Зубчатая передача Советский патент 1993 года по МПК F16H1/32 

: Изобретение относится к технике зубчаты передач, в частности к двойной внутренне зубчатой планетарной передаче с малой разницей числа зубьев.

; Целью изобретения является повышение КПД передачи и уменьшение потерь мощности в подшипниках зубчатом зацеплении, в частности планетарной зубчатой передачи известного уровня техники, а также повышение мощности передачи,

В планетарной передаче с малой разницей числа зубьев нагрузки на подшипники сателлита включают периферийную силу на делительную окружность находящейся в зацеплении зубчатой пары (тангенциальная составляющая силы зацепления). Согласно изобретению, периферийные силы, направленные соответственно на внутренний и внешний венец сателлита, являются противоположными друг другу, только их разница

00 GJ

Ы

и радиальная составляющая силы зацепления вместе действуют на подшипники сателлита, что значительно уменьшает нагрузку на последние,

Поэтому срок службы подшипников может быть увеличен от четырех до десятков раз, потеря мощности в подшипниках уменьшается на две трети, а допустимая нагрузка передачи увеличивается.

Чтобы уменьшить нагрузку на подшипники сателлита относительно небольшой угол а профиля может использоваться для зубчатой пары с эвольвентным профилем зубьев и малой разницей чисел зубьев. Чтобы расширить ограничение уменьшения угла а в связи с интерференцией коэффициент высоты ha головки зуба может быть значительно уменьшен (обычно менее 0,5) и положительная коррекция высоты головки зуба может быть согласована с разницей коэффициента коррекции, равной нулю. РазумеетсяТ коэффициенты коррекции как внутренних, так и внешних зубчатых пар могут быть равны нулю, а угол а профиля может быть уменьшен до менее чем 20° (до 6е), 6 - 14° - особенно важный диапазон. С уменьшением угла а радиальная составляющая силы зацепления, действующей на подшипники сателлита, уменьшается, совмещение увеличивается и КПД зацепления повышается. В зубчатой планетарной передаче радиальная составляющая силы зацепления является главной силой, действующей на подшипники сателлита, Поэтому указанный малый угол профиля имеет особое значение.

Если зубчатые пары с укороченными зубьями являются косозубыми, их полное совмещение ег равно совмещению торцо

вой части е плюс совмещение зубчатой части efl сли обеспечивается, что разница X между коэффициентом Ха коррекции внутреннего венца и коэффициентом Xi коррекции внешнего венца зубчатой пары равна нулю или ее абсолютное значение не более 0,1, КПД зацепления обычно может быть увеличен путем уменьшения е.

После уменьшения е , % косозубого колеса увеличивается, чтобы Јv S 1 (обычно равен 1), При некоторых необычных обстоятельствах, когда должно учитываться влияние многократного контакта зубьев внутренней зубчатой пары с малой разницей чисел зубьев, целесообразно сделать Јг 0,7 . Такое решение может быть также использовано для увеличения КПД зацепления внешней зубчатой пары. Для внешней зубчатой пары па может быть уменьшена до менее 0,5 - 0,1 и одновременно Јjj может

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

быть увеличена (например, посредством увеличения / и ширины зубьев и уменьшения модуля и т. д.), чтобы сделать ег 5:1 . Подробный анализ внутренней зубчатой пары производится следующим образом: методы расчетов Ј известны. Е может быть уменьшена таким же образом, что и коэффициент высоты ha головки зуба, чтобы избежать возможной интерференции профиля, когда разница чисел зубьев между внутренними и внешними венцами очень мала. Оптимальные параметры должны выбираться в следующем диапазоне:

|Х| 0,1, предпочтительно X Х2 - Хч 0. Xi О, Х2 0; винтовой угол делительной окружности в (косозубые колеса) и / 25 60 (шевронные колеса); когда разница числа зубьев Zd 1 ha 0,06 «/ 0,2; когда Zd 2 ha 0,2 0,35, ha 0,2 также допустима; когда Zd 3 или 4 ha обычно не более 0,5; угол профиля, как уже было сказано, может быть уменьшен, но предпочтительно, чтобы он был между 14 и 25°, когда разница числа зубьев 1.

После уменьшения ha должна быть соответственно повышена точность изготовления.

Если косозубые колеса используются в обеих зубчатых парах передачи, винтовые линии обеих зубчатых пар должны иметь одно направление: или обе левые, или обе правые, чтобы компенсировать осевые силы, действующие на подшипники сателлита. Если используются шестерни с прямыми зубьями, оптимальная разница чисел зубьев 4, 5 или 6, ha - 0,35 0,6, коэффициент коррекции должен соответствовать IX| 0,05, предпочтительно X 0.

