Зубчатый редуктор
Использование: устройство для изменения угловых скоростей и крутящих моментов валов машин и механизмов. Цель: повышение надежности редуктора Сущность изобретения зубчатый редуктор снабжен роликами, прижимающимися благодаря пружинам к наружным поверхностям зубчатых колес внутреннего зацепления, выполненным в виде усеченного конуса Оси вращения роликов параллельны образующим конусов, а усилия прижатия роликов к наружным поверхностям зубчатых колес, создаваемые пружинами, частично компенсируют возникающие при работе редуктора и воспринимаемые консольными осями усилия зацепления зубчатых передач редуктора Угол при вершине усеченного конуса и усилие прижатия ролика определяются в зависимости от геометрических и кинематических характеристик редуктора, а также величины усилий в зацеплениях 4 ил
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К ПАТЕНТУ
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21} 4935960/28 (22) 32.05.91 (46) 30.10.93 Бюл. Йя 39 — 40 (73) Научно-технический кооператив "Млын" при
Могилевском машиностроительном институте
P2) Даньков А.М.; Рогачевский Н.И.; Сиваченко ЛА
P3) Научно-технический кооператив "Млын при
Могилевском машиностроительном институте (54) ЗУБЧАТЫЙ РЕДУКТОР (57) Использование: устройство для изменения угловых скоростей и крутящих моментов валов машин и механизмов. Цепь: повышение надежности редуктора Сущность изобретения: зубчатый редуктор снабжен роликами, прижимающимися благодаря (В) RU (11) 2002147 С1 (5Ц 5 F 16 H 57 02 пружинам к наружным поверхностям зубчатых колес внутреннего зацепления, выполненным в виде усеченного конуса. Оси вращения роликов параллельны образующим конусов, а усилия прижатия роликов к наружным поверхностям зубчатых колес, создаваемые пружинами, частично компенсируют возникающие при работе редуктора и воспринимаемые консольными осями усилия зацепления зубчатых передач редуктора. Угол при вершине усеченного конуса и усилие прижатия ролика определяются в зависимости от геометрических и кинематических характеристик редуктора, а также величины усилий в зацеплениях 4 ил.
2002147
10
50
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для изменения угловых скоростей и крутящих моментов валов машин и механизмов.
Известны редукторы, собранные по схемам, обеспечивающим их компактность и небольшие габариты.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является зубч атый редуктор, содержащий корпус из пластин, имеющих сквозные отверстия и кронштейны с консольными осями, на которых в сквозных отверстиях смежных пластин установлены блоки зубчатых колес, причем консольные оси выполнены эксцентрично и с воэможностью поворота.
Недостатками известного редуктора являются невысокие надежность и вероятность безотказной работы, что обусловливается консольным расположением осей и неблагоприятным сочетанием усилий в зацеплениях, в конечном итоге воспринимаемых осями, на.которых установлены блоки зубчатых колес.
Цепью изобретения является повышение надежности редуктора, Это достигается тем, что в известном редукторе наружные поверхности входящих в блок зубчатых колес внутреннего зацепления выполнены в виде усеченных конусов, редуктор снабжен установленными в наклонных радиальных пазах, выполненных в пластинах корпуса, со стороны полюса зацепления обоймами с роликами, прижатыми к наружным коническим поверхностям соответствующих зубчатых колес в направлении, перпендикулярном этим по/ верхностям, посредством пружин, связанных с гайками, усилие прижатия каждого из роликов определено из выражения
Рприж = 0,5 Fp (1 + u)/cos g где Гя — нормальное усилие зацепления зубчатого колеса с внутренними зубьями соответствующего блока;
u — отношение числа зубьев колеса с внутренними зубьями к числу зубьев колеса с внешними зубьями этого блока;
y — угол при вершине конуса наружной поверхности колеса с внутренними зубьями этого блока, определенный из выражения: у = arcing
2 а+Ь
R где а — расстояние между точками приложения равнодействующей сил зацепления, действующих на зубчатые колеса этого блока, и усилием прижатия соответствующего ролика вдоль геометрической оси блока;
Ь вЂ” расстояние от точки приложения компенсирующей силы до заделки консольной оси этого блока;
R — радиус точки приложения компенсирующей силы относительно геометрической оси конуса.
