ПЛАНЕТАРНО-ЦЕВОЧНЫЙ РЕДУКТОР СО СКВОЗНЫМ ЦЕНТРАЛЬНЫМ ОТВЕРСТИЕМ

Изобретение относится к узлам и элементам приводной техники, а более конкретно к эксцентриковым редукторам с внутренним циклоидально - цевочным зацеплением. Такие редукторы в России и Беларуси называют планетарно-цевочными или эксцентриковыми. Редукторы подобного принципа действия выпускаются за рубежом под названием CYCLO.
Известен эксцентриковый редуктор (см. Новичков А.А. Эксцентриковые редукторы, «Рынок приводной техники, №2(5), 2006), содержащий ведущий вал с эксцентриками, посаженые на эксцентриках с возможностью вращения сателлиты с циклоидальными зубьями, колесо внутреннего зацепления и механизм параллельных кривошипов. Колесо внутреннего зацепления может иметь как циклоидальные зубья, так и зубья в виде роликов - цевок (см. Муравьев Е.В. Планетарно-цевочные редукторы и мотор-редукторы. «Редукторы и приводы №4, 5 2005 с.15). Механизм параллельных кривошипов представляет собой вал с пальцами, пропущенными через отверстия в сателлитах. Этот вал, как правило, является выходным ведомым звеном. В редукторе входной и выходной вал соосны, поэтому он не может использоваться в приводах, где необходимо свободное пространство по центру редуктора, например в многооборотных приводах запорной арматуры.
Для подобного применения разработан редуктор со сквозным центральным отверстием (US 7056253), в котором ведущий вал с зубчатым колесом приводит во вращение второе зубчатое колесо, посаженное на подшипниках в корпусе. Внутри этого колеса выполнены два эксцентричных участка, в которых на подшипниках посажены два сателлита. Ведомый вал выполнен в виде трубы, посаженной торцами на подшипниках в корпусе. На ведомом валу закреплены колеса внешнего зацепления, взаимодействующие с сателлитами. Редуктор в том виде, что приведен в описании патента, не работоспособен, так как в нем отсутствует механизм параллельных кривошипов, который приводит вращение сателлитов вокруг собственных осей к оси редуктора. Введение же в эту конструкцию механизма параллельных кривошипов значительно усложнит ее и увеличит габариты.
В заявке US 2004254042 описана передача со сквозным полым ведомым валом, установленным в корпусе с помощью подшипников по его торцам. На ведомом валу на подшипниках посажено зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с одной стороны с зубчатым колесом на ведущем валу редуктора, а с других сторон с зубчатыми колесами на эксцентриковых валах. Ведущий вал и эксцентриковые валы расположены по окружности вокруг полого ведомого вала и посажены в корпусе на подшипниках. Вращение от ведущего вала через промежуточное зубчатое колесо, вращающееся на ведомом валу, передается к трем эксцентриковым валам. На каждом из этих валов выполнено по два противофазных эксцентрика, которые проходят через отверстия в двух сателлитах с возможностью вращения, так что при вращении эксцентриковых валов сателлиты совершают плоскопараллельное планетарное движение в противофазе. Сателлиты, имеющие внутренние зубья, находятся в зацеплении с внешними зубьями двух центральных колес, жестко посаженных на ведомом валу. Здесь эксцентриковые валы, приводя сателлиты в планетарное движение, выполняют также функцию механизма параллельных кривошипов, предотвращая вращение сателлитов вокруг собственной оси. Передача имеет большое количество вращающихся деталей, а также не высокую нагрузочную способность при заданных радиальных размерах. Нагрузочная способность ограничена тем, что сателлиты имеют внутренние зубья и приводятся в планетарное движение внешними по отношению к зубьям валами. Т.е. диаметры зацепляющихся колес значительно меньше радиальных размеров передачи.
Известен также редуктор со сквозным центральным отверстием (WO 2006077825), который по большинству общих признаков мы выбираем за прототип. В этом редукторе сквозным полым является ведущий вал. Он выполнен в виде отрезка трубы, посаженной по торцам на подшипниках в двух фланцах, связанных друг с другом перемычками и пальцами. Фланцы в свою очередь посажены на подшипниках в корпусе. На ведущем валу вне корпуса жестко закреплено зубчатое колесо, имеющее связь с колесом на валу двигателя. В средней по длине области ведущего вала выполнены два противофазных эксцентрика, на которых с возможностью вращения посажены сателлиты с внешними зубьями. В принципе, число эксцентриков и сателлитов может быть любым. На фигурах патента показаны два сателлита, так как такая система устраняет дисбаланс. При использовании известных методов балансировки может использоваться и один эксцентрик с одним сателлитом. Сателлиты находятся в зацеплении с внутренними зубьями неподвижного колеса, эти зубья выполнены в виде роликов, закрепленных в корпусе. Т.е. прототип представляет собой одну из компоновок планетарно-цевочного редуктора. Перемычки и пальцы, соединяющие фланцы, проходят через отверстия в сателлитах и вместе с фланцами выполняют функцию механизма параллельных кривошипов. Фланцы с перемычками являются ведомым валом передачи. Основным недостатком такой конструкции является то, что полые ведущее и ведомое звенья посажены в корпусе с помощью двух пар подшипников на каждом торце. Соответственно, на каждом торце необходимо поставить по два подвижных уплотнения, для предотвращения попадания внутрь объема редуктора грязи и воды и предотвращения вытекания смазки из внутреннего объема редуктора.
Задачей изобретения является разработка простой и надежной конструкции планетарно-цевочного редуктора со сквозным центральным отверстием.
