РЕДУКТОР С ПОДКОВООБРАЗНЫМ СИЛОВЫМ ЭЛЕМЕНТОМ Российский патент 2015 года по МПК F16H1/28 

Изобретение относится к области механических передач с высокими передаточными отношениями повышенной нагрузочной способности с минимальным свободным ходом.

Известен редуктор (смотри рис.126 стр.242, [1]), составленный из простой передачи и планетарной 2К-Н. Простая передача состоит из входного вала-шестерни и зубчатого колеса, а планетарная: водило, на эксцентриковой части которого вращается с эксцентриситетом (е) относительно неподвижной основной оси сдвоенное зубчатое колесо наружного зацепления. Сдвоенное зубчатое колесо одновременно обкатывается своими зубьями по зубьям неподвижного центрального колеса внутреннего зацепления, жестко связанного с неподвижным корпусом, и по зубьям подвижного центрального колеса внутреннего зацепления, жестко связанного с выходным валом, ось которого совпадает с основной осью. Водило планетарной передачи и зубчатое колесо простой передачи жестко связаны между собой. Недостатками передачи являются: большие удельные масса и объем передачи (отношение массы, объема передачи к передаваемой мощности); сложность уравновешивания центробежных сил, небольшое количество зубьев сдвоенного колеса одновременно находится в зацеплении с зубьями неподвижного и подвижного центральных колес, что является причиной большого свободного хода передачи и малой нагрузочной способности.

Цель изобретения - уменьшение удельных массы и объема передачи, оптимальное решение проблем, связанных с уравновешиванием центробежных сил, увеличение количества зубьев сдвоенного колеса, одновременно находящихся в зацеплении с зубьями неподвижного и подвижного центральных колес, до максимума, уменьшая тем самым свободный ход передачи и повышая ее нагрузочную способность.

Цель достигается следующим образом: из сдвоенного зубчатого колеса удаляется водило. На внутреннем цилиндрическом отверстии сдвоенного зубчатого колеса нарезаются зубья таким образом, чтобы на вершинах зубьев осталась часть цилиндрической поверхности отверстия, которая будет играть роль подшипника скольжения. В отверстие вставляется подковообразная втулка с возможностью ее вращения. Втулка имеет два сквозных незамкнутых отверстия, ось одного из них совпадает с основной осью, а ось второго отверстия радиально смещена и равноудалена от цилиндрических поверхностей подковообразной втулки и выше указанного незамкнутого отверстия. В отверстие, ось которого совпадает с основной осью, вставляется входной вал-шестерня, а в радиально смещенное отверстие вставляется зубчатое колесо - сателлит, зубья которого входят в зацепление с зубьями вала-шестерни и с нарезанными зубьями сдвоенного зубчатого колеса. Вершины зубьев вала-шестерни и сателлита имеют цилиндрические поверхности диаметрами, равными соответственно диаметрам незамкнутых отверстий во втулке, и играют роль подшипников скольжения. Вращение сдвоенного зубчатого колеса, подковообразной втулки и сателлита вокруг основной оси вызывает действие центробежных сил, так как центры масс выше указанных деталей не совпадают с основной осью. Для уравновешивания центробежных сил в подковообразной втулке сверлят балансировочные отверстия, прорезают балансировочный поперечный паз, который одновременно является и разгрузочным, так как через него перетекает жидкая смазка из зоны высокого давления в зону низкого давления, тем самым уменьшается момент сопротивления вращению. Зубья неподвижного, подвижного центральных колес, сдвоенного колеса выполнены таким образом, что все они находятся в зацеплении (имеют линию контакта) с ближайшим зубом на всем протяжении работы передачи. Тем самым нагрузка более равномерно распределяется по зубьям, а радиальные составляющие сил действующих в зоне контакта зубьев взаимно уравновешиваются, увеличивая нагрузочную способность и уменьшая: радиальную нагрузку на вал-шестерню, свободный ход (люфт) редуктора.

На рис.1 изображен предлагаемый редуктор с разрезами, на рис.2 и на рис.3 изображены разрезы редуктора по линиям соответственно А-А и Б-Б, на рис.4 изображена подковообразная втулка, на рис.5 изображена половина сдвоенного зубчатого колеса.

Редуктор содержит: неподвижный цилиндрический корпус 1, переднюю торцевую крышку 2 с неподвижным центральным зубчатым колесом 2.1, заднюю торцевую крышку 3, в центральном отверстии которой вращается выходной вал 5 с диском 5.1 и подвижным центральным зубчатым колесом 5.2. Торцевые крышки крепятся к корпусу болтами 10. Внутри центральных зубчатых колес 2.1 и 5.2 расположено сдвоенное зубчатое колесо, которое состоит из двух половинок 8 и 9, отличающихся друг от друга только количеством зубьев внешнего зацепления. Половинки 8 и 9 связаны между собой с помощью кулачков 8.1 и 9.1, которые входят в соответствующие пазы 8.2 и 9.2. Сдвоенное зубчатое колесо может быть и монолитным (единым). Внутри сдвоенного зубчатого колеса вращается подковообразная втулка 6 с двумя незамкнутыми отверстиями, с двумя балансировочными отверстиями 6.1 и балансировочным разгрузочным пазом 6.2. Ось сдвоенного зубчатого колеса и ось подковообразной втулки 0.2 смещена от основной оси 0.1 на эксцентриситет (е). В отверстиях передней торцевой крышки и подковообразной втулки, ось которых совпадает с основной осью, вращается входной вал-шестерня 4. С целью уменьшения момента сопротивления вращению зубья вала-шестерни имеют поперечную кольцевую проточку для перетекания жидкой смазки из зоны высокого давления в область низкого давления. Вал-шестерня имеет хвостовик 4.1, который вращается в глухом отверстии 5.3 выходного вала 5. В радиально смещенном незамкнутом отверстии подковообразной втулки вращается зубчатое колесо - сателлит 7, который также имеет поперечный разгрузочный кольцевой паз с аналогичной целью, что и для вала-шестерни. Аналогичные поперечные разгрузочные кольцевые пазы имеют сдвоенное зубчатое колесо (8, 9) и подвижное 5.2 и неподвижное 2.1 центральные зубчатые колеса.