Усилие прижатия ролика к наружной поверхности зубчатого колеса внешнего зацепления частично компенсирует действие на консольную ось, на которой установлен блок зубчатых колес, усилий, возникающих в зацеплениях зубчатых колес этого блока.
Разгрузка консольной оси в свою очередь позволит уменьшить ее поперечные размеры, Выполнение наружной поверхности зубчатых колес внутреннего зацепления в виде усеченного конуса позволяет сообщить усилию прижатия ролика направление, обеспечивающее возникновение в точке прижатия ролика осевой составляющей, способной компенсировать действующий в осевой плоскости момент приложенных к блоку зубчатых колес усилий зацепления.
На фиг.1 изображена схема редуктора; на фиг,2 — узел прижимного ролика, на фиг.3 — схема действия сил зацепления в плоскости, нормальной к оси блока зубчатых колес; на фиг,4 — схема действия сил зацепления в осевой плоскости блока зубчатых колес.
Редуктор содержит корпус, состоящую из пластин 1, 2 и 3. В пластине 1 смонтированы вместе с валом 4 ведущая шестерня 5, а также консольная ось б, на которой смонтирован, образуя с ней подшипник скольжения, первый промежуточный блок зубчатых колес, состоящий из колеса 7 внутреннего зацепления и шестерни 8 внешнего зацепления, С шестерней 8 находится в зацеплении зубчатое колесо 9 второго промежуточного блока зубчатых колес, смонтированного на консольной оси 10 и включающего шестерню l1, Шестерня 11 зацепляется с колесом 12 тихоходной ступени, смонтированным вместе с валом 13 в пластине 3, Наружные поверхности зубчатых колес
7 и 9 выполнены в виде усеченных конусов и взаимо,действуют с роликами 14, смонтированными в обоймах 15. Усилие прижатия роликов 14 к наружным поверхностям зубчатых колес 7 и 9 обеспечивается пружинами 16 и регулируется с помощью гаек 17.
Угол при вершине усеченного конуса и усилие прижатия ролика к наружной поверхности зубчатого колеса внутреннего зацепления определяются на основании следующего, Суммарное действующее на консольную ось радиальное усилие складывается из радиального и окружного усилий
2002147
25
35
50 зацепления приложенных соответственно к зубчатым венцам внутреннего и внешнего зацепления. Сумма радиального Fr и окружного F< усилий, приложенных к каждому иэ зубчатых венцов, представляет собой нормальное усилие Fn. Если нормальное усилие. приложенное к венцу внутреннего зацепления блока зубчатых колес равно Fn, то усилие, приложенное к шестерне внешнего зацепления этого блока, будет равно
u . Fn, где u — отношение числа зубьев венца внутреннего зацепления к числу зубьев венца внешнего зацепления (u = 2внутр./2внеш:)
Следовательно, суммарное радиальное усилие, воспринимаемое консольной осью, по величине равно Fn (1+u) проходит через ее геометрическую ось и составляет с геометрической осью симметрии блока зубчатых колес угол, равный углу зацепления (20 ). Если расстояние между силами Fn u о Р„измеренное вдоль геометрической оси блока, равно С, то точка приложения суммарной силы отстоит от точки приложения большей силы u . Fn на величину с/(о+1).