Техническим результатом изобретения является уменьшение количества подшипниковых узлов и подвижных уплотнений в компоновке.
Для достижения указанного результата, планетарно-цевочный редуктор, как и прототип, содержит полый ведущий вал, на котором жестко посажено зубчатое колесо для связи с колесом двигателя. На ведущем валу выполнен эксцентрик, на котором с возможностью вращения посажен сателлит. Сателлит имеет внешние зубья, находящиеся в зацеплении с колесом внутреннего зацепления. Это колесо образуют ролики, посаженные по окружности внутри корпуса. Редуктор содержит также механизм параллельных кривошипов, включающий диск, жестко связанный с полым ведомым валом.
В отличие от прототипа, основным звеном для компоновки элементов редуктора является сквозной полый ведомый вал, посаженный в корпусе с помощью пары подшипников по торцам. На ведомом валу внутри корпуса посажен с помощью пары подшипников полый ведущий вал. На одном торце ведущего вала внутри корпуса посажено зубчатое колесо для связи с двигателем, а на другом торце выполнен эксцентрик.
Таким образом, все звенья редуктора компонуются внутри корпуса на полом ведомом валу, проходящем сквозь корпус. Поэтому необходимо уплотнять только два подшипниковых узла, на которых ведомый вал посажен в корпусе.
Следует отметить, что, как и в прототипе ведущий вал может быть выполнен с двумя противофазными эксцентриками, на которых посажены два сателлита. Такое выполнение редуктора не изменяет сущности изобретения и не выходит за пределы его формулы.
Схема компоновки предлагаемого редуктора приведена на фиг.1, а на фиг.2 представлен общий вид в разрезе редуктора, предназначенного для комплектования приводов запорной арматуры и выполненного по изобретению.
Планетарно-цевочный редуктор содержит центральный полый ведомый вал 1 в виде цилиндрического отрезка. Полый вал с помощью подшипников 2 и 3 на торцах посажен во фланцах 4 и 5 замкнутого корпуса 6. На ведомом валу 1 на подшипниках 7 и 8 внутри корпуса 6 посажен ведущий вал 9, выполненный также в виде цилиндра. На одном торце вала 9 жестко закреплено зубчатое колесо 10, а на другом его торце выполнен эксцентрик 11 с эксцентриситетом е. Зубчатое колесо 10 служит для связи с колесом 12, на валу 13 электродвигателя 14. При этом зацепляющиеся колеса 10 и 12 расположены внутри корпуса 6, а корпус 15 электродвигателя 14 крепится к корпусу 6 редуктора через неподвижное уплотнение (на фигурах не показано). На эксцентрике 11 с возможностью вращения (т.е. на подшипнике 16) посажен сателлит 17 с внешними зубьями 18. Сателлит находится в зацеплении с неподвижным центральным колесом внутреннего зацепления 19. Это колесо образовано роликами 20 закрепленными на внутренней поверхности корпуса. Ролики 20 могут быть посажены в полуцилиндрических выемках корпуса, как это имеет место в прототипе. На фиг.2 ролики 20 посажены на оси 21, закрепленные во фланце 5 корпуса 6. Механизм параллельных кривошипов, служащий для преобразования вращения сателлита вокруг собственной оси во вращение вокруг оси редуктора, выполнен в виде диска 22 с пальцами 23. В редукторе на схеме фиг.1 пальцы 23 жестко закреплены по окружности диска 22 и проходят сквозь отверстия 24 в сателлите 17. Радиус отверстий 24 превышает радиус пальцев 23 на величину эксцентриситета е. В конструкции редуктора на фиг.2 пальцы 23 механизма параллельных кривошипов закреплены в сателлите 17, и обкатывают отверстия 25 в диске 22. Относительное движение сателлита 17 и диска 22 в этих вариантах конструкции остается одинаковым, поэтому поворот сателлита 17 вокруг собственной оси будет одинаково преобразовываться во вращение диска 22 относительно центральной оси 001 редуктора. Следует отметить, что в реальных конструкциях механизма параллельных кривошипов пальцы выполняются в виде роликов 26 свободно вращающихся на осях, 23. Диск 22 механизма параллельных кривошипов жестко посажен на ведомый вал 1. Вал 1 с одного из торцов снабжен шлицами 27, для соединения с рабочим органом. Корпус 6 редуктора обычно заполняется смазкой. Для того, чтобы смазка не вытекала через подшипниковые узлы 2 и 3 они снабжаются уплотнениями 28 и 29. В конструкции редуктора привода запорной арматуры на фиг.2 верхнее уплотнение 28 не нужно, так как здесь полый вал 1 сверху закрывается кожухом 30 хода штока задвижки. Кожух 30 герметично крепится к корпусу 6 редуктора.
Таким образом, при описанной компоновке всех деталей редуктора на полом ведомом валу используется одно неподвижное уплотнение и всего два уплотнения подвижных соединений. Уменьшение по сравнению с прототипом числа подвижных уплотнений в два раза значительно упрощает конструкцию редуктора, а также повышает его надежность.
Работает редуктор точно так же, как и прототип. Вращение вала 13 электродвигателя 14 через колеса 12 и 13 передается ведущему валу 7 редуктора, который на подшипниках 7 и 8 сидит на ведомом валу 1. Ведущий вал 1 вращает эксцентрик 11, и заставляет сателлит 17 совершать орбитальное движение. Вращение сателлита 17 вокруг собственной оси предотвращается из-за взаимодействия с неподвижным центральным колесом 19. Орбитальное движение сателлита 17 с помощью механизма параллельных кривошипов преобразуется во вращение диска 22 и жестко связанного с ним полого ведомого вала 1.