МНОГОПОТОЧНАЯ БЕСПОДШИПНИКОВАЯ ПЛАНЕТАРНАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2024 года по МПК F16H3/44 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к многопоточным планетарным редукторам и может найти применения в различных машинах в качестве компактного силового привода тихоходных вращающихся рабочих органов.

Известна зубчатая волновая передача с тихоходным выходным валом, содержащая центральные зубчатые колеса и расположенное между ними гибкое зубчатое колесо с ведущим генератором волновых деформаций, совершающее сложное планетарное движение (книга «Машиностроение. Энциклопедия», Том IV-1. - Москва, «Машиностроение», 1995, с. 501, рис. 4) - аналог.

Недостатками известное волновой передачи являются сложность конструкции и технологии изготовления гибкого зубчатого колеса, большие осевые габариты, возникновение вибрации, мелкие модули зубьев (0,15-2 мм) способны передавать только небольшие мощности, ограниченный диапазон передаточных отношений из-за малой изгибной прочности гибкого зубчатого колеса.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является многопоточная планетарная зубчатая передача, содержащая входной и выходной валы с центральными зубчатыми колесами, имеющими многократные зубчатые зацепления с цилиндрическими сателлитами, которые (а) жестко установлены между собой на общем вращающемся водиле и (б) дополнительно связаны с этим водилом выходного вала через множество сложных узлов подшипников (Книга; Крайнев А.Ф. «Механика машин. Фундаментальный словарь». - М.: Машиностроение, 2000, с. 600, рис. в)) - прототип.

Недостатками указанной многопоточной планетарной зубчатой передачи являются:

1) сложность конструкции и системы смазки всех подшипников сателлитов из-за их сложного планетарного движения при передаче потоков мощности;

2) большие осевые и радиальные габариты планетарного редуктора;

3) низкая нагрузочная способность передачи, ограниченная работоспособностью подшипников сателлитов;

4) неравномерная нагруженность сателлитов приводит к малому сроку службы их подшипников;

5) ограниченные функциональные возможности привода только одного выходного вала;

6) ограниченный габаритами привода диапазон передаточных отношений зубчатой передачи.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в упрощении конструкции и уменьшении ее габаритов, расширении функциональных возможностей, упрощении процесс сборки и разборки, а также расширении диапазона передаточных отношений планетарного редуктора.

Получение технического результата достигается за счет того, что в многопоточной бесподшипниковой планетарной зубчатой передаче с входным и выходным валами и центральной колесами, сателлиты выполнены плавающими в виде бесподшипниковых сборок зубчатых колес, установленных с возможностью их свободного перемещения в тангенциальном и радиальном направлениях в пределах зазоров всех зубчатых зацеплений планетарной передачи и снабжены устройством ограничения осевого перемещения плавающих сателлитов вдоль центральной оси зубчатой передачи.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4 и фиг.5.

На фиг.1 представлен общий вид многопоточной бесподшипниковой планетарной зубчатой передачи, содержащей входной и выходной валы, подвижно связанные между собой через установленное на входном валу 1 центральное зубчатое колесо 3 с внешними зубьями, центральное неподвижное зубчатое колесо 4 с внутренними зубьями и подвижное центральное зубчатое колесо 5 с внутренними зубьями, установленное на выходном валу 2. Установленные в зацепление с центральными колесами 3, 4 и 5 цилиндрические сателлиты 6, 7, 8 и 9 выполнены плавающими в виде бесподшипниковых сборок зубчатых колес, установленных с возможностью их свободного перемещения в пределах зазоров зубчатых зацеплений, а также выполнены двухвенцовыми с неодинаковым числом зубьев первого 10 и второго 11 зубчатых венцов. Первые зубчатые венцы 10 каждого из сателлитов установлены в два зубчатых зацепления - с одной стороны образованных с колесом 3 входного вала 1, а с другой стороны образованных с неподвижным колесом 4. Вторые зубчатые венцы 11 образуют зубчатые зацепления с колесом 5 выходного вала 2.

Планетарная зубчатая передача снабжена устройством кинематической взаимосвязи плавающих двухвенцовых сателлитов 6, 7, 8 и 9, выполненным в виде установленного на выходном валу 2 свободно вращающегося зубчатого кольца 12 с внешними зубьями, образующими внешние зацепления со вторыми зубчатыми венцами 11 всех плавающих сателлитов 6, 7, 8 и 9. Эти сателлиты 6, 7, 8 и 9 снабжены устройством ограничения их осевого перемещения вдоль центральной оси передачи 0₁0₂, выполненным в виде шариков 13, установленных с двух сторон вдоль оси каждого из сателлитов 6, 7, 8 и 9 и соответственно расположенных между торцами этих сателлитов и двумя неподвижным 4 и подвижным 5 центральными колесами с внутренними зубьями.

