Передача с промежуточными звеньями Российский патент 2024 года по МПК F16H55/08 F16H25/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механических приводах.

Из патента RU2460920 (опубл. 10.09.2012) известна соосная передача с промежуточными звеньями в виде зубчатых сегментов. Передача содержит соосные быстроходный и тихоходный валы, закрепленный на быстроходном валу кулачок с профилированием, центральное колесо с внутренними зубьями.

Зубчатый сегмент в области взаимодействия с кулачком имеет опорный элемент, опирающийся на несколько отдельных подшипниковых элементов. Опорный элемент имеет по меньшей мере один выступ, который входит в окружном направлении в соответствующую выемку или уступ соседнего опорного элемента.

К недостаткам передачи относится сложность изготовления ввиду наличия между кулачком и зубчатыми сегментами множества опорных элементов. Кроме того, ввиду опоры зубчатого сегмента на подшипниковые элементы, передача не обладает эффектом самоторможения, что сужает область ее применения.

Вышеуказанные недостатки патента RU2460920 присущи также передачам из патентов WO2008119551 (опубл. 11.12.2008), US8823227 (опубл. 02.09.2014), US10100913 (опубл. 16.10.2018), RU2757102 (опубл.26.07.2019).

Из патента US2013255421 (опубл. 03.10.2013) известна передача, содержащая зубчатое зацепление и сепаратор, в котором расположено множество сегментов зубьев для зацепления с зубьями зубчатого колеса. Сегменты зубьев установлены с возможностью радиального смещения в пазах сепаратора. Приводной элемент имеет профилирование для радиального смещения сегментов зубьев.

В данной передаче сегменты зубьев изготовлены с завышением их размера и установлены с натягом. Статическая избыточность в сочетании с начальным напряжением, особенно при одновременном упоре двух противоположных сегментов, требует высокой точности обработки. Кроме того, установка сегментов с натягом усложняет монтаж передачи.

Из патента US8256327 (опубл. 04.09.2012) известна передача, содержащая зубчатое зацепление, сепаратор, в котором расположено множество сегментов зубьев для зацепления с зубьями зубчатого колеса. Сегменты зубьев установлены с возможностью радиального смещения в пазах сепаратора. Приводной элемент имеет профилирование для радиального смещения сегментов зубьев. Внешний контур профилирования окружен подшипниками, на которые опираются сегменты зубьев.

Зубцы сегментов выполнены на основе логарифмической спирали и контактируют с зубьями колеса большими площадями своих поверхностей. При этом контактные поверхности включают наиболее слабые по контактной прочности краевые участки поверхностей, что повышает износ и в целом приводит к снижению ресурса работы передачи.

К другому недостатку передачи относится расположение между кулачком и зубчатыми сегментами множества подшипниковых элементов, что усложняет конструкцию и снижает ее надежность. Кроме того, ввиду опоры зубчатых сегментов на подшипниковые элементы, передача не обладает эффектом самоторможения, что сужает область ее применения.

Изобретение направлено на устранение недостатков аналогов и расширение арсенала средств передачи крутящего момента.

Технический результат – уменьшение износа контактирующих элементов, повышение надежности передачи. При этом передача обеспечивает эффект самоторможения.

Технический результат достигается тем, что передача с промежуточными звеньями содержит приводной кулачок, выполненный с профилированием, центральное колесо с внутренними зубьями, сепаратор с радиальными пазами и промежуточные звенья, установленные в пазах сепаратора с возможностью перемещения посредством наружного контура профилирования кулачка, при этом каждое из промежуточных звеньев имеет на наружном конце зубец для вхождения в зацепление с зубьями центрального колеса. Профили зубцов промежуточных звеньев очерчены кривой, описываемой системой уравнений:

где X, Y, мм - координаты точек профиля зубца в системе координат, начало которой совмещено с центром передачи (О);

R, мм – радиус, проведенный из центра передачи (О) в контактную точку зацепления (А);

φ, град – параметрический угол поворота;

α₀, град – угол между касательной в контактной точке зацепления (А) и радиусом (R), проведенным к данной точке (А).

Кроме того, между зубьями центрального колеса выполнены выемки округлой формы.

Кроме того, промежуточные звенья сопряжены с профилем кулачка своими плоскими основаниями.

Кроме того, каждая из контактных точек зацепления (А) расположена на участке посередине зубьев центрального колеса.

Кроме того, промежуточные звенья установлены в пазах сепаратора без натяга.

Сущность изобретения поясняется чертежами передачи с промежуточными звеньями.

Фиг. 1 – вид сверху передачи. Фиг. 2 поясняет форму кривой профиля зубца промежуточного звена.

Передача с промежуточными звеньями на фиг. 1 содержит быстроходный вал 1, на котором закреплен кулачок 2, выполненный с профилированием, центральное колесо 3 с внутренними зубьями 4, сепаратор 5 с радиальными пазами и промежуточные звенья 6, установленные в пазах сепаратора 5 с возможностью перемещения посредством наружного контура профилирования кулачка 2. Сепаратор 5 закреплен с тихоходным валом (не показан), установленным соосно быстроходному валу 1. Каждое из промежуточных звеньев 6 имеет на наружном конце зубец 7 для вхождения в зацепление с зубьями 4 центрального колеса в контактных точках (А). Зубья 4 центрального колеса могут быть выполнены с прямолинейным профилем.

Между зубьями 4 центрального колеса выполнены выемки 8 округлой формы, в которых находится смазка. Контактирующие поверхности зубцов 7 и зубьев 4 покрыты смазкой.

Промежуточные звенья 6 сопряжены с профилем кулачка 2 своими плоскими основаниями.

