ЧЕТЫРЕХСАТЕЛЛИТНЫЙ ПЛАНЕТАРНЫЙ РЕДУКТОР С ДВУМЯ ВЫХОДНЫМИ ВАЛАМИ Российский патент 2024 года по МПК F16H1/46 

Данное изобретение 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, ведущее центральное 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 четырехсателлитный планетарный редуктор [Патент №2631726, МПК F16H 57/04. Планетарный редуктор, в частности, для турбомашины / Феро Б.; заявитель и патентообладатель ИСПАНО-СЮИЗА. - №2015112303; заявл. 29.08.2013; опубл. 26.09.2017, Бюл. №27 - 16 с.; 11 ил.], принимаемый в качестве прототипа. Редуктор включает в свой состав стойку с жестко установленным на ней неподвижным зубчатым колесом с внутренним зацеплением, ведущее центральное зубчатое колесо, четыре сателлита и водило, на котором жестко установлен выходной вал. В редукторе, ведущее центральное 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 редукторе обеспечивается уравновешивание сил инерции от четырех 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 водило соединяется напрямую со всеми четырьмя сателлитами, обеспечивая между ними постоянное расстояние. Наличие переменного расстояния между некоторыми сателлитами могло бы компенсировать неточности изготовления и сборки, сокращающие срок службы устройства.

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

W=3n-2р₅-р₄,

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

Данный редуктор содержит шесть подвижных звеньев (ведущее центральное зубчатое колесо, водило и четыре сателлита), т.е. n=6; шесть одноподвижных шарниров (ведущее колесо со стойкой, четыре соединения сателлитов с водилом и соединение водила со стойкой), т.е. р₅=6; восемь двухподвижных шарниров (зубчатые зацепления каждого из сателлитов с ведущим и неподвижным колесами), т.е. р₄=8. Тогда степень подвижности редуктора оказывается отрицательной (W=-2). Полученный результат означает невозможность движения в такой системе при заданных параметрах. Движение может быть обеспечено только путем создания зазоров в шарнирах, в том числе, в зубчатых зацеплениях. Однако в этом случае невозможно реализовать равномерное распределение нагрузки между четырьмя сателлитами, что также сокращает срок службы устройства.

Кроме описанного выше, прототип имеет единственный выходной вал, жестко соединенный с водилом. Такая конструкция не позволяет передавать входной крутящий момент сразу нескольким потребителям.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в увеличении срока службы устройства, а также в усовершенствовании конструкции прототипа путем обеспечения в нем нескольких независимых выходных валов.

Данная проблема решается тем, что в предлагаемом четырехсателлитном планетарном редукторе с двумя выходными валами, включающем стойку, на которой жестко установлено неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением, ведущее центральное зубчатое колесо, образующее со стойкой вращательный шарнир, четыре сателлита, установленные посредством зубчатых зацеплений между неподвижным и центральным зубчатыми колесами, согласно изобретению, редуктор снабжен нижними и верхними шатунами и водилами, где каждый из шатунов сопряжен с парой соответствующих сателлитов и соответствующим водилом посредством вращательных шарниров, при этом на каждом из водил жестко установлен выходной вал, причем вал верхнего водила образует с валом нижнего водила и стойкой вращательные шарниры.

Технический результат, получаемый при использовании предложенного изобретения, заключается в том, что входной крутящий момент можно передавать от одного редуктора сразу нескольким потребителям при увеличении срока службы устройства за счет обеспечения более равномерного распределения усилий между сателлитами, путем исполнения водила составным в виде шарнирно соединенных звеньев, что обеспечивает переменное расстояние между некоторыми сателлитами, это позволяет компенсировать неточности изготовления и сборки.

Предлагаемый четырехсателитный планетарный редуктор с двумя выходными валами показан на фиг. 1 в виде структурной схемы (левая схема - вид спереди; правая схема - вид сбоку) и на фиг. 2 в виде сборочной модели. Редуктор содержит следующие звенья: стойку 1, на которой жестко установлено неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением 2, ведущее центральное зубчатое колесо 3, сателлиты 4, 5, 6 и 7, нижний и верхний шатуны 8 и 9, нижнее и верхнее водила 10 и 11, на каждом из которых жестко установлен выходной вал. Причем вал водила 11 охватывает вал водила 10.

Звенья 1 и 2 образуют жесткое соединение. Звенья 1 и 3, 4 и 8, 5 и 9, 6 и 8, 7 и 9, 8 и 10, 9 и 11, 10 и 11, 11 и 1 образуют вращательные шарниры. Геометрические оси всех вращательных шарниров параллельны между собой. Звенья 2 и 4, 2 и 5, 2 и 6, 2 и 7, 3 и 4, 3 и 5, 3 и 6, 3 и 7 образуют зубчатые зацепления.

Предлагаемый четырехсателлитный планетарный редуктор с двумя выходными валами работает следующим образом. Входное движение задается ведущему центральному зубчатому колесу 3 относительно стойки 1 и передается сателлитам 4, 5, 6 и 7, смещающимся относительно неподвижного зубчатого колеса 2. Движение от сателлитов 4 и 6 передается на нижний шатун 8, а от сателлитов 5 и 7 на верхний шатун 9. Далее через шатуны 8 и 9 движение передается на нижнее и верхнее водила 10 и 11 и на жестко соединенные с ними выходные валы.

Число степеней свободы предлагаемого редуктора может быть рассчитано по указанной выше структурной формуле Чебышева П.Л. Для данного редуктора параметры формулы соответственно равны: n=9, p₅=9 и р₄=8. Тогда степень подвижности редуктора 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. Четырехсателлитный планетарный редуктор с двумя выходными валами включает стойку, на которой жестко установлено неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением, ведущее центральное зубчатое колесо, образующее со стойкой вращательный шарнир, и четыре сателлита, установленные посредством зубчатых зацеплений между неподвижным и центральным зубчатыми колесами. Редуктор снабжен нижними и верхними шатунами и водилами, где каждый из шатунов сопряжен с парой соответствующих сателлитов и соответствующим водилом посредством вращательных шарниров, при этом на каждом из водил жестко установлен выходной вал, причем вал верхнего водила образует с валом нижнего водила и стойкой вращательные шарниры. Обеспечивается увеличение срока службы редуктора с двумя выходными валами. 2 ил.

Четырехсателлитный планетарный редуктор с двумя выходными валами, включающий стойку, на которой жестко установлено неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением, ведущее центральное зубчатое колесо, образующее со стойкой вращательный шарнир, четыре сателлита, установленные посредством зубчатых зацеплений между неподвижным и центральным зубчатыми колесами, отличающийся тем, что редуктор снабжен нижними и верхними шатунами и водилами, где каждый из шатунов сопряжен с парой соответствующих сателлитов и соответствующим водилом посредством вращательных шарниров, при этом на каждом из водил жестко установлен выходной вал, причем вал верхнего водила образует с валом нижнего водила и стойкой вращательные шарниры.