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 первым 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, размещенный на подшипниках, сателлит, в котором две неподвижные относительно друг друга шестерни имеют разное число зубьев, первый корпус, выходной вал, размещенный на подшипниках в отличие от известного, на входном валу размещен эксцентрик, на котором расположен сателлит, зубья шестерен выполнены в виде циклоид, в первом неподвижном корпусе и выходном валу размещены цевки, первая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками первого неподвижного корпуса, вторая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками выходного вала, кроме того, введена третья шестерня, неподвижная относительно первых двух, второй неподвижный корпус с цевками, размещенные зеркально, соответственно, первой шестерне и первому неподвижному корпусу относительно плоскости, проходящей через вторую шестерню и перпендикулярной оси вращения входного вала, причем число зубьев третьей шестерни и число цевок второго неподвижного корпуса равны соответственно, числу зубьев первой шестерни и числу цевок первого неподвижного корпуса, два подшипника входного вала и два подшипника выходного вала размещены по обе стороны указанной плоскости.

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

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 первого 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, кроме того, сателлит также содержит шестерню 8, зубья которой также выполнены в форме циклоиды, неподвижную относительно шестерней 3 и 5, второй неподвижный корпус 9 с цевками, размещенные зеркально, соответственно, шестерне 3 и первому неподвижному корпусу 4 относительно плоскости, проходящей через шестерню 5 и перпендикулярной оси вращения входного вала 1, причем число зубьев шестерни 8 и число цевок второго неподвижного корпуса 9 равны соответственно, числу зубьев шестерни 3 и числу цевок первого неподвижного корпуса 4, два подшипника 2 входного вала и два подшипника 7 выходного вала размещены по обе стороны указанной плоскости.

Планетарный редуктор работает следующим образом.

Входной вал 1 с эксцентриком, размещенный на подшипниках 2, приводом вращается вокруг своей оси. Сателлит, имеющий три шестерни с зубьями в форме циклоиды и развязанный с валом приходит в движение из-за того, что выступами циклоиды шестерен 3 и 8 взаимодействует с неподвижными цевками корпусов 4 и 9.

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, размещенного на подшипниках 7. Характер движения сателлита и его взаимодействия с цевками выходного вала 6 приводит к тому, что оно, имеющее возможность только осевого вращения, начинает вращаться. Передаточное отношение при этом определяется по формуле:

где z_к - число цевок неподвижного корпусов 4 и 9, z_в - число цевок выходного вала 6. Положительное значение передаточного отношения i означает, что выходной вал 6 будет вращаться сонаправленно направлению вращения 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, размещенный на подшипниках, сателлит, в котором две неподвижные относительно друг друга шестерни имеют разное число зубьев, корпус, выходной вал, размещенный на подшипниках. На входном валу размещен эксцентрик, на котором расположен сателлит, зубья шестерен выполнены в виде циклоид, в первом неподвижном корпусе и выходном валу размещены цевки, первая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками первого неподвижного корпуса, вторая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками выходного вала, кроме того, введена третья шестерня, неподвижная относительно первых двух, второй неподвижный корпус с цевками, размещенные зеркально, соответственно, первой шестерне и первому неподвижному корпусу относительно плоскости, проходящей через вторую шестерню и перпендикулярной оси вращения входного вала. Число зубьев третьей шестерни и число цевок второго неподвижного корпуса равны соответственно числу зубьев первой шестерни и числу цевок первого неподвижного корпуса, два подшипника входного вала и два подшипника выходного вала размещены по обе стороны указанной плоскости. Планетарный редуктор может быть использован в тросовом устройстве стягивания стыковочного механизма космического аппарата. Обеспечивается увеличение нагрузочной способности редуктора. 1 ил.

Планетарный редуктор, содержащий входной вал, размещенный на подшипниках, сателлит, в котором две неподвижные относительно друг друга шестерни имеют разное число зубьев, первый корпус, выходной вал, размещенный на подшипниках, отличающийся тем, что на входном валу размещен эксцентрик, на котором расположен сателлит, зубья шестерен выполнены в виде циклоид, в первом неподвижном корпусе и выходном валу размещены цевки, первая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками первого неподвижного корпуса, вторая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками выходного вала, кроме того, введена третья шестерня, неподвижная относительно первых двух, второй неподвижный корпус с цевками, размещенные зеркально, соответственно, первой шестерне и первому неподвижному корпусу относительно плоскости, проходящей через вторую шестерню и перпендикулярной оси вращения входного вала, причем число зубьев третьей шестерни и число цевок второго неподвижного корпуса равны соответственно числу зубьев первой шестерни и числу цевок первого неподвижного корпуса, два подшипника входного вала и два подшипника выходного вала размещены по обе стороны указанной плоскости.