Уравновешенный трёхсателлитный планетарный механизм

Полезная модель относится к машиностроению, а конкретнее к зубчатым механизмам, в которых одно из центральных колес неподвижно, а сателлиты имеют подвижные геометрические оси.
Известен самоустанавливающийся трёхсателлитный планетарный механизм [1], включающий центральное подвижное колесо с внешним зацеплением, неподвижное колесо с внутренним зацеплением, водило, три сателлита, один из которых, основной, соединён в шарнир с водилом непосредственно, при этом пассивные сателлиты дополнительно соединяются в шарниры с трёхпарным звеном, которое связывается с водилом через шатун.
Однако в представленном трёхсателлитном планетарном механизме распределение нагрузки по сателлитам происходит неравномерно, т.к. мощность передаётся либо через двухзвенную группу звеньев нулевой подвижности, либо через четырёхзвенную.
Наиболее близким к предлагаемому механизму является самоустанавливающийся трёхсателлитный планетарный редуктор [2]. В нем два сателлита связаны между собой первым трёхпарным шатуном, к третьей паре которого присоединяется второй трёхпарный шатун, соединяющий третий сателлит с двухпарным поводком (водилом), входящим в шарнир планетарного механизма. Недостатком такого редуктора является его динамическая неуравновешенность, которая может привести к перегрузкам и разрушению подшипниковых опор всего механизма, а также вызвать нежелательные колебания звеньев.
Задачей полезной модели является создание уравновешенного трёхсателлитного планетарного механизма, в котором обеспечивается равномерное распределение нагрузки по трём сателлитам за время работы механизма, что позволяет уменьшить износ сателлитов и увеличить срок службы планетарного механизма.
Сущность заключается в том, что предлагается уравновешенный трёхсателлитный планетарный механизм, включающий центральное подвижное колесо с внешним зацеплением, неподвижное колесо с внутренним зацеплением, водило, выполненное в форме стержня, длина которого равна двум межосевым расстояниям механизма, три сателлита, отличающийся тем, что водило соединяет три сателлита посредством двух трёхпарных звеньев, которые выполнены в форме полуколец, радиус средней линии которых равен межосевому расстоянию механизма, расположенных в одной плоскости и соединённых между собой шарниром. Уравновешивание сил инерций от трёх сателлитов достигается путём их установки под равными углами относительно центральной геометрической оси механизма. Уравновешивание сил инерции от двух трёхпарных звеньев достигается за счёт их исполнения в форме полуколец, причем радиус средней линии полуколец принимается равным межосевому расстоянию механизма. Уравновешивание силы инерции от водила достигается путем выполнения водила в форме стержня, длина которого равна двум межосевым расстояниям.
О
r
r
a
АА’
a
a
5
6
W
W
W
На чертеже представлен предлагаемый уравновешенный трёхсателлитный планетарный механизм. Механизм содержит в своей структуре центральное подвижное колесо 1, три сателлита 2, 3 и 4, установленные под равными углами от центра механизма (точки ), два трёхпарных промежуточных звена 5 и 6, выполненные в форме полуколец, радиус средней линии которых ==, водило 7, выполненное в форме стержня, длина которого =2, причем OA=ОА’=, неподвижное опорное колесо 8.
р
р
5
4
В предлагаемом механизме число подвижных звеньев n=7: колеса 1, 2, 3, 4, трёхпарные промежуточные звенья 5 и 6, водило 7; число шарниров =7 - это соединения с опорой колеса 1 и водила 7, соединение колёс 2 и 3 с трёхпарным промежуточным звеном 5, соединение колеса 4 с трёхпарным промежуточным звеном 6, соединение трёхпарных промежуточных звеньев 5 и 6 (в точке В), соединение водила 7 с трёхпарным промежуточным звеном 6; число кинематических пар =6: контакты сателлитов 2, 3 и 4 соответственно с колесами 1 и 8. По формуле Чебышева П.Л. [3, стр. 38, формула (2, 5)]:
р
р
W
5
4
где n - число подвижных звеньев,  - число кинематических пар пятого класса,  - число кинематических пар четвертого класса, подвижность такого планетарного механизма =3⋅7-2⋅7-6=1, что доказывает его работоспособность и самоустанавливаемость.
Работает механизм следующим образом. При приведении в движение центрального подвижного колеса 1 за счёт зацепления приходят в движение сателлиты 2, 3 и 4, которые, отталкиваясь от неподвижного звена 8, передают свои части мощности на водило 7 через трёхпарные промежуточные звенья 5 и 6. Таким образом, предложенный механизм обеспечивает помимо собственно уравновешивания механизма передачу мощности через три сателлита.
Источники информации
1. Патент № 2419006. Самоустанавливающийся планетарный механизм / Дворников Л.Т., Дмитриев В.В., Андреева Я.А. - №2010108197; приоритет от 04.03.2010; опубл. 20.05.2011, Бюл. № 14.
2. Патент № 2541049. Самоустанавливающийся трёхсателлитный планетарный редуктор / Дворников Л.Т., Герасимов С.П. - №2013154381/11; приоритет от 06.12.2013; опубл. 10.02.2015, Бюл. № 4.
3. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Изд. 4-е. - М.: Наука, 1988. - 640 с., ил.