ПЛАНЕТАРНЫЙ РЕДУКТОР Российский патент 2019 года по МПК F16H1/32 F16H1/46 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к космической технике. Изобретение может применяться в составе тросового устройства стягивания в стыковочном механизме космического аппарата.

Известен планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью (аналог), представленный в патенте РФ №2506477, содержащий быстроходный вал, колесо внутреннего зацепления, венец которого образован роликами, циклоидальную ступень с циклоидальным диском, имеющим на внешней поверхности циклоидальные зубья для зацепления с роликами. Вращение диска вокруг собственной оси передается к быстроходному валу редуктора с помощью пальцев с роликами, обкатывающими отверстия в циклоидальном диске. На внутренней поверхности циклоидального диска выполнено колесо внутреннего зацепления. Предварительная планетарная ступень расположена в плоскости циклоидального диска и внутри него. Предварительная ступень содержит входную шестерню, связанную с быстроходным валом, и посаженные на свободное водило три сателлита. Один сателлит находится в одновременном зацеплении с входной шестерней и колесом внутреннего зацепления и выполнен размером, обеспечивающим эксцентричную посадку этого диска относительно оси редуктора. Другие сателлиты имеют меньшие размеры и находятся в зацеплении только с колесом внутреннего зацепления.

Недостатком конструкции является наличие пальцев с роликами, которые имеют малую нагрузочную способность из-за консольного их закрепления. Кроме того, наличие предварительной планетарной ступени, имеющей диаметр, ограниченный технологическими возможностями, а также требованиям к нагружению эвольвентных зубов, при помощи которых она взаимодействует с циклоидальным диском, увеличивает внешний диаметр циклоидального диска, избыточно повышая запас прочности цевочного зацепления.

Известен планетарный редуктор завода Пекрун (прототип), представленный в книге Руденко Н.Ф. Планетарные передачи. Теория, применение, расчет, проектирование - М.: Государственное научно-техническое издательство Машиностроительной литературы - 1947 г., в котором на входном валу, опирающемся на два подшипника, размещено водило, на котором расположен сателлит с двумя неподвижными относительно друг друга шестернями с разным числом зубьев, имеющих возможность вращения относительно водила, причем первая шестерня находится в эвольвентном зацеплении с неподвижным корпусом, а вторая входит во внутреннее эвольвентное зацепление с зубьями, размещенными на выходном валу, размещенном на двух подшипниках.

Недостатком конструкции является низкая нагрузочная способность ввиду того, что входной и выходной валы редуктора размещены на подшипниках консольно, а также ввиду того, что каждый сателлит находится в эвольвентном зацеплении, нагрузка передается только через один зуб, что не является рациональным и требует увеличения габарита корпуса и выходного вала.

Техническим результатом изобретения является увеличение нагрузочной способности редуктора.

Технический результат достигается тем, что в планетарном редукторе, содержащем входной вал, опирающийся на подшипники, сателлит, в котором две неподвижные относительно друг друга шестерни имеют разное число зубьев, выходной вал, размещенный на подшипниках, корпус в отличие от известного, на входном валу размещен эксцентрик, на котором расположен сателлит, зубья шестерен выполнены в виде циклоид, в корпусе и выходном валу размещены цевки, первая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками корпуса, вторая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками выходного вала.

Заявляемое техническое решение поясняется изображением на фиг. 1 - кинематическая схема планетарного циклоидного редуктора с цевочным зацеплением.

Планетарный редуктор содержит входной вал 1 с эксцентриком, размещенный на подшипниках 2, на эксцентрике размещен сателлит с шестерней 3, находящейся в зацеплении зубьями с цевками неподвижного корпуса 4, и шестерней 5, неподвижной относительно шестерни 3 и находящейся в зацеплении с цевками выходного звена 6, размещенного на подшипниках 7, причем шестерни 3 и 5 имеют разное число зубьев, которые выполнены в форме циклоиды.

Планетарный редуктор работает следующим образом.

Входной вал 1 с эксцентриком, размещенный на подшипниках 2, приводом вращается вокруг своей оси. Сателлит, имеющий две шестерни с зубьями в форме циклоиды и развязанный с валом приходит в движение из-за того, что выступами циклоиды шестерни 3 взаимодействует с неподвижными цевками корпуса 4.

Движение сателлита имеет следующий характер:

его центр движется по окружности, радиус которой равен эксцентриситету вала 1;

относительно своего центра он имеет угловое вращение - на один оборот вала он поворачивается на 1/n оборотов, где n - число цевок.

Движение сателлита приводит к взаимодействию выполненной на шестерне 5 циклоиды с цевками выходного вала 6. Характер движения сателлита и его взаимодействия с цевками выходного вала 6 приводит к тому, что оно, имеющее возможность только осевого вращения ввиду размещения на подшипниках 7, приходит в движение. Передаточное отношение при этом определяется по формуле

где z_к - число цевок неподвижного корпуса 4, z_в - число цевок выходного вала 6. Положительное значение передаточного отношения i означает, что выходной вал 6 будет вращаться сонаправленно направлению движения входного вала 1. Отрицательное значение передаточного отношения i означает, что выходной вал 6 будет вращаться в противоположном вращению входного вала 1 направлении.

Форма циклоиды каждой из шестерен определяется следующим образом:

вычисляется предварительная форма циклоиды - эпитрохоида:

где R - радиус окружности, на которой размещаются центры цевок, входящие в зацепление с шестерней, для которой производится расчет формы, z_i - число цевок, е - эксцентриситет вала 1, параметр t=0…360° переменная;

затем выполняется построение эквидистанты (отступ по нормали к траектории) в направлении оси шестерни на расстояние R_ц - радиус цевок.

Актуальность создания изобретения обуславливается возможностью его использования в составе периферийного стыковочного механизма космического аппарата. Стыковочный механизм состоит из стыковочного кольца, защелок, шести устройств поглощения энергии (штанг стыковочного механизма) и тросового устройства стягивания.

Тросовое устройство стягивания используется после образования первичной механической связи между двумя космическими аппаратами. С его помощью выполняется совмещение стыковочных плоскостей до обеспечения возможности закрытия стыка с помощью крюков механизма герметизации стыка. При этом необходимо обжать множество элементов стыка таких как электроразъемы, гидроразъемы, резиновые уплотнения, толкатели.

Ввиду жестких требований к массе, в приводе тросового устройства стягивания используются маломощные высокооборотистые двигатели, которые должны создавать значительную силу, преодолевающую сопротивление элементов стыка, поэтому особо важным является использование малогабаритных и высоконагруженных редукторов, например планетарного редуктора.

Изобретение относится к машиностроению. Планетарный редуктор содержит входной вал, опирающийся на подшипники, сателлит, в котором две неподвижные относительно друг друга шестерни имеют разное число зубьев, выходной вал, размещенный на подшипниках. На входном валу размещен эксцентрик, на котором расположен сателлит, зубья шестерен выполнены в виде циклоид, в неподвижном корпусе и выходном валу размещены цевки, первая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками неподвижного корпуса, вторая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками выходного вала. Обеспечивается увеличение нагрузочной способности редуктора. 1 ил.

Планетарный редуктор, содержащий входной вал, опирающийся на подшипники, сателлит, в котором две неподвижные относительно друг друга шестерни имеют разное число зубьев, выходной вал, размещенный на подшипниках, корпус, отличающийся тем, что на входном валу размещен эксцентрик, на котором расположен сателлит, зубья шестерен выполнены в виде циклоид, в корпусе и выходном валу размещены цевки, первая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками неподвижного корпуса, вторая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками выходного вала.