ПЛАНЕТАРНО-ЦЕВОЧНЫЙ РЕДУКТОР
CYCLOIDAL GEAR REDUCER

Изобретение относится к машиностроению, в частности к приводной технике, и может быть использовано в зубчатых передачах с центральной осью передачи, лежащей внутри осевой окружности планетарного колеса.
В качестве приводов высокоточных машин в последние годы широкое распространение получили планетарные редукторы с цевочным зацеплением, содержащие эксцентриковый вал, цевки, установленные в цевочном колесе или корпусе и сателлиты, совершающие плоскопараллельное орбитальное движение. Идея конструкции таких редукторов заключается в обкатывании телами качения - цевками поверхностей зубьев сателлитов, профиль которых представляет собой кривую эквидистантную укороченной эпициклоиде т.е. кривой, образованной перемещением точки, лежащей на окружности, которая обкатывается снаружи без скольжения (См. Фомин М.Ф. Планетарно-цевочные передачи. Москва, издательство МГТУ им. И.Э. Баумана, 2009).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является планетарно-цевочный редуктор, известный по патенту РФ №23477 (МПК F16H 1/32(2000.01), опубликованный 20.06.2002. в Б.И. №17), который принят в качестве прототипа. Он содержит корпус с опорными подшипниками, в которых установлены поворотные фланцы. В подшипниковых опорах фланцев установлен центральный входной вал. В выемках корпуса свободно установлены зубья-ролики, находящиеся в постоянном зацеплении с эпициклоидальными зубьями двух сателлитов, расположенных с эксцентриситетом в корпусе и размещенных на роликоподшипниках двойного оппозитного эксцентрика входного вала. При этом фланцы жестко связаны между собой посредством перемычек одного из них, проходящих через окна сателлитов. Во фланцах установлены пальцы, равномерно расположенные в окружном направлении, которые взаимодействуют с цилиндрическими поверхностями отверстий в сателлитах. Наружные поверхности перемычек выполнены базирующимися по внутреннему кольцу опорных подшипников корпуса.
Прототип, построенный по схеме К-H-V, имеет простую конструкцию. Недостатком его является большой радиальный габаритный размер вследствие ограниченности количества размещаемых на делительном диаметре зубьев-роликов (цевок) при заданном их диаметре. Обусловлено это тем, что в целях исключения выпадания зубьев-роликов из выемок или их перекашивания внутренний диаметр корпуса необходимо выполнять меньше, чем его делительный диаметр. Поскольку между смежными выемками на делительном диаметре выполняются стенки, минимальная толщина которых ограничена технологическими возможностями, то количество размещаемых в корпусе зубьев-роликов при их заданном диаметре уменьшается. Это приводит к уменьшению передаточного отношения редуктора, что равносильно увеличению его радиального размера при заданном передаточном отношении, т.к. последний напрямую связан с делительным диаметром, который в свою очередь зависит от количества размещаемых на нем зубьев-роликов заданного диаметра (диаметр роликов определяется по их контактной прочности).
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение радиального размера редуктора при обеспечении сохранения передаваемой мощности.
Достигаемым техническим результатом при осуществлении изобретения является улучшение габаритно-массовой характеристики планетарно-цевочного редуктора.
Для достижения технического результата в планетарно-цевочном редукторе, содержащем корпус с опорными подшипниками, в которых установлены поворотные фланцы, жестко связанные между собой в местах перемычек одного из них, центральный входной вал с двумя оппозитными эксцентриками, установленный в подшипники качения, размещенные во фланцах, цевки, свободно установленные в выемках корпуса, два сателлита с эпициклоидальными зубьями, установленные поверх эксцентриков с возможностью постоянного взаимодействия с цевками, пальцы, установленные в подшипниковых опорах фланцев с возможностью вращения, постоянно взаимодействующие с цилиндрическими отверстиями сателлитов, новым является то, что между торцевыми поверхностями наружных колец опорных подшипников и торцевыми поверхностями цевок установлены ступенчатые втулки, ограничивающие перемещение цевок в осевом и радиальном направлениях. В полостях между цилиндрическими поверхностями эксцентриков и поверхностями центральных отверстий сателлитов размещены ролики, осевое перемещение которых ограничено с одной стороны радиальным цилиндрическим выступом, выполненным на центральном входном валу между эксцентриками, а с другой стороны -кольцами, установленными между торцами эксцентриков и торцами внутренних колец подшипников качения во фланцах.