На фиг, 1 и 2 изображено сечение двух- венцового сателлита; на фиг. 3 - зубчатая передача с двухвенцовым сателлитом.

Зубчатая передача содержит входной 1 и выходной 2 валы, водило, выполненное в виде эксцентрика 3, установленное на нем посредством подшипников 4 и 5 двухвенцо- вый сателлит 6 и два центральных колеса 7 и 8. Сателлит 6 имеет два венца 9 и 10, планшайбу 11, соосно собранные вместе, Венец 9 установлен соосно снаружи венца 10 и оба закреплены на одной стороне планшайбы 11.

Общая ось венцов 9 и 10 является осью сателлита 6, Болт 12 предназначен для их соединения. Другие методы соединения также могут использоваться. Один из венцов может быть выполнен целым с планшайбой для упрощения изготовления. Если это возможно с точки зрения технологии изготовления колес, оба зубчатых колеса могут

быть выполнены цельными с планшайбой. Другие методы соединения двух венцов могут использоваться, если они позволяют получить характеристики сателлита соглас- |но изобретению.

| Вертикальные проекции ширины зубь- ив двух зубчатых венцов сателлита 6 на их общую ось должны совпадать между собой и одной точке, т. е. расстояние между проекциями ширины зубьев обоих венцов в осевом направлении должно быть равно нулю. Если расстояние не равно нулю, при практическом производственном процессе оно Должно быть не больше 3/4 минимальной (иирины зуба сателлита 6, предпочтительно fie больше 1/10. По меньшей мере ширина $убьев обоих венцов 9 и 10 сателлита 6 час- fH4HO совпадает в радиальном направле- ии, а их проекции на общую ось совпадают (ежду собой.

i Зубчатые венцы 9 и 10 сателлита 6 могут (эыть выполнены как с внешними, так и внутренними зубьями. Венцы с внешними зубь- Јми предпочтительны для уменьшения Объема. В варианте исполнения на фиг. 3 рба зубчатых венца 9 и 10 - с внешними Зубьями. Центральное колесо 7 с внутренними зубьями выполнено цельным или монтировано с низкооборотным выходным ёалом 2. Вал 2 закреплен на правом корпусе 13 с помощью низкоскоростных подшипни- JCOB 14 и 15.

i Центральное колесо 8 с внутренними Зубьями закреплено на левом корпусе 16. | олесо 8 может быть выполнено отдельно, а Јатем соединяться с корпусом 16. Эксцентрик 3 выполнен цельным с входным валом 1 И закреплен в левом корпусе 16 и на выход- Ном валу 2 с помощью высокоскоростных Подшипников 17 и 18. Передача включает гакже сальники 19 и 20, крепежный болт 21. Следует отметить, что положение сателлита I5, показанное на фиг. 3, является положени- Јм, когда он перемещается в свою самую высокую точку. Расстояние между внутренней поверхностью внешнего венца 9 сателлита 6 и наружной поверхностью ведомого центрального колеса 7, находящегося в зацеплении с внутренним венцом 10 сателли- ta 6 в случае смещенного центра Эксцентрика 3 в самом высоком положении, т. е. расстбяние b показанное на фиг. 3, должно быть больше, чем двойной эксцентриситет а.

Противовес и другие части, обычно ис- Йользуемые, но не имеющие здесь специ- йльного значения, не показаны на фиг. 3.

Зубчатая передача работает следующим образом.

Если эксцентрик 3 вращается с высокой скоростью, он приводит в движение сателлит 6, находящийся в зацеплении с центральными колесами 7 и 8. Центральное

колесо 7 приводит выходной вал 2 в медленное вращение.

Метод оптимизации параметров в изобретении может реализовать внутреннее зацепление с разницей числа зубьев 1 или 2

при выполнении всех ограничительных ус- ловийдля получения высокого КПД зацепления. Например, если выбрать в одной из зубчатых пар угол а профиля 14,5°, / 6°, число зубьев колеса с внешними зубьями

Zi 87, число зубьев колеса с внутренними зубьями Is 89, Хч Х2 0. ha 0,1, ширина зуба b 80 мм, модуль m 3,5, то согласно известному методу расчета мы получим 6 0,26, Ј$ 0,76, Јv 1,02. Величина параметра индикатора интерференции перекрытия GS 0,0172. При использовании для планетарного редуктора с редукционным числом i 1000 его потеря составляет только 9% от него согласно методу угловой коррекции. КПД зацепления находящейся в зацеплении зубчатой пары приблизительно 0,9916.

