ПЛАНЕТАРНЫЙ РЕДУКТОР МЕХАНИЗМА НАТЯЖЕНИЯ ГУСЕНИЦЫ

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использована в конструкциях транспортных гусеничных машин, в том числе военного назначения.
Известна конструкция механизма натяжения гусениц БМП-1 [Боевая машина пехоты БМП-1. Техническое описание, Москва. Военное издательство Министерства обороны СССР, 1972, стр.226]. Этот механизм натяжения гусеницы (МНГ) выполнен в виде червячного редуктора с муфтой блокировки кривошипа с натяжным колесом и имеет ручной привод регулировки натяжения гусениц. Достоинствами МНГ БМП-1 являются простота конструкции и надежность работы. Недостатками МНГ являются относительно большие трудоемкость и длительность ручной регулировки натяжения гусениц, что создает затруднения в эксплуатации машин, в особенности военного назначения.
В механических приводах различных машин помимо червячных используются и другие виды механических передач. В частности известна безводильная планетарная передача [WO 92/05372, F16H 1/28, 1/46], содержащая три центральных зубчатых колеса и взаимодействующие с ними плавающие сателлиты. Одно из центральных колес является ведущим, другое - ведомым, а третье опорным, т.е. связано с корпусом передачи. Ведомое и опорное колеса выполнены с наружными зубьями, причем ведомое колесо расположено между двух венцов опорного колеса. Ведущее центральное колесо имеет внутренние зубья, которые находятся в зацеплении с центральными венцами сателлитов, а также внешние зубья, взаимодействующие с зубчатым ремнем. Большие передаточные числа такой редуктор обеспечивает при малой разнице чисел зубьев ведомого и опорного центральных колес. При этом венцы сателлитов, взаимодействующие с ведомым и опорным центральными колесами, должны быть смещены друг относительно друга в окружном направлении. Такое смещение принципиально может быть обеспечено двумя способами:
1) оба зубчатых венца нарезаны на одной заготовке или жестко фиксируются в одном блоке при сборке. При этом относительное угловое положение зубчатых венцов не регулируется и зависит от точности изготовления сателлитов, определяемой технологией;
2) фиксация относительного углового положения венцов сателлитов происходит при монтаже с использованием сил трения.
Недостатки конструкции: первый вариант выполнения сателлитов неприемлемо сложен, второй вариант выполнения сателлитов увеличивает трудоемкость процесса сборки и влечет некоторое увеличение осевых габаритов редуктора.
Сама по себе данная конструкция привода не обеспечивает выполнения функций механизма натяжения гусеницы.
Также известна безводильная планетарная передача [RU 2463499, F16H 1/46], содержащая ведущее центральное колесо с внутренними зубьями, неподвижное опорное центральное колесо с наружными зубьями, выполненное с двумя венцами, разнесенными друг относительно друга в осевом направлении, ведомое центральное колесо с наружными зубьями, расположенное между этими венцами. Плавающие сателлиты состоят из вала-шестерни и двух одинаковых боковых шестерен, надетых на хвостовики вала-шестерни. Боковые шестерни сателлитов способны свободно вращаться на хвостовиках. Ведущее центральное колесо состоит из двух одинаковых частей, на каждой из которых выполнено по два венца с внутренними зубьями, один из них предназначен для взаимодействия с боковой шестерней сателлита, а другой - с зубчатым венцом вала-шестерни сателлита. Подача движения на ведущее колесо производится при помощи ременной передачи. Данная передача сама по себе не обеспечивает выполнения всех функций МНГ.
Наиболее близка предлагаемой (прототип) конструкция планетарного редуктора механизма натяжения гусеницы, известная по патенту [RU 2464198, B62D 55/30]. Этот редуктор содержит корпус, опорное центральное колесо, состоящее из двух венцов, разнесенных относительно друг друга в осевом направлении и закрепленных на корпусе, ведомое центральное колесо, закрепленное на кривошипе механизма натяжения гусеницы, сателлиты, состоящие из вала-шестерни, взаимодействующего с ведомым центральным колесом, и одинаковых боковых шестерен, посаженных на хвостовики вала-шестерни, взаимодействующих с опорными центральными колесами, ведущее центральное колесо планетарного редуктора, которое установлено в корпусе на игольчатом подшипнике качения, имеющее внутренний зубчатый венец для взаимодействия с сателлитами, а также внутренний венец для взаимодействия с шестерней электропривода и внешний венец для взаимодействия с шестерней ручного дублера. В штатном режиме движение на ведущее центральное колесо планетарного редуктора подается с помощью шестерни, вал которой проходит через окно, выполненное в боковой стенке корпуса редуктора. Этот вал связан с валом электродвигателя (посредством муфты или через дополнительный редуктор). В ручном режиме движение подается с шестерни ручного дублера. Боковые шестерни сателлитов установлены на конических хвостовиках вала-шестерни и прижаты с помощью гаек. Фиксация относительного окружного положения боковых шестерен сателлитов относительно вала-шестерни осуществляется за счет сил трения в процессе монтажа передачи. Для доступа к этим гайкам в корпусе (и крышке) редуктора необходимы окна.
