ДВУХСАТЕЛЛИТНАЯ ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА СО СДВОЕННЫМИ КОЛЕСАМИ Российский патент 2025 года по МПК F16H1/32 

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. Механизм содержит 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]. Данный механизм принимается в качестве прототипа. Он состоит из стойки с жестко установленным на ней неподвижным зубчатым колесом с внутренним зацеплением, центрального ведущего зубчатого колеса, двух сателлитов и водила. В механизме центральное ведущее зубчатое колесо входит со стойкой во вращательный шарнир, а с сателлитами - в 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 и к сборке, вызванных наличием избыточных связей в плоском движении. Это можно подтвердить, в том числе, с помощью структурной формулы подвижности Чебышева П.Л.

где W - степень подвижности механизма; n - число подвижных звеньев механизма; р₅ - число одноподвижных шарниров; р₄ - число двухподвижных шарниров.

Данная передача содержит четыре подвижных звена (центральное ведущее зубчатое колесо, водило и два сателлита), т.е. n=4; четыре одноподвижных шарнира (соединение ведущего колеса со стойкой, два соединения сателлитов с водилом и соединение водила со стойкой), т.е. p₅=4; четыре двухподвижных шарнира (зубчатые зацепления каждого из сателлитов с ведущим и неподвижным колесами), т.е. р₄=4. Тогда степень подвижности механизма оказывается равной нулю (W-0). Однако на практике такой механизм принимается одноподвижным (W=1) и работающим от единственного привода (привод устанавливается на валу ведущего зубчатого колеса). Разница в теоретическом и практическом значениях подвижности свидетельствует о наличии в прототипе избыточных связей в плоском движении.

Поэтому с учетом избытка связей, а также из-за неизбежных погрешностей изготовления звеньев, сборка такого планетарного механизма не может быть выполнена без деформации звеньев. Это в свою очередь ведет к повышенному износу звеньев и уменьшению срока службы прототипа.

Кроме этого, в прототипе не предусмотрено наличие сдвоенных сателлитов, которые позволяют увеличить нагрузочную способность устройства.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в увеличении срока службы устройства, а также в обеспечении увеличенных нагрузочных способностей.

Данная проблема решается тем, что в предлагаемой двухсателлитной планетарной передаче со сдвоенными колесами, включающей 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 входят в зубчатые зацепления, согласно изобретению, между стойкой и водилом посредством вращательных шарниров установлен рычаг, а сателлиты выполнены сдвоенными, состоящими из пары жестко соединенных между собой зубчатых колес, одно из которых образует зацепление с ведущим центральным зубчатым колесом, а второе входит в зацепление с неподвижным зубчатым колесом, при этом геометрические оси вращательных шарниров между стойкой и ведущим центральным зубчатым колесом, а также между рычагом и стойкой являются соосными.

Технический результат, получаемый при использовании предложенного изобретения, заключается в увеличении срока службы устройства за счет устранения избыточных связей в плоском движении путем размещения между водилом и стойкой дополнительного подвижного звена, что позволяет компенсировать неточности изготовления и сборки. Кроме этого, за счет сдвоенных сателлитов повышается нагрузочная способность предложенной планетарной передачи.

Двухсателлитная планетарная передача со сдвоенными колесами показана на фиг. 1 в виде сборочной модели (левый рисунок - изометрический вид спереди; правый рисунок - изометрический вид сзади) и на фиг. 2 в виде структурной схемы (левая схема - вид спереди; правая схема - вид сбоку). Передача содержит следующие звенья: стойку 1, на которой жестко установлено неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением 2, ведущее центральное зубчатое колесо 3, пару сдвоенных сателлитов, один из которых состоит из жестко соединенных между собой зубчатых колес 4 и 4', другой образован жестко соединенными между собой зубчатыми колесами 5 и 5' (при этом зубчатые колеса 4 и 5 расположены в одном слое (плоскости), а зубчатые колеса 4' и 5' - в другом), водило 6 и рычаг 7.

Звенья 1 и 3, 4 и 6, 4' и 6, 5 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.

Предложенная двухсателлитная планетарная передача со сдвоенными колесами работает следующим образом. Входное движение задается ведущему центральному зубчатому колесу 3 относительно стойки 1 и передается сателлитам: сначала зубчатым колесам 4 и 5, а затем зубчатым колесам 4' и 5', смещающимся относительно неподвижного зубчатого колеса 2. Далее движение передается на водило 6, которое задает вращение рычага 7, служащего выходным звеном передачи.

Число степеней свободы предложенной планетарной передачи может быть рассчитано по указанной выше структурной формуле Чебышева П.Л. Для данной передачи параметры формулы равны: n=5, р₅=5 и р₄=4. Тогда степень подвижности оказывается равной одному (W=1). Таким образом, для определенного движения всех звеньев передачи, в ней достаточно задать движение единственному звену. В данном случае входное движение задается ведущему центральному зубчатому колесу 3. При этом наличие единичной подвижности свидетельствует об отсутствии избыточных связей в плоском движении.

Положительный эффект, получаемый при использовании предложенной планетарной передачи, заключается в увеличении срока службы устройства, а его нагрузочная способность увеличивается по сравнению с однослойными планетарными передачами, имеющими неразделенные на несколько колес сателлиты.

Предложенная двухсателлитная планетарная передача со сдвоенными колесами может быть использована в качестве редуктора, если диаметры зубчатых колес 4 и 5 меньше диаметров зубчатых колес 4' и 5'. Если же диаметры зубчатых колес 4 и 5 больше диаметров зубчатых колес 4' и 5', то предложенная передача может быть использована в качестве мультипликатора.

Изобретение относится к машиностроению. Двухсателлитная планетарная передача со сдвоенными колесами 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 входят в зубчатые зацепления. Между стойкой и водилом посредством вращательных шарниров установлен рычаг. Сателлиты выполнены сдвоенными, состоящими из пары жестко соединенных между собой зубчатых колес, одно из которых образует зацепление с ведущим центральным зубчатым колесом, а второе входит в зацепление с неподвижным зубчатым колесом, при этом геометрические оси вращательных шарниров между стойкой и ведущим центральным зубчатым колесом, а также между рычагом и стойкой являются соосными. Обеспечивается увеличение срока службы устройства и повышение его нагрузочной способности. 2 ил.

Двухсателлитная планетарная передача со сдвоенными колесами, включающая 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 входят в зубчатые зацепления, отличающаяся тем, что между стойкой и водилом посредством вращательных шарниров установлен рычаг, а сателлиты выполнены сдвоенными, состоящими из пары жестко соединенных между собой зубчатых колес, одно из которых образует зацепление с ведущим центральным зубчатым колесом, а второе входит в зацепление с неподвижным зубчатым колесом, при этом геометрические оси вращательных шарниров между стойкой и ведущим центральным зубчатым колесом, а также между рычагом и стойкой являются соосными.