Действие на консольную ось силы (1+u) Fn может быть компенсировано действием на наружную поверхность колеса внутреннего зацепления усилия прижатия ролика, Поскольку сила Fn (1+u) действует только во время работы редуктора под нагрузкой, а компенсирующая сила — постоянно, то величину компенсирующей силы целесообразно принять 0,5 . Fn (1+о), Если расстояние между точками приложения суммарной радиальной и компенсирующей сил равно а, а расстояние оТ точки приложения компенсирующей силы до заделки консольной оси — Ь, то суммарная радиальная и компенсирующая силы создают в заделке консольной оси изгибающий момент, равный по величине
Fn (1+ u) (а+ Ь) — 0,5 Fn (1+u) Ь
Этот момент компенсируется моментом относительно геометрической оси блока зубчатых колес осевой составляющей усилия прижатия ролика к наружной поверхности зубчатого колеса внутреннего зацепления, возникающей вследствие выФормула изобретения
ЗУБЧАТЫЙ РЕДУКТОР, содержащий корпус, состоящий из пластин, имеющих сквозные отверстия и кронштейны с консольными осями, на которых в сквозных отверстиях смежных пластин установлены блоки зубчатых колес с внешним и внутренним зацеплениями, отличающийся тем, что, с целью повышения его надежности, полнения этой поверхности в виде усеченного конуса с углом при вершине y,величина которого определяется из выражения
Fn (1+о) (а+Ь) - 0,5 Fn (1+u) Ь =
0,5 Fn (1+u) R t9 yт где R — радиус точки приложения компенсирующей силы относительно геометрической оси конуса.
Из этого выражения следует, что
0.5 R R
arctga+05 b =arctg2 а+Ь
Усилие пружины, прижимающей ролик к поверхности конуса, определяется иэ формулы
Рприж = Рпруж
c0s у
Редуктор работает следующим образом. Вращение ведущего вала 4 сообщается шестерне 5 и с нее передается последовательно блокам зубчатых колес 7—
8 и 9 — 11, а с зубчатого колеса 11 — зубчатому колесу 12 и выходному еалу 13. При этом частота вращения ведомого вала 13 уменьшается, а крутящий момент на нем (без учета КПД) повышается в (2внутр,/2внеш.) раэ, где — число ступеней преобразования параметров движения, Возникающие в процессе работы редуктора под нагрузкой усилия зацепления частично компенсируются соответствующими усилиями прижатия роликов к наружным поверхностям зубчатых колес внутреннего зацепления, вследствие чего воспринимаемые консольными осями 6 и 10 нагрузки уменьшаются в 2 раза. При работе редуктора без нагрузки, а также при простоях редуктора консольные оси, нагружаемые усилиями прижатия роликов, испытывают такие же нагрузки, как при работе редуктора, но противоположные по направлению.
Компенсация возникающих в зацеплениях редуктора усилий улучшает условия функционирования его основных элементов и повышает КПД редуктора, (56) Авторское свидетельство СССР
Мт 1180600. кл. Е 16 M 57/02, 1985. наружные поверхности входящих в блоки зубчатых колес внутреннего зацепления выполнены в виде усеченных конусов, редуктор снабжен установленными в наклон55 ных радиальных пазах. выполненных в пластинах корпуса, со стороны полюса зацепления обоймами с роликами, прижатыми к наружным коническим поверхностям соответствующих зубчатых колес в направлении, перпендикулярном к этим поверх2002147 настям, посредством пружин, связанных с гайками, усилие прижатия каждого из роликов определено из выражения
Рприж =- 0,5Рп(1 + 0)асов), где Fn - нормальное усилие зацепления зубчатого колеса с внутренними зубьями соответствующего блока;
U - отношение числа зубьев колеса с внутренними зубьями к числу зубьев колеса с внешними зубьями этого бло- 30 ка„ у - угол при вершине конуса наружной поверхности колеса с внутренними зубьями этого блока, определенный из выражения
y = arctg((2a + Ь) R), где а - расстояние между точками приложения равнодействующих сил зацепления, действующих на зубчатые колеса этого блока, и усилия прижатия соответствующего ролика вдоль геометрической оси блока;
Ь - расстояние от точки приложения компенсирующей силы до заделки консольной оси этого блока;
R - радиус точки приложения компенсирующей силы относительно геометрической оси конуса, 200214 7
Составитель Н.Рогачевский
Редактор Л, Народная Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Король
Заказ 316б
Тираж Подписное
НПО "Поиск" Роспатента
113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