Плавающие сателлиты 6, 7, 8 и 9 могут быть выполнены в виде двухступенчатого шлицевого вала с эвольвентными зубчатыми шлицами, выполненными с разных сторон этого вала с разным числом эвольвентных зубьев внешнего зацепления, например, с разностью в два зуба. Входной вал 1 вращается с угловой скоростью ω₁, а выходной вал 2 вращается с угловой скоростью ω₂.

На сечении А-А показаны зацепления второго зубчатого венца 11 сателлитов 6, 7, 8 и 9 с зубчатым кольцом 12 и подвижным центральным колесом 5.

На фиг.2 представлен вариант выполнения многопоточной планетарной зубчатой передачи, в котором планетарная передача с выходным валом 2 снабжена вторым выходным валом 14 с установленной на нем дополнительной центральной шестерней 15 с внешними зубьями, входящими во внешние зацепления со вторыми зубчатыми венцами 11 всех плавающих двухвенцовых сателлитов.

Устройство ограничения осевого перемещения плавающих двухвенцовых сателлитов выполнено в виде сблокированных с дополнительной центральной шестерней 15 выступающих круговых реборд 16 и 17, взаимодействующих с торцевыми поверхностями зубьев вторых зубчатых венцов 11 всех плавающих двухвенцовых сателлитов. При вращении входного вала 1 с угловой скоростью ω₁, второй выходной вал 14 вращается с угловой скоростью ω₁₄<ω₁.

На фиг.3 представлен вариант выполнения многопоточной планетарной зубчатой передачи, в которой каждый из плавающих двухвенцовых сателлитов с обоих сторон сблокирован с ребордами 18 и 19, взаимодействующими с внутренними поверхностями неподвижного 4 и подвижного 5 центральных колес с внутренними зубьями в процессе работы планетарной передачи.

На фиг.4 представлен вариант выполнения многопоточной планетарной зубчатой передачи, которая снабжена устройством упругой связи плавающих двухвенцовых сателлитов между собой, выполненным в виде плавающего тонкостенного упругого пластинчатого кольца 20, установленного между первым и вторым зубчатыми венцами всех плавающих двухвенцовых сателлитов 6, 7, 8 и 9.

На фиг.5 представлен вариант выполнения многопоточной планетарной зубчатой передачи, которая снабжена устройством упругой связи плавающих двухвенцовых сателлитов между собой, выполненным в виде свободно установленных двухсторонних гибко-упругих опорных звеньев 21 и 22, каждое из которых взаимодействует с двумя противоположно расположенными плавающими сателлитами 6 и 7, 8 и 9; упомянутые опорные звенья установлены в параллельных плоскостях с угловым смещением β между собой, равным:

где k≥4 - общее четное число плавающих двухвенцовых сателлитов.

Работа представленной многопоточной бесподшипниковой планетарной передачи и достигаемый в ней положительный эффект заключаются в следующем.

Вращение входного вала 1 с угловой скоростью ω₁ через установленное на этом валу центральное зубчатое колесо 3, и плавающие двухвенцовые сателлиты 6, 7, 8 и 9 передается на подвижное центральное колесо 5, установленное на выходном валу 2, что обеспечивает его вращение на режиме редуктора с другой угловой скоростью ω₂ << ω₁.

Установка в планетарной передаче (схемы на фиг.2 и фиг.3) во внешние зацепления со вторыми зубчатыми венцами 11 сателлитов дополнительной центральной шестерни 15 с внешними зубьями, установленной на втором выходном валу 14 позволяет при одном приводном двигателе создать дополнительный поток мощности для вращения второго рабочего органа на валу 14 с угловой скоростью ω₁₄>ω₂, задаваемой вторым выходным валом 14.

Требуемое соотношение угловых скоростей тихоходного выходного вала 2 (ω₂) и быстроходного выходного вала 14 (ω₁₄) можно регулировать в широком диапазоне - за счет применения дополнительной центральной шестерни 15 (фиг.2) с разным числом зубьев.

Выполнение многопоточной планетарной передачи с плавающими зубчатыми двухвенцовыми сателлитами, которые выполнены вообще без подшипников - позволяет упростить конструкцию, процесс сборки и разборки планетарного редуктора и уменьшить его габариты и вес; повысить нагрузочную способность планетарного привода (за счет исключения всех подшипниковых узлов сателлитов и повышения равномерности их нагружения между собой); увеличить диапазон передаточных отношений в компактной планетарной передаче и расширить ее возможности за счет раздельного привода двух рабочих органов и применения в качестве самотормозящейся планетарной передачи, например, мобильной лебедки автомобиля.

