Многопоточный фрикционный редуктор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 F 16 Н 15/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

Ы (Я 3

2 (2 1) 462121! /28 (22) 23.11.88 (46) 23.02.92. Sea. l4 7 (71) Ленинградский инженерно-строительный институт (72) И.Д,Сизов и А.И.Сизов (53) 621.833.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

t4 759780, кл. F 16 Н 13/14, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1486671, кл. F 16 Н 15/50,.1987 (прототип). (54) МНОГОПОТОЧНЫЙ ФРИКЦИОННЫЙ

РЕДУКТОР (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при пере Ж,, 1714257 А1 даче вращательного движения. Цель изобретения — расширение кинематических возможностей редуктора и повышение нагрузочной- способности. Для этого жесткий ведущий каток 2 контактирует с большими диаметрами распорных катков 3. Оси 4 распорных катков 3 установлены в обойму 5 и подпружинены с двух сторон s окружном направлении упругими элементами 6. Обойма 5 имеет три фиксированных положения.

Распорные катки 3 меньшими диаметрами контактируют с большими диаметрами сателлитов 7..Центральное колесо 12 с внутренним зацеплением контактирует с меньшими диаметрами сателлитов 7. 1 .з.п.ф-лы, 3 ил. Я

1714257

Изобретение относится к машиностроению, в частности к фрикционным многопоточным передачам с упругим звеном в каждом силовом потоке.

Известны многопоточные фрикцион- 5 ные механизмы с постоянными передаточными отношениями, например многопоточный двухступенчатый редуктор., Известный редуктор имеет ведущий каток, состоящий из ступицы с распорными 10 роликами, на которые установлен обод, состоящий иэ пакета стальных плоских разрезанных колец с тупоугольными пазами нз внутренней поверхности и с зубьями равного сопротивления изгибу касательными си- 15 лами на наружной поверхности. Распорные ролики и тупоугольные пазы на разрезанных кольцах при работе создают силы прижатия обода ведущего катка к ведомым каткам, причем сила прижатия изменяется 20 пропорционально передаваемому крутящему моменту.

Зубья равного сопротивления изгибу обеспечивают компенсацию скольжения в пятнах контактов от допусков на размеры и 25 установку параллельно работающих звеньев. Проскальзывание в многопоточных фрикционных передачах возникает из-за допусков на размеры раоочих поверхностей. Ведущий каток ободом прижимается к 30 средним ободам промежуточных катков, контактирующих с внутренней поверхно-, стью большого колеса соосного с ведущим катком и соединенного с выходным валом, Недостатком данного редуктора явля- 35 ется сложность изготовления ведущего кат- . ка, особенно зубьев равного сопротивления изгибу и упругого обода.

Известное устройство может реализо-, вать относительно небольшие передаточ- 40 ные отношения при заданных габаритах.

Для каждого редуктора с другим передаточным отношением требуются не только расчетные кинематические звенья, но и корпус, т.е. затруднительна унификация корпу- 45 сов для редукторов с различными передаточными отношениями.

Наиболее близким к предлагаемому является многопоточный фрикционный редуктор, входящий в трансформатор вращаю- 50 щего момента.

Укаэанный редуктор имеет ведущий каток с упругим ободом. состоящим из наклонных к образующей цилиндра пластинзубьев равного сопротивления изгибу, Касательными силами пластины обода изгибом компенсируется скольжение, которое возникает иэ-зз неточности и установки параллельно работающих звеньев.

От ведущего катка вращение передается распорным каткам, которые установлены в обойме на подпружиненных осях, Распорные катки имеют контакт с промежуточными катками и при передаче кру; тящего момента заклиниваются между, ведущими и промежуточными катками. При заклинивании касательными силами образуются силы прижатия, пропорциональные передаваемому крутящему моменту. Силы прижзтия обеспечивают передачу крутящего момента от распорных роликов к промежуточным.

Оси промежуточных катков опираются на наклонные опоры корпуса и создают дополнительные силы прижатия, необходимые во второй ступени передачи, т.е. от промежуточных катков к центральному колесу, Центральное колесо с промежуточными катками контактирует внутренней поверхностью, соосной с ведущим катком.

Недостатком известного устройства является сложность изготовления ведущего катка из-за нарезания косых пластинчатых зубьев равного сопротивления изгибу касательной силой.

Устройство рзспорного катка одного диаметра не обеспечивает больших передаточных отношений при заданных габаритах редукторов..

Для каждого редуктора с заданным передаточным отношением требуется изготовление своего корпуса.

Целью изобретения является расширение кинематических возможностей и повы-, шение нагруэочной способности.

