ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕДУКТОР
DIFFERENTIAL REDUCTION GEARBOX

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механическим передачам. Изобретение может найти применение во всех отраслях промышленности, где имеется потребность в увеличении крутящих моментов и преобразовании угловых скоростей.
Известен двухступенчатый планетарный редуктор, выполненный по схеме 2K-H, с двумя центральными колесами и двухвенцовыми сателлитами [1, стр.149, рис.5.27], [2, стр.226, схема 4, стр.281]. Ведущим является центральное колесо с внешним зацеплением, центральное колесо с внутренним зацеплением неподвижное, водило является ведомым. Передача обладает высоким к.п.д.
Недостатком данного редуктора является ограниченный диапазон передаточных чисел до u=17…19.
Известен двухступенчатый планетарный редуктор, выполненный по схеме 2K-H [1, стр.149, рис.5.26], [2, стр.228, схема 1, стр.236]. Каждая ступень редуктора состоит из двух центральных колес, одно из которых (с внешними зубьями) ведущее, а другое (с внутренними зубьями) неподвижное, и ведомого водила.
Недостатком данного редуктора являются сложность конструкции и ограниченность выбора передаточных чисел. Оптимальный диапазон передаточных чисел u=12…50, при этом к.п.д. снижается по сравнению с одноступенчатыми планетарными редукторами до значения 0,8.
Известен планетарный редуктор с тремя центральными колесами, выполненный по схеме 3K [1, стр.149, рис.5.28], [2, стр.227, схема 3]. Редуктор содержит три центральных колеса, из которых одно (с внешними зубьями) ведущее, другое (с внутренними зубьями) неподвижное, третье (с внутренними зубьями) соединено с выходным валом, водило не нагружено вращающим моментом. Оптимальный диапазон передаточных чисел u=30…250.
Недостатком данного редуктора являются сложность конструкции, недостаточный диапазон выбора передаточных чисел и пониженный к.п.д. - до 0,3 при больших передаточных числах.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является одноступенчатый планетарный редуктор, выполненный по схеме 2K-H [1, стр.148, рис.5.25], [2, стр.226, схема 1, стр.230], имеющий два центральных колеса, одно из которых (с внешними зубьями) ведущее, другое (с внутренними зубьями) соединено с корпусом - неподвижное, и ведомое водило с тремя сателлитами.
Недостатком данного редуктора при высоком к.п.д. 0,95…0,98 являются малые значения и ограниченный диапазон передаточных чисел U=3…9.
Данный механизм выбран в качестве прототипа.
Технический результат - создание механической передачи (редуктора) нового типа с диапазоном передаточных чисел от 1,678 до 12646 и более, с постоянным к.п.д., равным 0,94…0,97, исключающей необходимость изготовления дополнительных ступеней передачи, а также получение максимально большого количества промежуточных значений передаточных чисел в указанном диапазоне.
Технический результат достигается тем, что дифференциальный редуктор, содержащий корпус, размещенные в нем зубчатые шестерню и колесо с внешними и внутренними зубьями, расположенные на одной геометрической оси, входящие в зацепление с внешними зубьями промежуточных шестерней, установленных посредством осей на корпусе редуктора, и центральные шестерня и колесо с внешними и внутренними зубьями, входящие в зацепление с внешними зубьями сателлитов, установленных посредством осей на ведомом водиле, согласно изобретению центральное колесо с внутренними зубьями соединено с зубчатым колесом с внутренними зубьями, которое входит в зацепление с промежуточными шестернями с внешними зубьями, установленными посредством осей на корпусе редуктора, которые также входят в зацепление с шестерней с внешними зубьями, расположенной на ведущем валу, как и центральная шестерня с внешними зубьями.
Конструкция редуктора поясняется чертежом и схемой. На фиг.1 показан продольный разрез редуктора, на фиг.2 показана кинематическая схема, соответствующая чертежу.
На чертежах обозначено: 1 - ведущая центральная шестерня с внешними зубьями, 2 - сателлиты, 3 - центральное колесо с внутренними зубьями, 4 - зубчатое колесо с внутренними зубьями, 5 - промежуточные шестерни с внешними зубьями, 6 - ведущая зубчатая шестерня с внешними зубьями, 7 - ведущий вал, 8 - выходной вал, 9 - водило, 10 - корпус редуктора, 11 - корпус колес 3 и 4, 12 - оси промежуточных шестерней 5, 13 - оси сателлитов 2.
Дифференциальный редуктор собран в корпусе 10, в полости которого расположен ведущий вал 7 с установленными на нем шестернями 1 и 6. Шестерня 6 входит в зацепление с промежуточными шестернями 5, установленными на корпусе при помощи осей 12, а шестерня 1 входит в зацепление с сателлитами 2, установленными на водиле 9 с помощью осей 13. Центральное колесо 3 и зубчатое колесо 4 установлены в корпусе 11, расположенном на одной геометрической оси с валом 7. Центральное колесо 3 входит в зацепление с сателлитами 2, а зубчатое колесо 4 - с промежуточными шестернями 5. Водило 9 соединено с выходным валом 8.
Дифференциальный редуктор работает следующим образом. Вращение ведущего вала 7 через зубчатую шестерню 6 воспринимается промежуточными шестернями 5, которые, входя в зацепление с зубчатым колесом 4 через корпус колес 11, вызывают противоположно направленное вращение центрального колеса 3. Одновременно вращение ведущего вала 7 через центральную шестерню 1 воспринимается сателлитами 2, которые, входя в зацепление с вращающимся центральным колесом 3, вызывают вращение водила 9, преобразуя частоту вращения и момент ведущего вала 7 до необходимых значений на выходном валу 8.
Передаточное число редуктора определяется по формуле:
1
3
4
6
где z, z, z, z - число зубьев шестерен 1, 6 и колес 3, 4 соответственно.
К.п.д. редуктора определяется по формуле:
1
где η - к.п.д. планетарной передачи, выполненной по схеме 2K-H с одновенцовыми сателлитами и неподвижным водилом [2, стр.226, схема 3], которую образуют зубчатая шестерня 6, промежуточные шестерни 5, оси 12, зубчатое колесо 4, корпус редуктора 10;
η2 - к.п.д. планетарной передачи, выполненной по схеме 2K-H с одновенцовыми сателлитами и невращающимся эпициклом [2, стр.226, схема 1], которую образуют центральная шестерня 1, сателлиты 2, оси сателлитов 13, центральное колесо 3 и водило 9;
где ψ - коэффициент потерь простой передачи, равный 0,015…0,04.
Таким образом, посредством определенного подбора центральных и зубчатых шестерней и колес, промежуточных шестерней и сателлитов, отвечающего условиям собираемости передачи [1, стр.150-151], с количествами зубьев, находящихся в интервале значений от 14 до 125 включительно, достигается получение механической передачи (редуктора) с диапазонами передаточных чисел 1,678…12646 и к.п.д. 0,94…0,97, с количеством промежуточных значений передаточных чисел 3 261 636.
Источники информации
1. Иванов М.Н. и Иванов В.Н. Детали машин. Курсовое проектирование. Учеб. пособие для машиностроит. вузов. М.: «Высшая школа», 1975. - 551 с. с ил.
2. Анфимов М.И. Редукторы. Конструкции и расчет: Альбом. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1993. - 464 с.: ил.