Работает редуктор следующим образом: вращение от вала-шестерни через зубья передается сателлиту, который, отталкиваясь своими зубьями от внутренних зубьев сдвоенного зубчатого колеса, которое в то же время своими наружными зубьями упирается в зубья неподвижного центрального колеса, вращается вокруг собственной оси и перемещается по окружности вокруг основной оси. Сателлит давит цилиндрическими вершинами своих зубьев на цилиндрическую поверхность радиально смещенного незамкнутого отверстия подковообразной втулки и перемещает ее тоже по окружности вокруг основной оси. Сателлит и подковообразная втулка вдавливают сдвоенное зубчатое колесо (зубья сдвоенного зубчатого колеса), (сдвоенное зубчатое колесо выполняет функцию своеобразного фигурного вращающегося клина) в зубья подвижного и неподвижного центральных колес. В результате выше изложенного на подвижное центральное зубчатое колесо действует крутящий момент сил, вращающий подвижное центральное зубчатое колесо и жестко связанный с ним выходной вал с угловой скоростью, меньшей по сравнению с угловой скоростью входного вала-шестерни.

Список литературы

1. В.Н. Кудрявцев «Планетарные передачи», Издательство «Машиностроение», Москва 1966 г. Ленинград.

Изобретение относится к редукторам типа 2К-Н с двумя внутренними зацеплениями для передачи и трансформации крутящего момента. Редуктор содержит цилиндрический корпус, заднюю торцевую крышку, переднюю торцевую крышку с неподвижным центральным зубчатым колесом внутреннего зацепления, выходной вал с подвижным центральным зубчатым колесом внутреннего зацепления, сдвоенное зубчатое колесо наружного зацепления с отверстием. В отверстие сдвоенного зубчатого колеса вставляется цилиндрическая подковообразная втулка с двумя незамкнутыми цилиндрическими отверстиями, в одно из которых - центральное - вставляется вал-шестерня, в другое - сателлит. Зубья вала-шестерни находятся в зацеплении с зубьями сателлита, а зубья сателлита находятся в зацеплении с зубьями внутреннего зацепления сдвоенного зубчатого колеса. Зубья внутреннего зацепления сдвоенного зубчатого колеса, зубья вала-шестерни и сателлита дополнительно с помощью цилиндрических вершин головок зубьев выполняют функцию обойм подшипников скольжения. Волновой профиль зубьев позволяет сдвоенному зубчатому колесу во время работы вращаться вокруг собственной оси и вокруг оси центральных зубчатых колес с заданным постоянным эксцентриситетом. При этом зубья находятся в зацеплении между собой на всем протяжении работы редуктора. Достигается улучшение эксплуатационных характеристик редуктора. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Редуктор, типа 2К-Н, с двумя внутренними зацеплениями для передачи и трансформации крутящего момента механических сил вращательного движения, содержащий цилиндрический корпус, заднюю торцевую крышку, переднюю торцевую крышку с неподвижным центральным зубчатым колесом внутреннего зацепления, выходной вал с подвижным центральным зубчатым колесом внутреннего зацепления, сдвоенное зубчатое колесо наружного зацепления с отверстием, отличающийся тем, что с целью улучшения эксплуатационных характеристик редуктора в отверстии сдвоенного зубчатого колеса нарезаются зубья внутреннего зацепления, в которые вставляется цилиндрическая подковообразная втулка с двумя незамкнутыми цилиндрическими отверстиями, в одно из них - центральное, ось которого на всем протяжении работы редуктора совпадает с осью центральных зубчатых колес, вставляется вал-шестерня, в другое - радиально смещенное относительно оси центральных зубчатых колес незамкнутое отверстие вставляется зубчатое колесо с внешним зацеплением - сателлит, зубья вала-шестерни находятся в зацеплении с зубьями сателлита, а зубья сателлита находятся в зацеплении с нарезанными зубьями внутреннего зацепления сдвоенного зубчатого колеса, зубья внутреннего зацепления сдвоенного зубчатого колеса, зубья вала-шестерни и сателлита дополнительно с помощью цилиндрических вершин головок зубьев выполняют функцию обойм подшипников скольжения, волновой профиль зубьев центральных колес и наружных зубьев сдвоенного зубчатого колеса выполнен таким образом, что позволяет сдвоенному зубчатому колесу, во время работы редуктора, вращаться вокруг собственной оси и вокруг оси центральных зубчатых колес с заданным постоянным эксцентриситетом, при этом зубья находятся в зацеплении между собой/ имеют пятно контакта с соседними зубьями, и не теряют пятно контакта на всем протяжении работы редуктора, вследствие чего радиальные усилия, возникающие в местах/в пятнах контакта зубьев, взаимно компенсируются и не оказывают радиального давления на вал-шестерню.

2. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что подковообразная втулка имеет балансировочные отверстия и паз.

3. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что все зубчатые детали имеют поперечные кольцевые гидравлические разгрузочные пазы, а подковообразная втулка - гидравлический разгрузочный паз.