Безлюфтовая планетарная передача Российский патент 2023 года по МПК F16H1/48 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к зубчатым механическим передачам и может быть использовано в высоконагруженных механических передачах.

Известна планетарная передача, содержащая солнечную шестерню, сателлиты, каждый из которых установлен на сферический подшипник, неподвижное колесо с внутренними зубьями и тихоходное водило (Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. М.-П.: Машиностроение, 1966. - 307 с. (стр. 8, рис. 2а; стр. 239, рис. 124м)).

Недостатками этой конструкции являются большие динамические (ударные) нагрузки в момент пуска двигателя из-за наличия зазоров в зацеплениях и низкая нагрузочная способность подшипникового узла сателлита, что ведет к снижению нагрузочной способности передачи в целом.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является зубчатая планетарная передача, содержащая солнечную шестерню, сателлиты, каждый из которых состоит из двух колес, неподвижное центральное колесо с внутренними зубьями, водило с двумя податливыми щеками и посаженными в них осями сателлитов. Причем податливость щек, за счет которой происходит самоустановка осей и выравнивание нагрузки между колесами каждого сателлита, обеспечивается выполнением множества отверстий разного диаметра, расположенных в щеках в шахматном порядке (патент РФ № 2291335, МПК F16H 1/48, опубл. 10.01.2007, БИ № 1).

Недостатком данного устройства является быстрая потеря эластичности и упругих свойств резиновых колец переменной площади поперечных сечений, а, следовательно, низкая нагрузочная способность и низкая надежность работы передачи.

Задача изобретения - увеличение нагрузочной способности планетарной передачи, повышение надежности ее работы.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве планетарной передачи, содержащей солнечную шестерню; сателлиты, каждый из которых состоит из двух колес, установленных на оси на сферических подшипниках; неподвижное колесо с внутренними зубьями и водило, узел каждого сателлита выполнен снабженным резиновым кольцом с переменной площадью поперечных сечений, которое опирается на центрирующую шайбу и расположено между колесами сателлита, а водило выполнено с отверстиями в щеках, расположенными в шахматном порядке, диаметр которых возрастает по мере удаления от места расположения оси сателлита новым является то, что между зубчатыми колесами каждого сателлита соосно с ними устанавливается цилиндрическая винтовая пружина кручения для поворота одного из зубчатых колес сателлита относительно второго зубчатого колеса, концы которой вставлены в глухие отверстия на боковых поверхностях зубчатых колес каждого сателлита.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство планетарной передачи; на фиг. 2 - сечение А-А, показывающее контакт зубьев неподвижного колеса с внутренними зубьями с одним из зубчатых колес (левым) сателлита; на фиг. 3 - сечение Б-Б, показывающее контакт зубьев неподвижного колеса с внутренними зубьями со вторым зубчатым колесом (правым) сателлита.

Передача содержит солнечную шестерню 1; сателлиты, состоящие из двух колес 2, установленных на оси 3 на радиальных подшипниках 4; распорные втулки 5, цилиндрическую винтовую пружину кручения 6 для поворота одного из зубчатых колес каждого сателлита относительно второго зубчатого колеса, концы которой вставлены в глухие отверстия 7 на боковых поверхностях зубчатых колес каждого сателлита; водило 8; неподвижное колесо с внутренними зубьями 9, выполненное за одно целое с корпусом.

При сборке узла сателлитов необходимо обеспечить установку концов цилиндрической винтовой пружины кручения 6 в глухие отверстия 7 на боковых поверхностях зубчатых колес сателлитов 2 и соосный поворот одного из зубчатых колес сателлита относительно второго зубчатого колеса на величину одного или нескольких шагов зубьев, сопрягаемых с сателлитами солнечной шестерни 1 и неподвижного колеса с внутренними зубьями 9, обеспечивая при этом «натяг» за счет упругих свойств пружины 6. Результатом такой сборки будет создание устойчивого контакта зубьев зубчатых колес сателлитов 2 с зубьями солнечной шестерни 1 и неподвижного колеса с внутренними зубьями 9 (см. фиг. 2 и фиг. 3).

Планетарная передача работает следующим образом.

