ПЛАНЕТАРНЫЙ РЕДУКТОР С БЕЗЛЮФТОВЫМ ЗАЦЕПЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к машиностроению, а более конкретно, к приводам машин, имеющих следящие системы. Преимущественная область применения - станки с ЧПУ, промышленные роботы и т.д.
Из уровня техники известно устройство (аналог) для устранения зазоров между зубьями в прямозубых зубчатых передачах: изготовление одного из колес путем разрезания по плоскости перпендикулярной его оси с последующим разворотом в окружном направлении одной половины этого колеса относительно другой с целью выборки зазоров между зубьями и создания предварительного напряженного состояния в зубьях. При этом суммарная ширина венца зубчатого колеса получается удвоенной по сравнению с расчетной шириной по условию прочности для заданного значения крутящего момента. Применительно к планетарному редуктору разрезными должны быть центральные колеса, либо все сателлиты (Бушуев В.В. Практика конструирования машин. М.: Машиностроение, 2006, стр.273-274, рис.2.40, д).
Это делает такой редуктор достаточно дорогим поскольку требуется высокая кинематическая точность разрезных колес. В связи с этим, основными недостатками такого технического решения являются: увеличение размера планетарного редуктора в осевом направлении и повышение его стоимости.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является безлюфтовый конический дифференциал. Безлюфтовый конический дифференциал содержит центральные конические колеса, входящие в зацепление с коническими сателлитами, закрепленными на комбинированном водиле, состоящим из основного и вспомогательного водил, установленных одно в другом с возможностью относительного углового поворота, и соединенных между собой закрученным торсионным валом (авторское свидетельство СССР №1395871 А1, 20.08.86, МКИ Р16Н 1/38, 57/12).
Известное техническое решение имеет следующий основной недостаток: предложенная конструкция обеспечивает предварительное напряженное состояние зубьев для устранения люфта только в одном направлении вращения водила. При изменении направления вращения водила торсионный вал необходимо предварительно закручивать в другую сторону. Это создает неудобство при эксплуатации механизма.
Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение предварительного напряжения между зубьями колес редуктора при его работе как в прямом, так и в обратном направлениях вращения валов, а также увеличение крутильной жесткости.
Поставленный технический результат достигается посредством того, что планетарный редуктор с безлюфтовым зацеплением, содержащий два центральных колеса, сателлиты, установленные на комбинированном водиле с возможностью взаимодействия с центральными колесами, при этом водило состоит из основного водила, выполненного монолитно с выходным валом и дополнительного водила со ступицей, установленного на выходном валу, причем основное и дополнительное водило установлены концентрично, с возможностью относительного углового поворота, согласно полезной модели, он снабжен средством предварительного напряжения в зубьях центральных колес и сателлитов, выполненным в виде червячной передачи, колесо которой выполнено на выходном валу в зоне основного водила, а червяк установлен в ступице дополнительного водила, при этом на каждом из водил симметрично основной оси редуктора закреплена половина сателлитов, по меньшей мере четырех, от их общего четного числа.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на:
- фиг.1 изображен главный вид планетарного редуктора с разрезом;
- фиг.2 изображен поперечный разрез планетарного редуктора.
Планетарный редуктор с безлюфтовым зацеплением содержит центральное колесо 1 (солнце), выполненное заодно с входным валом, и находящееся в зацеплении с зубьями сателлитов 2, которые, в свою очередь, зацепляются с зубьями другого центрального колеса 3 (эпицикл), закрепленного в корпусе 4 редуктора крышкой 5. Сателлиты 2, установленные на подшипниках качения, вращаются на осях 6. Оси 6 сателлитов закреплены с натягом в отверстиях основного водила 7 и дополнительного водила 8, составляющих комбинацию. Водила установлены соосно одно в другом с возможностью относительного углового поворота. На каждом водиле 7 и 8 размещено по паре сателлитов, установленных симметрично относительно основной оси редуктора. Оба отбалансированных водила 7 и 8 объединены червячной передачей, представляющей собой средство предварительного напряжения в зубьях центральных колес 1, 3 и сателлитов 2, т.е. на валу 9 основного водила 7 нарезано червячное колесо 10, а в ступице 11 другого водила 8 размещен, находящийся с колесом в зацеплении, червяк 12, с фиксирующими его гайкой 13 и стопорной шайбой 14. Водила в сборе с сателлитами устанавливаются на подшипниках качения в корпусе редуктора 4. Для создания предварительного напряжения в контакте зубьев сателлитов 2 и центральных колес 1, 3 червяк 12 необходимо повернуть расчетным моментом завинчивания. Такая конструкция обеспечивает безлюфтовую работу редуктора как в прямом, так и в обратном направлениях вращения валов.
Работа и сборка заявляемого планетарного редуктора с безлюфтовым зацеплением осуществляется следующим образом.
Отсутствие люфтов - непременное условие для планетарных редукторов, устанавливаемых в приводы станков с ЧПУ, в промышленных роботах и других агрегатах.
Перед окончательной сборкой редуктора необходимо создать предварительное напряжение в контакте зубьев сателлитов 2 и центральных колес 1 и 3. Для этого следует собрать планетарный ряд в крышке 5 корпуса 4, затем повернуть специальным динамометрическим ключом червяк 12, предварительно ослабив гайку 13. Необходимый момент завинчивания червяка 12 зависит от требуемой величины предварительного напряжения в контакте зубьев передачи и определяется расчетным путем. Затем червяк 12 фиксируется гайкой 13 и шайбой 14. Собранный планетарный ряд устанавливается в корпусе 4 редуктора. После этого заканчивают его сборку. Существующий уровень техники позволяет изготовить заявленный объект при использовании отечественного оборудования.
Таким образом, заявленная конструкция редуктора обладает малыми размерами и массой, большой крутильной жесткостью и отсутствием люфта в зацеплении при вращении валов редуктора как в прямом, так и в обратном направлениях, что соответствует требованиям к высокоточным приводам, простотой сборки и наладки, и, в конечном итоге, делает использование редуктора экономически выгодным.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в следящих системах, в станках с ЧПУ, роботах и т.п.
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки, известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям по условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.