Недостатки данной конструкции:
1) ведущая шестерня электропривода (или шестерня ручного дублера) создает на ведущем колесе планетарного редуктора перекашивающий момент, при этом ведущее колесо планетарного редуктора опирается на сателлиты лишь в центральной части. Чтобы избежать перекосов ведущего колеса в кинематической паре, образуемой этим колесом и корпусом, необходим подшипник качения. Серийный подшипник в этом узле существенно увеличит радиальный размер редуктора привода, поэтому применен специальный игольчатый подшипник, что усложняет и удорожает конструкцию. Кроме того, наличие подшипника увеличивает статическую неопределимость системы и уменьшает вероятность одновременной работы всех сателлитов, т.е. снижает нагрузочную способность привода;
2) Стоимость изделия увеличивается также за счет неодинаковой конструкции левого и правого венцов опорного колеса редуктора и не технологичности ведущего колеса, имеющего как внешние, так и внутренние зубья;
3) гайки, крепящие боковые венцы сателлитов, занимают пространство, что увеличивает осевой габарит редуктора;
4) затянуть каждую гайку в процессе монтажа редуктора сложно из-за затрудненного доступа к ним. В результате велика трудоемкость сборки механизма привода.
Технической задачей, решаемой при создании заявляемого планетарного редуктора МНГ, является упрощение конструкции и снижение трудоемкости сборки.
Технический результат состоит в упрощении конструкции за счет отсутствия специального подшипника качения, выполнения ведущего центрального колеса только с внутренними зубчатыми венцами, замены конических хвостовиков валов-шестерен цилиндрическими, применения идентичных деталей венцов опорного центрального колеса, а также в упрощении сборки, получаемом за счет отсутствия нетехнологичной и трудоемкой операции фиксации боковых шестерен сателлитов в процессе сборки редуктора.
Технический результат достигается тем, что в планетарном редукторе механизма натяжения гусеницы, содержащем корпус, опорное центральное колесо, состоящее из двух венцов, разнесенных относительно друг друга в осевом направлении и закрепленных на корпусе, ведомое центральное колесо, закрепленное на кривошипе механизма натяжения гусеницы, ведущее центральное колесо планетарного редуктора с внутренними зубьями, сателлиты, состоящие из вала-шестерни, взаимодействующего с ведомым центральным колесом, и одинаковых боковых шестерен, посаженных на хвостовики вала-шестерни взаимодействующих с венцами опорного центрального колеса, шестерню электропривода, взаимодействующую с ведущим центральным колесом планетарного редуктора, шестерню ручного дублера, взаимодействующую с ведущим центральным колесом планетарного редуктора, хвостовики валов-шестерен сателлитов выполнены цилиндрическими, а боковые шестерни сателлитов способны свободно вращаться на этих хвостовиках, ведущее центральное колесо планетарного редуктора выполнено с тремя внутренними зубчатыми венцами, причем диаметр впадин центрального венца меньше, чем диаметр вершин крайних венцов этого колеса, центральный венец ведущего колеса взаимодействует с венцом вала-шестерни сателлита, крайние венцы взаимодействуют с боковыми шестернями сателлитов, а также шестерней электропривода и шестерней ручного дублера.
Отсутствие специального игольчатого подшипника качения упрощает и удешевляет конструкцию редуктора МНГ, а также повышает равномерность распределения нагрузки между сателлитами за счет уменьшения степени статической неопределимости системы. Упрощается также конструкция ведущего центрального колеса - оно имеет только внутренние зубчатые венцы. Замена конических хвостовиков валов-шестерен сателлитов цилиндрическими удешевляет их изготовление и снижает осевой габарит за счет устранения натяжных гаек. Главным преимуществом данной конструкции является упрощение процесса сборки за счет исключения нетехнологичной и трудоемкой операции фиксации боковых шестерен сателлитов.