При пуске вращательное движение от солнечной шестерни 1, зубья которой находятся в зацеплении с зубьями сателлитов 2, передается сателлитам 2, которые начинают совершать планетарное движение вокруг солнечной шестерни 1, при этом водило 8 также начинает вращаться. Зубья сателлитов 2 одновременно находятся в зацеплении как с солнечной шестерней 1, так и внутренними зубьями неподвижного колеса 9.

Динамические нагрузки в момент пуска планетарной передачи будут минимальными за счет отсутствия зазоров между солнечной шестерней 1, одним из зубчатых колес сателлитов 2 и неподвижного колеса с внутренними зубьями 9. При возрастании нагрузки упругие силы цилиндрической винтовой пружины кручения 6 будут преодолены, и в контакт с солнечной шестерней 1 и неподвижным колесом с внутренними зубьями 9 в направлении передачи нагрузки войдет второе из зубчатых колес сателлитов 2, обеспечивая при этом передачу номинальной мощности планетарной передачи. При снижении нагрузки наступит момент, когда упругие силы цилиндрической винтовой пружины кручения 6 превысят величины рабочих сил, и пружина плавно возвратит одно из зубчатых колес каждого сателлита в исходное положение, «выбрав» при этом люфт в зубчатом зацеплении между элементами 1, 2 и 9 планетарной передачи (см. фиг. 2 и фиг. 3).

Появляющаяся с течением времени выработка зубьев зубчатых колес будет компенсироваться наличием цилиндрической винтовой пружины кручения 6, обеспечивающей создание устойчивого контакта зубьев зубчатых колес сателлитов 2 с зубьями солнечной шестерни 1 и неподвижного колеса с внутренними зубьями 9.

Предлагаемая конструкция может быть рекомендована для применения в реверсивных передачах, а также при наличии больших динамических нагрузок. Размером пружины и/или относительным соосным поворотом одного из зубчатых колес сателлитов на этапе сборки можно подобрать необходимую величину упругих сил, обеспечивающих отсутствие зазоров между зубчатыми элементами (1, 2 и 9) передачи.

Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет снизить общие затраты на производство за счет отказа от достаточно дорогостоящих радиальных шариковых сферических двухрядных подшипников (см. прототип) в пользу дешевых и распространенных шариковых радиальных однорядных подшипников, понижения требований к ряду показателей допусков зубчатых колес по ГОСТ 1643-81, а также снизить динамические (ударные) нагрузки, что приведет к увеличению нагрузочной способности передачи, повышению надежности ее работы.

Изобретение относится к области машиностроения. Планетарная передача содержит солнечную шестерню, сателлиты, каждый из которых состоит из двух колес, установленных на оси на сферических подшипниках, неподвижное колесо с внутренними зубьями и водило. Узел каждого сателлита снабжен резиновым кольцом с переменной площадью поперечных сечений, которое опирается на центрирующую шайбу и расположено между колесами сателлита. Водило выполнено с отверстиями в щеках, расположенными в шахматном порядке, диаметр которых возрастает по мере удаления от места расположения оси сателлита. Между зубчатыми колесами каждого сателлита соосно с ними устанавливается цилиндрическая винтовая пружина кручения для поворота одного из зубчатых колес сателлита относительно второго зубчатого колеса, концы которой вставлены в глухие отверстия на боковых поверхностях зубчатых колес каждого сателлита. Обеспечивается увеличение нагрузочной способности планетарной передачи, повышение надежности ее работы. 3 ил.

Планетарная передача, содержащая солнечную шестерню; сателлиты, каждый из которых состоит из двух колес, установленных на оси на сферических подшипниках; неподвижное колесо с внутренними зубьями и водило, узел каждого сателлита выполнен снабженным резиновым кольцом с переменной площадью поперечных сечений, которое опирается на центрирующую шайбу и расположено между колесами сателлита, а водило выполнено с отверстиями в щеках, расположенными в шахматном порядке, диаметр которых возрастает по мере удаления от места расположения оси сателлита, отличающаяся тем, что между зубчатыми колесами каждого сателлита соосно с ними устанавливается цилиндрическая винтовая пружина кручения для поворота одного из зубчатых колес сателлита относительно второго зубчатого колеса, концы которой вставлены в глухие отверстия на боковых поверхностях зубчатых колес каждого сателлита.