Указанная цель достигается тем, что в многопоточном фрикционном редукторе, содержащем корпус, установленный нз входном валу ведущий каток с диаметром

d>, с выходным взлом связанное центральное большое колесо внутреннего зацепления, установленные в корпусе опоры с тупоугольными вырезами, размещенные в последних на осях двухвенцовые сателлиты, взаимодействующие меньшими диаметрами с центральным колесом, обойму с подпружиненными в окружном направлении распорными катками, взаимодействующи,ми с большими диаметрами двухвенцовых сателлитов, обойма с распорными катками установлена с возможностью поворота для периодического подключения распорных кзтков к сателлитам, рабочие поверхности последних, контактирующие с распорными катками, выполнены из упругого материала, а раапорные катки выполнены двухвенцовыми для взаимодействия большим диамет6

1714257 цеплением, которое установлено соосно с ведущим катком 2 и соединено с выходным валом 13. Выходной вал 13 установлен на подшипнике 14 на ведущем валу 1. Рабочие

5 поверхности сателлитов 7 выполнены из упругого материала.

Оптимальная работа редуктора определяется отношением и величиной диаметров рабочих поверхностей распорных катков 3 и

10 углом наклона опор осей сателлитов 7 к радиусу корпуса.

Силы прижатия Qi u Qz (фиг; 3) равны, равны и коэффициенты сцепления в пятнах контакта между ведущим катком с диамет15 ром б1 и большим диаметром dz распорных катков и между меньшим диаметром бз распорных катков и большим диаметром d4 сателлитов 7. Из равенства моментов сил на ободах распорного катка имеем F>dz - Rd3, 20 а касательные силы втехже пятнах контакта выражаются зависимостями Р1=ф01и F2

= +Qz. Подставляя эти выражения в равенство, получим б1+сй +

25 где d4 — большой диаметр сателлита;

1- зазор между ведущим катком и большим диаметром сателлита;

Н вЂ” расстояние от оси вращения катка 30 до дна паза;

hi — расстояние от оси сателлита до основания опоры.

На фиг. f изображена кинематическая схема многопоточного редуктора; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — расчетная схема силового потока и векторы сил.

На входном валу 1 неподвижно установлен жесткий ведущий каток 2. который контактирует с большими диаметрами. 40 распорных катков 3, Количество распорных катков 3 определяет число силовых потоков и определяется из условия соседства. Оси 4 распорных катков 3 установлены в обойму 5 и подпружикены.с двух сторон в окружном 45 направлении упругими элементами 6. Обойма 5 с. распорными катками 3 может уста навливаться в трех фиксируемых положениях: катки прижаты к сателлитам справа (по чертежу), катки прижаты слева, 50 установлены в середине (передача отключена). Распорные катки 3 меньшими диаметрами контактируют с большими диаметрами сателлитов 7, Оси 8 сателлитов опираются на наклонные плоскости тупоу- 55 гольных вырезов опор 9, которые установлены 8 корпусе 10 нв подкладки 11, Сателлиты

7 контактируют меньшими диаметрами с центральным колесом 12 с.внутренним заром бр с ведущим катком, а диаметры выбраны из условия где б3 — меньший диаметр распорного катка; ф = — коэффициент сцепления ведуР1

01 щего и распорного катков; F> и Qt — касательная и сила прижатия между ведущим и распорным катками; ф = = коэффициент сцепления расг2 (Г2 порного катка и сателлита;

Fz u Qz — касательная и сила прижатия между распорным катком и сателлитом.

В корпусе выполнены радиальные пазы, в которые установлены опоры осей сателлитов на прокладках, высота которых определяется по формуле где ф1 = — — коэффициент сцепления в

F1

Q1 контакте ведущего и распорного катков;

Fz ф = — — коэффициент сцепления в

02 контакте распорного катка и сателлита.

Из фиг, 3 видно, что отношение векторов касательной силы к силе прижатия определяется диаметрами рабочих поверхностей распорных катков 3.

Для определения диаметров используется зависимость из треугольника 0 020з, по теореме косинусов имеем (— +(+ — = — + — + б1 б1 2» б1 d2 2

2 2 ) 2 2

+ -3+2 -2 2 +2 r

< — + — j cos)180 — (а1+а2)3, б3 б4 где d> — диаметр ведущего катка;

2- зазор между ведущим катком и большим диаметром сателлита; а — центральный угол ведущего катка между. направлениями на центры сателлита и распорного катка; а2- центральный угол сателлита между направлениями на центры ведущего и распорного катков.

1714257

О2 О4 Об о1 d3 d5

d6 = d1 + 2 f + о4Й33 .

Решение этого уравнения относительно

d2 или бз встречает трудности, поэтому предлагается графический способ определения диаметров распорных катков. Перед геометрическим построением определяют расчетным путем радиусы распорного катка, которые соответствуют зазору между

Венцами ведущего катка и сателлита, и определяются из условий

Решая эту систему, получим малый радиус бз распорного катка = и радиус ф+Щ большого обода — = 1- —. ог оз

2 2

Полученные радиусы последовательно умножаются на коэффициент К (К = 1,1; 1,2; ... 1;5). Эти радиусы позволяют определить центр распорного катка, который находится на пересечении засечек, проведенных радиФ Ф усом — + K — иэ центра ведущего катка. а

2 2

d4 бз радиусом — + К вЂ” из центра сателлита, В

2 2 полученной точке строят сумму векторов касательных сил прижатия, Отношение длин векторов касательной силы к силе прижвтия сравнивают с расчетным коэффициентом сцепления и, если оно меньше расчетного коэффициента, то надо увеличить К и наоборот.

