ДВУХСАТЕЛЛИТНЫЙ ПЛАНЕТАРНЫЙ РЕДУКТОР Российский патент 2023 года по МПК F16H1/32 

Данное техническое решение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании планетарных передач и редукторов.

Известен планетарный механизм [Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учеб. для втузов. - 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Наука. Гл. ред. физ. - мат. лит., 1988. - 640 с.; стр. 162, рис. 7.32], также называемый планетарным механизмом Джеймса и содержащий в своем составе стойку с жестко установленным на ней неподвижным зубчатым колесом с внутренним зацеплением, центральное ведущее зубчатое колесо, сателлит и водило. Недостатком данного механизма является то обстоятельство, что вся мощность двигателя передается через один сателлит. Кроме этого в механизме масса сателлита смещена относительно центральной оси вращения и не уравновешена, вследствие чего происходит динамический дисбаланс, что в итоге может привести к раннему разрушению подшипниковых опор и звеньев механизма.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является планетарный механизм с двумя сателлитами [Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Изд. 3-е. - М.: Высшая школа, 1967. - 366 с; стр. 120, рис. 89], принимаемый в качестве прототипа. Механизм включает в свой состав стойку с жестко установленным на ней неподвижным зубчатым колесом с внутренним зацеплением, центральное ведущее зубчатое колесо, два сателлита и водило. В механизме центральное ведущее зубчатое колесо образует со стойкой вращательный шарнир, а с сателлитами - зубчатые зацепления. Сателлиты сопряжены с водилом посредством вращательных шарниров, а с неподвижным зубчатым колесом - посредством зубчатых зацеплений. Водило и стойка сопряжены между собой вращательным шарниром. В данном механизме происходит уравновешивание сил инерции от двух сателлитов, вследствие чего снижается динамический дисбаланс.

Недостаток прототипа состоит в повышенных требованиях к точности изготовления его звеньев, а также в повышенных требованиях к точности его сборки. Это связано с тем, что между водилом и стойкой отсутствует дополнительное подвижное звено, которое могло бы компенсировать неточности изготовления и сборки, сокращающие срок службы устройства.

Кроме этого число степеней свободы прототипа не равно одному, несмотря на то, что механизм считается одноподвижным, т.е. функционирующим от единственного привода. Это можно определить с помощью структурной формулы подвижности Чебышева П.Л.:

где W - степень подвижности механизма; n - число подвижных звеньев механизма; р₅ - число одноподвижных шарниров; p₄ - число двухподвижных шарниров.

Данная передача содержит четыре подвижных звена (центральное ведущее зубчатое колесо, водило и два сателлита), т.е. n=4; четыре одноподвижных шарнира (ведущее колесо со стойкой, два соединения сателлитов с водилом и водило со стойкой), т.е. р₅=4; четыре двухподвижных шарнира (зубчатые зацепления каждого из сателлитов с ведущим и неподвижным колесами), т.е. p₄=4. Тогда степень подвижности механизма оказывается равной нулю (W=0). Полученный результат означает невозможность движения в такой системе при заданных параметрах. Движение может быть обеспечено только путем создания зазоров в зубчатых зацеплениях. Однако в этом случае невозможно реализовать равномерное распределение нагрузки между двумя сателлитами, что также сокращает срок службы устройства.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в увеличении срока службы устройства.

Данная проблема решается тем, что в предлагаемом двухсателлитном планетарном редукторе, включающем стойку, на которой жестко установлено неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением, ведущее центральное зубчатое колесо, входящее со стойкой во вращательный шарнир, два сателлита и водило, где сателлиты образуют с водилом вращательные шарниры, а с неподвижным и ведущим центральным зубчатыми колесами образуют зубчатые зацепления, согласно изобретению, редуктор снабжен рычагом, образующим вращательные шарниры со стойкой и водилом, при этом геометрические оси вращательных шарниров между стойкой и ведущим центральным зубчатым колесом, а также рычагом и стойкой являются соосными.

Технический результат, получаемый при использовании предложенного изобретения, заключается в увеличении срока службы устройства за счет обеспечения более равномерного распределения усилий между сателлитами, путем размещения между водилом и стойкой дополнительного подвижного звена, что позволяет компенсировать неточности изготовления и сборки.

Предлагаемый двухсателлитный планетарный редуктор показан на фиг.1 (левая схема - изометрический вид спереди; правая схема - изометрический вид сзади). Редуктор содержит следующие звенья: стойку 1, на которой жестко установлено неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением 2, ведущее центральное зубчатое колесо 3, сателлиты 4 и 5, водило 6 и рычаг 7.

Звенья 1 и 3, 4 и 6, 5 и 6, 6 и 7, 7 и 1 образуют вращательные шарниры. Причем геометрические оси вращательных шарниров между звеньями 1 и 3, а также 7 и 1 являются соосными. Звенья 2 и 4, 2 и 5, 3 и 4, 3 и 5 образуют зубчатые зацепления.

Предлагаемый двухсателлитный планетарный редуктор работает следующим образом. Входное движение задается ведущему центральному зубчатому колесу 3 относительно стойки 1 и передается сателлитам 4 и 5, смещающимся относительно неподвижного зубчатого колеса 2. Движение от сателлитов 4 и 5 передается на водило 6, а далее на рычаг 7, служащий выходным звеном редуктора.

Число степеней свободы заявляемого редуктора может быть рассчитано по указанной выше структурной формуле Чебышева П.Л. Для данного редуктора параметры формулы соответственно равны: n=5, p₅=5 и p₄=4. Тогда степень подвижности оказывается равной одному (W=1). Таким образом, для определенного движения всех звеньев редуктора, в нем достаточно задать движение единственному звену. В данном случае входное движение задается ведущему центральному зубчатому колесу 3.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании планетарных передач и редукторов. Двухсателлитный планетарный редуктор включает стойку, на которой жестко установлено неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением, ведущее центральное зубчатое колесо, входящее со стойкой во вращательный шарнир, два сателлита и водило. Сателлиты образуют с водилом вращательные шарниры, а с неподвижным и ведущим центральным зубчатыми колесами образуют зубчатые зацепления. При этом редуктор снабжен рычагом, образующим вращательные шарниры со стойкой и водилом. Причем геометрические оси вращательных шарниров между стойкой и ведущим центральным зубчатым колесом, а также рычагом и стойкой являются соосными. Обеспечивается увеличение срока службы устройства. 1 ил.

Двухсателлитный планетарный редуктор, включающий стойку, на которой жестко установлено неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением, ведущее центральное зубчатое колесо, входящее со стойкой во вращательный шарнир, два сателлита и водило, где сателлиты образуют с водилом вращательные шарниры, а с неподвижным и ведущим центральным зубчатыми колесами образуют зубчатые зацепления, отличающийся тем, что редуктор снабжен рычагом, образующим вращательные шарниры со стойкой и водилом, при этом геометрические оси вращательных шарниров между стойкой и ведущим центральным зубчатым колесом, а также рычагом и стойкой являются соосными.