Для получения наибольшего передаточного отношения редуктора число зубьев венцов опорного центрального колеса на один зуб меньше, чем число зубьев ведомого центрального колеса, а число зубьев крайних венцов ведущего центрального колеса на один зуб больше, чем число зубьев его центрального венца. Принципиально, указанные разности чисел зубьев могут составлять два, три и т.д.
Для упрощения конструкции редуктора и удешевления его производства зубчатые венцы опорного центрального колеса, выполнены в виде полностью идентичных деталей.
Пример реализации полезной модели иллюстрируется чертежом (фигура), на котором показан планетарный редуктор механизма натяжения гусеницы.
5
6
8
12
12
13
14
15
a
b
Редуктор установлен на борту 1 машины. Редуктор содержит корпус 2 с крышкой 3, закрепленной на нем болтами 4. Центральное опорное колесо редуктора состоит из двух одинаковых зубчатых венцов 5, 6 с числом зубьев z=z=81, один из которых жестко закреплен на корпусе 2, а другой на крышке 3 с помощью болтов 7. Ведомое центральное колесо 8 с числом зубьев z=82 закреплено на валу 9 кривошипа механизма натяжения гусеницы при помощи шлицевого соединения. Вал кривошипа 9 установлен в корпусе редуктора на подшипниках скольжения 10, 11. Ведущее центральное колесо 12 выполнено с тремя внутренними зубчатыми венцами, центральный из которых имеет число зубьев z =114, а два других, расположенные по краям, имеют одинаковое число зубьев z =115. Сателлиты состоят из вала-шестерни 13 с числом зубьев z=15 и одинаковых боковых шестерен 14, 15 с числом зубьев z=z=19, посаженных на цилиндрические хвостовики вала-шестерни 13, с возможностью свободно вращаться на этих хвостовиках. Венец вала-шестерни 13 сателлита взаимодействует с центральным венцом ведущего колеса 12 и ведомым колесом 8. Боковые шестерни 14, 15 сателлитов взаимодействуют с крайними венцами ведущего колеса 12 и венцами 5, 6 опорного колеса. С крайними венцами ведущего колеса 12 также взаимодействуют шестерня электропривода 16 и шестерня ручного дублера 17.
Редуктор работает следующим образом. Шестерня электропривода 16 вращает крайний венец ведущего колеса 12, который передает движение боковым шестерням 14 сателлитов. Шестерни 14, 15 обкатываются по венцам 5, 6 опорного колеса. В результате оси боковых шестерен сателлитов (мнимое водило) совершают вращательное движение вокруг главной оси редуктора. Через цилиндрические хвостовики это движение передается валам-шестерням 13 сателлитов, которые опираются на центральный венец ведущего колеса 12 и передают движение на ведомое колесо 8. В ручном режиме движение подается на крайний венец ведущего колеса 12 не с шестерни электропривода 16, а с шестерни ручного дублера 17.
5
12-8
Передаточное отношение i  от центрального ведущего колеса 12 к ведомому 8 вычисляется по формуле
5
b
a
b
12-8
5
12
5
12
12
8
i =(1+Z/Z )/1-(Z·Z /Z ·Z)
или
5
12-8
8
i =Z/n,
5
8
где n - разница чисел зубьев центральных колес z и z.
8
12-8
5
Для планетарного редуктора, рассматриваемого в примере, при z=82 и разнице чисел зубьев соответствующих колес n=1, получаем i =82/1=82.
Сборка планетарного редуктора осуществляется следующим образом. Венцы 6, 5 опорного колеса закрепляются на корпусе 2 и крышке 3. Затем детали редуктора монтируются на крышке 3 в последовательности: боковые шестерни 15 сателлитов, ведущее колесо 12, валы-шестерни 13 сателлитов, ведомое колесо 8, боковые шестерни 14 сателлитов. Далее, корпус 2 редуктора вместе с закрепленным на нем венцом 6 фиксируется относительно крышки 3 в нужном положении с помощью болтов 4. В последнюю очередь устанавливаются электропривод с шестерней 16 и ручной дублер с шестерней 17. Таким образом, трудоемкая операция фиксирования боковых шестерен на каждом сателлите отсутствует.