Изобретение относится к области машиностроения. Многопоточная бесподшипниковая планетарная зубчатая передача содержит входной и выходной валы с центральными зубчатыми колесами, между которыми установлены цилиндрические сателлиты. Сателлиты выполнены плавающими в виде бесподшипниковых сборок зубчатых колес, установленных с возможностью их свободного перемещения в тангенциальном и радиальном направлениях в пределах зазоров всех зубчатых зацеплений планетарной передачи и снабжены устройством ограничения осевого перемещения плавающих двухвенцовых сателлитов, вдоль центральной оси передачи обеспечивается упрощение конструкции и уменьшение габаритов передачи, а также повышение нагрузочной способности и упрощение процесса сборки и разборки планетарной передачи. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Многопоточная бесподшипниковая планетарная зубчатая передача, содержащая входной и выходной валы, подвижно связанные между собой через центральные зубчатые колеса и установленные в многократном зубчатом зацеплении с ними цилиндрические сателлиты, отличающаяся тем, что цилиндрические сателлиты выполнены плавающими в виде бесподшипниковых сборок зубчатых колес, установленных с возможностью их свободного перемещения в тангенциальном и радиальном направлениях в пределах зазоров всех зубчатых зацеплений планетарной передачи и снабженных устройством ограничения осевого перемещения плавающих сателлитов вдоль центральной оси передачи.

2. Многопоточная планетарная зубчатая передача по п. 1, отличающаяся тем, что плавающие сателлиты выполнены двухвенцовыми с неодинаковым числом зубьев первого и второго зубчатых венцов, первый зубчатый венец каждого из плавающих сателлитов установлен в два зубчатых зацепления, с одной стороны образованных с установленным на входном валу центральным колесом с внешними зубьями, с другой стороны образованных с неподвижным центральным колесом с внутренними зубьями, а второй зубчатый венец каждого из плавающих сателлитов образует зубчатое зацепление с установленным на выходном валу центральным зубчатым колесом с внутренними зубьями.

3. Многопоточная планетарная зубчатая передача по п. 2, отличающаяся тем, что планетарная передача снабжена устройством кинематической взаимосвязи плавающих двухвенцовых сателлитов, выполненным в виде установленного на выходном валу свободно вращающегося зубчатого кольца с внешними зубьями, образующими внешние зацепления со вторыми зубчатыми венцами всех плавающих сателлитов.

4. Многопоточная планетарная зубчатая передача по п. 2, отличающаяся тем, что устройство ограничения осевого перемещения плавающих двухвенцовых сателлитов выполнено в виде шариков, установленных с двух сторон вдоль оси каждого из упомянутых сателлитов и соответственно расположенных между торцами сателлитов и двумя неподвижным и подвижным центральными колесами с внутренними зубьями.

5. Многопоточная планетарная зубчатая передача по п. 2, отличающаяся тем, что планетарная передача снабжена вторым выходным валом с установленной на нем дополнительной центральной шестерней с внешними зубьями, входящими во внешнем зацеплении со вторыми зубчатыми венцами всех плавающих двухвенцовых сателлитов, а устройство ограничения осевого перемещения упомянутых сателлитов выполнено в виде сблокированных с дополнительной центральной шестерней выступающих круговых реборд, взаимодействующих с торцевыми поверхностями зубьев вторых зубчатых венцов этих сателлитов.

6. Многопоточная планетарная зубчатая передача по п. 2, отличающаяся тем, что каждый из плавающих двухвенцовых сателлитов с обеих сторон сблокирован с ребордами, взаимодействующими с внутренними поверхностями неподвижного и подвижного колес с внутренними зубьями в процессе работы планетарной передачи.

7. Многопоточная планетарная зубчатая передача по п. 4, отличающаяся тем, что плавающие двухвенцовые сателлиты выполнены в виде двухступенчатого шлицевого вала с эвольвентными зубчатыми шлицами, выполненными с разных сторон этого вала с разным числом эвольвентных зубьев внешнего зацепления, например, с разностью в два зуба.

8. Многопоточная планетарная зубчатая передача по п. 2, отличающаяся тем, что зубчатая передача снабжена устройством упругой связи плавающих двухвенцовых сателлитов между собой, выполненным в виде плавающего тонкостенного упругого пластинчатого кольца, установленного между первым и вторым зубчатым венцами всех плавающих двухвенцовых сателлитов.

9. Многопоточная планетарная зубчатая передача по п. 2, отличающаяся тем, что зубчатая передача снабжена устройством упругой связи плавающих двухвенцовых сателлитов между собой, выполненным в виде свободно установленных двухсторонних гибко-упругих опорных звеньев, каждое из которых взаимодействует с двумя противоположно расположенными плавающими сателлитами, упомянутые опорные звенья установлены в параллельных плоскостях с угловыми смещением β между собой, равным: где k≥4 - общее четное число плавающих двухвенцовых сателлитов.