В указанном выполнении планетарно-цевочного редуктора ступенчатые втулки, установленные между торцевыми поверхностями наружных колец опорных подшипников и торцевыми поверхностями цевок, исключают выпадание цевок из выемок или их перекашивание при отсутствии на делительном диаметре корпуса стенок между соседними выемками. Это позволяет, в отличие от прототипа, за счет уменьшения расстояния между соседними выемками, разместить одно и то же количество цевок одного и того же диаметра на меньшем делительном диаметре, что способствует уменьшению радиального габаритного размера и массы редуктора. Кроме этого, благодаря размещению роликов непосредственно в полостях между эксцентриками и центральными отверстиями сателлитов, и ограничению при этом их осевого перемещения с одной стороны радиальным цилиндрическим выступом, а с другой стороны - кольцами, установленными между торцами эксцентриков и внутренними кольцами подшипников во фланцах, в отличие от прототипа, исключаются внутренние и наружные кольца роликоподшипников, что также позволяет уменьшить радиальный размер редуктора и его массу.
Конструкция предлагаемого планетарно-цевочного редуктора иллюстрируется графическими материалами, на которых изображено: на фиг. 1 - продольный разрез редуктора, на фиг. 2 - сечение А-А редуктора.
Планетарно-цевочный редуктор содержит корпус 1 с опорными подшипниками 2 и 3, в которых установлены поворотные фланцы 4 и 5, центральный входной вал 6 с оппозитными эксцентриками 7 и 8 (с эксцентриситетами е), установленный в подшипниках качения 9 и 10, которые в свою очередь размещены во фланцах соответственно 4 и 5, два сателлита 11 и 12 с эпициклоидными зубьями, установленные с возможностью взаимодействия с цевками 13, размещенными в выемках корпуса 1. Внутренний диаметр D корпуса 1 выполнен больше делительного диаметра Do, на котором размещены цевки 13. Фланцы 4 и 5 жестко связаны посредством шпилек 14 друг с другом в местах перемычек 15, проходящих через окна сателлитов 11 и 12. Пальцы 16, проходящие через цилиндрические отверстия сателлитов 11 и 12 и постоянно взаимодействующие с ними, установлены в опорах 17 и 18 фланцев 4 и 5 соответственно. Между торцевыми поверхностями наружных колец опорных подшипников 2 и 3 и торцевыми поверхностями цевок 13 установлены ступенчатые втулки 19 и 20, ограничивающие перемещение указанных цевок в осевом и радиальном направлениях. В полостях между цилиндрическими поверхностями эксцентриков 7 и 8 и поверхностями центральных отверстий сателлитов 11 и 12 размещены ролики 21, выполняющие функцию тел качения роликоподшипников. При этом, в отличие от прототипа, цилиндрические поверхности отверстий сателлитов 11 и 12 и цилиндрические поверхности соответствующих эксцентриков 7 и 8 выполняют функции соответственно наружных и внутренних колец роликоподшипников. Осевое перемещение роликов 21 ограничено с одной стороны выступом 22 в виде диска, выполненным на центральном входном валу 6 между эксцентриками 7 и 8, а с другой стороны - ступенчатыми кольцами 23 и 24, установленными между торцами эксцентриков 7 и 8 и внутренними кольцами соответствующих подшипников качения 9 и 10 во фланцах 4 и 5.
Работа редуктора заключается в следующем.
При вращении вала 6 с эксцентриками 7 и 8 сателлиты 11 и 12 совершают плоскопараллельное орбитальное движение, обкатываясь по цевкам 13. При этом вращение сателлитов 11 и 12 по роликам 21 вокруг собственных осей передается, благодаря находящимся с ними в постоянном взаимодействии пальцам 16, выходному звену в виде жестко соединенных между собой поворотных фланцев 4 и 5. При работе редуктора цевки 13, временно не взаимодействующие с сателлитами 11 и 12, удерживаются в выемках ступенчатыми втулками 19 и 20, а ролики 21 сохраняются в полостях между соответствующими сателлитами 11 и 12 и эксцентриками 7 и 8 благодаря выступу 22 и кольцам 23 и 24.
Изготовление опытных образцов заявляемого редуктора подтвердило его промышленную применяемость и достижение указанного выше технического результата.