. Чем оно меньше, тем больше натяг и сила сопротивления колес осевому сдвигу. Поэтому наименьшее расстояние устанавливают в направлении действия осевой составляющей силы в зубчатом зацеплении. Сопротивление осевому сдвигу можно увеличить установкой хомутов на вал перед зубчатым колесом или удлинением ступицы колеса в сторону сдвига.

Крышки 10 подшипников 5 базируют по фаскам наружных колец 11 и прижимают винтами к корпусу до плотного прилегания торцев к его стенкам, смещая противолежащие кольца навстречу друг другу (фиг.1, 2). Базирование крышек по фаскам колец позволяет уменьшить толщину стенок корпуса и улучшает самоустанавливаемость валов. Натяг в подшипниках соответствует схеме установки «враспор». Его величина определена расстоянием между крышками после их плотного прилегания к корпусу.

Корпус редуктора имеет основание 12 со шпильками 13, на которые плотно намотана лента до толщины боковых стенок (фиг.1, 3). Сверху на шпильки установлена крышка 14 и поджата колпачковыми гайками 15, создающими напряжения сжатия в стенках редуктора.

Упругий натяг зубчатых зацеплений и подшипников, сжатый по высоте между основанием и крышкой корпус, замкнутый на валы и зубчатые передачи, выполняющие функции ребер жесткости формируют адаптивный редуктор - предварительно напряженную упругую систему, выравнивающую динамические нагрузки, температурные деформации и износы трущихся деталей. Температурные изменения длин валов поглощаются их упругой осевой напряженностью и не влияют на величину натяга подшипников.

Работа редуктора происходит следующим образом. При вращении входного вала 2 крутящий момент передается шестерней 6 на колесо 7 блока зубчатых колес, а с него - шестерней 8 на зубчатое колесо 9 выходного вала 4. Величины крутящих моментов определяются жесткостью некруглых соединений колес 6 и 9 с валами и не зависят от вала 3, служащего осью блока зубчатых колес 7 и 8.

Динамические нагрузки на выходном валу воспринимаются системой передач и корпусом. Предварительно напряженная система адаптивного редуктора сглаживает резкие удары крутящего момента, демпфирует колебания и исключает поломки звеньев при перегрузках.

Адаптивный редуктор не имеет избыточных связей; конструктивно прост - по сравнению с традиционными конструкциями содержит наименьшее количество деталей; высокотехнологичен и материалоэкономичен. Благодаря предварительному натягу и высокой демпфируемости обладает повышенной долговечностью и надежностью.

Источники информации

1. А.с. СССР №705178, F16H 55/18. Зубчатая передача. 1979. Прототип.

2. Патент РФ №2067706, F16H 57/12. Привод. 1996.

3. Патент РФ №2101588, F16H 57/12. Беззазорная планетарная передача. 1998.

4. А.с. СССР №1656281, F16M 11/00. Корпусная деталь. 1991.

Изобретение относится к зубчатым передачам и приводам на их основе. Адаптивный редуктор содержит навитой корпус (1), полые и навитые из ленты валы (2-4), установленные в корпусе на подшипниках качения (5). Зубчатые колеса (6-9) имеют некруглые соединения с валами. Межосевые расстояния валов выполнены меньше номинальных размеров на величину, компенсирующую износ зубьев в течение жизненного цикла редуктора. Крышки (10) подшипников поджимают с натягом противолежащие кольца навстречу друг другу. Такое исполнение обеспечивает автоматический выбор зазоров в зубчатых передачах и подшипниках, высокую демпфируемость всей системы. 3 ил.

Адаптивный редуктор, содержащий навитой корпус, полые, навитые валы на подшипниках качения, зубчатые колеса, имеющие некруглые соединения с валами, и крышки подшипников, отличающийся тем, что межосевые расстояния валов выполнены меньше номинальных размеров на величину, компенсирующую износ зубьев в течение жизненного цикла редуктора, а крышки подшипников поджимают с натягом противолежащие кольца навстречу друг другу.