Точность графического решения вполне соответствует точности выбора расчетного коэффициента сцепления.

Сила прижатия от распорных катков передается через сателлиты в пятна контактов сателлита с внутренней поверхностью центрального колеса, но этой силы прижатия недостаточно для передачи всего крутя щего момента. Поэтому оси сателлитов опирают. ся на наклонные плоскости опоры 9, где реакция касательных сил, действующих на ось, создает дополнительную силу прижатиярропорциональную передаваемому моменту.

Необходимая величина дополнительной оси определяется углом наклона опорной плоскости к радиусу в точке касания оси и плоскости, который определяется по формуле где d5 — меньший диаметр сателлита, контактирующий с центральным колесом внут реннего зацепления; ф- расчетный коэффициент сцепления в контакте сателлита и большого колеса.

Для унификации кор усов редукторов, близких по мощности, но с различными пе5 редаточными отношениями, применены прокладки под опоры осей сателлитов. Высота прокладок определяется по формуле

h—

d1 +d4

+f. Н h1 Ф где Н вЂ” расстояние от оси ведущего катка до дна паза;

h1 — расстояние от оси сателлита до ос15 нования опоры, Передаточное отношение редуктора выражается уравнением а диаметр внутренней поверхности центрального колеса равен

Из системы этих уравнений определяются размеры кинематических звеньев.

Перед работой редуктора надо повер3О нуть обойму в сторону вращения ведущего катка до прижатия распорных катков 3 к сателлитам 7 силою сжатия упругих элементов 6 (например, резиновых втулок). При положении распорных катков 3 в середине

35 между сателлитами 7 на входной вал 13 вращение не передается. Это позволяет использовать редуктор в качестве муфты сцепления.

При вращении ведущего катка 2 распор- ные катки 3 касательными силами заклиниваются в зазорах между ведущим катком и сателлитами, создавая силы прижатия, пропорциональные перздаваемому моменту, Вращение от распорных катков 3 через уп45 ругий обод передается к сателлитам. Установка упругого обода компенсирует скольжение в некоторых силовых потоках за счет упругого тангенциального скольжения материала обода, а установка его ведомым

5О повышает КПД передачи в сравнении с таким же ведущим ободом.

Вращение от сателлитов через внутренние контакты передается большому колесу и выходному валу, Силы сцепления, создаваемые распорными катками, замыкаются на рабочих поверхностях ведущего катка и центрального колеса, поэтому валы, оси, подшипники разгружены от этих сил. Для передачи момента

1714257

10 от сателлитов к центральному колесу используется дополнительная сила прижатия, которая является реакцией опоры оси сателлита на наклонную плоскость паза опоры 9.

Многопоточность редуктора обеспечи- 5 вает трансформацию больших мощностей, а упругие обода — бесшумную работу и пониженные требования к точности изготовления параллельно работающих звеньев.

Формула изобретения 10

1. Многопоточный фрикционный редуктор, содержащий корпус, установленный на входном валу ведущий каток с диаметром

d1, связанное с выходным валом централь-, ное колесо внутреннего зацепления, уста- 15 новленные в корпусе опоры с тупоугольными вырезами, размещенные в последних осями двухвенцовые сателлиты, меньшими диаметрами взаимодействующие с центральным колесом внутреннего зацепления, 20 и обойму с подпружиненными в окружном направлении распорными катками, взаимодействующими с большими диаметрами двухвенцовых сателлитов, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целъю расширения кинемати- 25 ческих воэможностей и повышения нагруэочной способности, обойма установлена с возможностью поворота для периодического подключения распорных катков к двухвенцовым сателлитам, рабочие поверхнос- 30 ти последних выполнены иэ упругого материала, а распорные катки выполнены двух- . венцовыми для взаимодействия большим диаметром df с ведущим катком и диаметры их выбраны из условия 35 — Cg где,бэ-меньший диаметр распорного катка: ф = — коэффициент сцепления ведуЕ щего и распорного катков;

F> и Q4 — касательная и сила прижатия между ведущим и распорным катками, ф = = коэффициент сцепления рас2

02 порного катка и сателлита;

Рэ и 0э — касательная и сила прижатия между распорным катком и сателлитом.

2. Редукторпоп.1,отл ичающийс я тем, что, с целью унификации корпусов для редукторов с различными передаточными отношениями, в корпусе выполнены радиальные пазы для размещения опор, последние выполнены в виде призмы, а редуктор снабжен размещенными в пазах между дном паза и основанием призмы прокладками, высота h которых выбрана из условия

l ь = — +e-н-м

dg +d4

2 где d4 — больший диаметр сателлита;

P.— зазор между ведущим катком и большим диаметром сателлита;

Н вЂ” расстояние от оси ведущего катка до дна паза; 1

Ь вЂ” расстояние от оси сателлита до основания призмы.

1714257

Составитель И.Сизов

Техред М.Моргентал Корректор С,Шевкун

Редактор M.éíêîaè÷

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 677 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб.. 4/5