Если имеется ступень предварительной редукции перед планетарной передачей с

двухвенцовым сателлитом для образования комбинированной трансмиссии, то могут достигаться дальнейшие преимущества. Их потери в зацеплении и подшипнике, а также гидравлические потери уменьшаются, прочностные условия улучшаются, поэтому повышается допустимая нагрузка, рост температуры, вибрация и шум уменьшаются и объем может быть уменьшен. Поскольку планетарная передача с малой разницей

числа зубьев имеет преимущество большого крутящего момента на выходе, воздействующего на его высокоскоростные части (например, подшипники и т. д.) и планетарная передача с двухвенцовым сателлитом обычно бывает эксцентричной, поэтому трудно добиться ее динамического равновесия, В этом случае уменьшение скорости на входе вполне благоприятно для увеличения КПД и улучшения качества передачи. Высокий коэффициент скорости планетарной передачи с малой разницей чисел зубьев может значительно уменьшить противоречия между коэффициентом скорости предступени и объемом,.прочностью и КПД. Оптимальная

комбинация передачи следующая: предсту- пень состоит из планетарной передачи с центральным колесом с внешними зубьями. Основная редукционная ступень является планетарной зубчатой передачей с двухвенцовым сателлитом. Хорошие результаты могут быть достигнуты для других планетарных передач с малой разницей зубьев, если они оснащены ступенью предварительной редукции, в частности ступенью предварительной редукции, состоящей из планетарной передачи с центральным колесом с наружными зубьями.

Формула изобретения

1. Зубчатая передача, содержащая входной и выходной валы, водило, выполненное в виде эксцентрика, установленный на нем посредством подшипников двухвен- цовый сателлит, два центральных колеса, одно из которых неподвижное, другое - ведомое, образующие с сателлитом две соот- ветственно внешнюю и внутреннюю зубчатые пары, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна зубчатая пара имеет укороченные зубья с коэффициентом высоты головки не более 0,5, абсолютное значение разницы коэффициентов X коррекции не более 0,1, предпочтительно равно нулю, коэффициенты Xi и X г коррекции венцов в зубчатой паре с укороченными зубьями предпочтительно равны нулю, в зубчатых парах, составленных из косозубых колес, два косозубых колеса с внутренними зубьями имеют наклон одного направления, два косозубых колеса с внешними зубьями имеют также наклон зубьев одного направления, предпочтительнее, когда обе зубчатые пары имеют укороченные зубья,

2. Передача по п. 1,отличающая- с я тем. что угол J3 винтовой линии на делительной окружности равен / 1° 14°, когда зубчатая пара с укороченными зубьями составлена из косозубых колес, и ft 25 60° когда зубчатая пара составлена из шевронных колес.

3. Передача по п, 1,отличающая- с я тем, что ее коэффициент высоты h головки зуба равен 0,06 - 0,2 при разнице чисел

зубьев, равной единице, не более 0,35 при разнице чисел зубьев, равной двум, и не более 0,5 при разнице чисел зубьев, равной трем или четырем.

4. Передача по п. 1,отличающая- с я тем, что указанная зубчатая пара составлена из прямозубых колес, разница чисел зубьев равна 4 и 6, коэффициент высоты h головки зуба равен 0,35 - 0,6, а абсолютное значение разницы коэффициентов Xi и Х2 коррекции не превышает 0,5.

5. Передача по п. 3, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что ее угол а профиля равен 6 20°, предпочтительнее 6 14°, и угол а профиля предпочтительно равен 14 25°, если разница чисел зубьев в зубчатой паре с укороченными зубьями равна единице.

6. Передача поп. 1,отличающая- с я тем, что расстояние в между внутренней

поверхностью внешнего венца сателлита и наружной поверхностью ведомого центрального колеса, предназначенного для взаимодействия с внутренним венцом сателлита, выбрано не менее двойного эксцентриситета а эксцентрика, а разница чисел зубьев в зубчатых парах предпочтительно выбрана не более четырех.

7. Передача по п. 6, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что вертикальные проекции ширины зубьев- двух зубчатых венцов сателлита на их общей оси по меньшей мере частично совмещены, оба зубчатых венца имеют либо внешние зубья, либо оба внутренние зубья, а расстояние между проекциями центральных линий ширины зубьев указанных двух зубчатых венцов на их общую ось предпочтительно равно нулю.

8. Передача по п. 6, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что она содержит ступень предва- рительной редукции, которая представляет собой предпочтительно планетарную передачу с центральным колесом с внешними зубьями.

Фиг.1

15

Фи г. I

20

15

Ъ