Профилирование кулачка 2 может быть выполнено с одним или двумя выступами. В конкретном исполнении на фиг. 1 показан кулачок 2 с одним выступом.

Промежуточные звенья 6 изготовлены с размерами, обеспечивающими их установку в пазах сепаратора 5 без натяга.

Форма профилей зубцов 7 очерчена кривой, заданной параметрически. Известно, что параметрический способ задания кривой используют при отыскании уравнения геометрического места по данному свойству. «При параметрическом задании кривой вводят вспомогательную переменную величину (t-параметр), через которую выражают отдельно абсциссу (x) и ординату (y) любой точки геометрического места. Совокупность двух полученных таким путем уравнений x = φ (t), y = φ (t) служит для построения кривой, т.к. при каждом значении (t) она определяет положение соответствующей точки кривой.» (В.И.Смирнов, «Курс высшей математики», Т.1: Изд-во "Наука". 1974. - 479 с., с. 175.)

Параметрически заданная кривая профилей зубцов 7 обеспечивает при зацеплении точечный контакт профилей зубцов 7 с профилями зубьев 4 центрального колеса в контактных точках зацепления (А), которые расположены на расстоянии радиуса (R) от центра передачи (О) (см. фиг.2). При этом контактные точки зацепления (А) расположены на участке посередине зубьев 4 центрального колеса.

Кривая профилей зубцов 7 описывается системой уравнений вида:

где X, Y, мм - координаты точек профиля зубца в системе координат, начало которой совмещено с центром передачи (О);

R, мм – радиус, проведенный из центра передачи (О) в контактную точку зацепления (А);

φ, град – параметрический угол поворота элемента передачи;

α₀, град – угол между касательной в контактной точке зацепления (А) и радиусом (R), проведенным к данной точке (А).

Передача с промежуточными звеньями работает следующим образом.

В процессе работы кулачок 2 вращается с частотой быстроходного вала 1. Под действием наружного контура профилирования кулачка 2 промежуточные звенья 6 совершают возвратно-поступательные движения в радиальных пазах сепаратора 5. Промежуточные звенья 6 периодически входят в зацепление с центральным колесом 3 и выходят из этого зацепления. Причем, в один и тот же момент времени часть зубцов 7 и зубьев 4 находятся в зацеплении, и следовательно, передают момент. В зацеплении контакт профиля зубцов 7 с профилями зубьев 4 центрального колеса происходит в контактных точках зацепления (А), которые расположены посередине зубьев 4 центрального колеса.

Усилия, возникающие при зацеплении вследствие клинового эффекта, промежуточные звенья 6 передают через сепаратор 5 на закрепленный с ним тихоходный вал, обеспечивая его вращение относительно центрального колеса 3.

При этом, наличие выемок 8 исключает скачок давления (гидроудар) в смазке за счет вытеснения смазки зубцами 7 из выемок между зубьями 4.

Благодаря точечному контакту профилей зубцов 7 и зубьев 4, остальные поверхности профилей зубцов 7 и зубьев 4 располагаются с зазором, в котором присутствует смазка, что способствует снижению износа контактирующих поверхностей. При этом минимизация контактирующих при зацеплении поверхностей уменьшает износ указанных поверхностей от трения. В целом это приводит к повышению надежности и увеличению ресурса работы передачи.

Расположение контактных точек зацепления (А) на участке посередине зубьев 4 устраняет нежелательные краевые эффекты, тем самым способствуя снижению износа зубьев 4 колеса.

За счет свободной, без натяга, установки промежуточных звеньев 6 в пазах сепаратора 5 снижается износ и упрощается монтаж промежуточных звеньев 6.

За счет непосредственного сопряжения кулачка 2 с промежуточными звеньями 6 уменьшено количество передаточных звеньев, что повышает надежность передачи, а также обеспечивается эффект самоторможения, что расширяет функциональные возможности передачи.

Предложенная передача расширяет арсенал средств передачи крутящего момента.

Изобретение относится к машиностроению. Передача с промежуточными звеньями содержит приводной кулачок, выполненный с профилированием, центральное колесо с внутренними зубьями, сепаратор с радиальными пазами и промежуточные звенья, установленные в пазах сепаратора с возможностью перемещения посредством наружного контура профилирования кулачка. Каждое из промежуточных звеньев имеет на наружном конце зубец для вхождения в зацепление с зубьями центрального колеса. Обеспечивается уменьшение износа контактирующих элементов, повышение надежности передачи. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Передача с промежуточными звеньями, содержащая приводной кулачок, выполненный с профилированием, центральное колесо с внутренними зубьями, сепаратор с радиальными пазами и промежуточные звенья, установленные в пазах сепаратора с возможностью перемещения посредством наружного контура профилирования кулачка, при этом каждое из промежуточных звеньев имеет на наружном конце зубец для вхождения в зацепление с зубьями центрального колеса, отличающаяся тем, что профили зубцов промежуточных звеньев очерчены кривой, описываемой системой уравнений:

где X, Y, мм - координаты точек профиля зубца в системе координат, начало которой совмещено с центром передачи (О);

R, мм – радиус, проведенный из центра передачи (О) в контактную точку зацепления (А);

ϕ, град – параметрический угол поворота;

α₀, град – угол между касательной в контактной точке зацепления (А) и радиусом (R), проведенным к данной точке (А).

2. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что между зубьями центрального колеса выполнены выемки округлой формы.

3. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что промежуточные звенья сопряжены с профилем кулачка своими плоскими основаниями.

4. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что каждая из контактных точек зацепления (А) расположена на участке посередине зубьев центрального колеса.

5. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что промежуточные звенья установлены в пазах сепаратора без натяга.