Зубчатый дифференциальный механизм
GEAR DIFFERENTIAL MECHANISM

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при кондиционировании помещений, дроблении кускового материала и тонком помоле мелкозернистого материала, соскребании отложений с рабочих поверхностей химических и теплообменных аппаратов, перемешивании различных сред, приготовлении растворов, эмульсий и суспензий, нагнетания жидкостей в резервуары, при перемещении объектов над водой и под водой, а также в приводах бытовой техники.
Прототипом является зубчатый дифференциальный механизм, содержащий первое центральное колесо, сателлит, водило, второе центральное колесо и стойку (см. Учебник для вузов К.В. Фролова, С.А. Попова, А.К. Мусатова, Д.М. Лукачёва, Н.А. Скворцовой, В.А. Никонорова, А.А. Савеловой, Г.Н. Петрова, Н.Б. Ремезова, В.М. Акопяна, М., Высшая школа, 1987 г., стр. 406-408, 415, рис. 15.11).
Недостатками прототипа являются большие энергозатраты на преодоление сил трения зубьев колес друг о друга, низкая долговечность вследствие интенсивного износа зубьев колес и сателлита и узкая область использования из-за непригодности использования в жидкой, сыпучей и хрупкой твердой среде, а также в газовой среде с с высоким и низким давлением.
Задачей изобретения является снижение энергозатрат, повышение долговечности и расширение области использования.
Поставленная задача решается тем, что в зубчатом дифференциальном механизме, содержащем первое центральное колесо, сателлит, водило, второе центральное колесо и стойку, согласно изобретению, центральные колеса и сателлит выполнены из немагнитного материала, на рабочих поверхностях зубьев центральных колес и сателлита установлены неподвижно магнитные пластинки, обращенные полюсами N наружу и полюсами S внутрь, а межосевое расстояние между первым центральным колесом и сателлитом и вторым центральным колесом и сателлитом установлено в пределах обеспечивающих магнитную связь между зубьями центральных колес и сателлита.
На фиг. 1 схематично изображен зубчатый дифференциальный механизм, на фиг. 2 – часть вида А на фигуру 1.
Зубчатый дифференциальный механизм содержит первое центральное колесо 1, сателлит 2, водило 3, второе центральное колесо 4 и стойку 5.
На рабочих поверхностях зубьев центральных колес 1 и 4 и сателлита 2 установлены неподвижно магнитные пластинки 6, обращенные полюсами N наружу и полюсами S внутрь.
Межосевое расстояние между первым центральным колесом и сателлитом и вторым центральным колесом и сателлитом установлено в пределах, обеспечивающих магнитную связь между зубьями центральных колес 1 и 4 и сателлита 2.
Магнитная связь обеспечивается выполнением неравенств:
1-2
где A - межосевое расстояние между центральным колесом 1 и сателлитом 2;
2-4
А - межосевое расстояние между сателлитом 2 и центральным колесом 4;
Н1
Н2
Н4
d, d, d - начальные окружности колеса 1, сателлита 2 и колеса 4.
При соблюдении неравенств (1) и (2) исключается контакт зубьев колес 1 и 4 с зубьями сателлита и кинематическая цепь механизма будет незамкнутой.
Степень подвижности зубчатого дифференциального механизма с магнитной связью равна:
где n - число подвижных звеньев (центральное колесо 1, сателлит 2, водило 3, центральное колесо 4);
5
р - количество кинематических пар пятого класса (вращательные пары: колесо 1 - стойка 5; сателлит 2 - водило 3; водило 3 - колесо 4; колесо 4 - стойка 5);
число магнитных связей: колесо 1 - сателлит 2; сателлит 2 - колесо 4).
Степень подвижности W=2 указывает на то, что механизм обладает двумя степенями свободы.
При вращении центральных зубчатых колес 1 и 4 от непоказанного на рисунках привода сателлит 2 совершает сложное движение, вращаясь вокруг своей оси и совершая движение по круговой орбите, заставляя вращаться водило 3, вокруг общей оси вращения центральных колес и водила.
Движение сателлита 2 при отсутствии его контакта с центральными колесами 1 и 4 происходит в результате отталкивания близко расположенных зубьев центральных колес к зубьям сателлита. Отталкивание зубьев центральных колес и сателлита друг от друга происходит благодаря расположению магнитных пластинок 6 на рабочих поверхностях зубьев центральных колес и сателлита одноименными полюсами наружу.
Если в качестве рабочих органов зубчатого дифференциального механизма установить винты 7 и 8, то механизм можно использовать в качестве движетеля при движении объектов в жидкостной или твердой сыпучее средах.
При остановке одного из центральных колес зубчатый дифференциальный механизм будет работать, как планетарный зубчатый механизм.
Использование привода в работе зубчатого дифференциального механизма необходимо для поддержания однонаправленного вращения центральных колес.
Магнитное поле, создаваемое магнитными пластинками, усиливает вращение центральных колес и сателлита.
Технико-экономическая эффективность от использования предполагаемого изобретения достигается за счет:
- снижения энергозатрат благодаря исключению трения зубьев центральных колес и сателлита, а также усиления вращения подвижных звеньев магнитными пластинками;
- повышения долговечности благодаря исключению износа зубьев центральных колес и сателлита;
- расширения области использования благодаря использованию в агрессивных и неагрессивных газовых, жидкостных, сыпучих и твердых хрупких средах в широком диапазоне изменения температур и давления.