БЕЗВОДИЛЬНЫЙ ПЛАНЕТАРНЫЙ РЕДУКТОР
CARRIER-FREE PLANETARY GEAR

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкции планетарных зубчатых редукторов, и может быть использовано в приводах машин и механизмов для обеспечения больших передаточных чисел при высоком КПД и надежности.
Известен планетарный редуктор по патенту РФ №2122668, МПК F16H 1/28, содержащий расположенные в двух параллельных плоскостях подвижную и неподвижную коронные шестерни, откоррегированные до одинаковых начальных окружностей, имеющие разницу в один зуб и входящие в зацепление с соответствующими зубьями двухвенцовых сателлитов, установленных на параллельных осях водила концентрично с приводной солнечной шестерней.
Венцы сателлитов имеют одинаковое количество однотипных зубьев, смещенных по своей начальной окружности относительно друг друга на величину, кратную отношению шага зубьев к количеству сателлитов, симметрично размещенных между крышкой и корпусом водила, снабженного посадочным отверстием приводного вала солнечной шестерни, которая входит в зацепление лишь с венцами сателлитов, расположенных в плоскости одной из коронных шестерен.
Однако такой редуктор при большом передаточном отношении имеет малую передаваемую мощность и быстроходность, так как трение торцевых крышек водила сателлитов неизбежно ведет к механическим потерям КПД и затрудняет динамическую балансировку вращающихся частей.
Наиболее близким по назначению, конструкции и принципу действия является безводильный редуктор лебедки по патенту РФ №2192385, МПК B66D 1/14.
Редуктор содержит трубчатый вал, с фланцем которого жестко соединена подвижная коронная шестерня безводильной планетарной передачи с тремя центральными колесами, включающая двухвенцовые сателлиты, входящие в зацепление с приводной солнечной шестерней венцами, также входящими в зацепление с неподвижной некоррегированной коронной шестерней, принадлежащей кольцеобразному корпусу лебедки. Венцы сателлитов разделены опорным кольцом, размещенным коаксиально оси редуктора, и установлены между упорными торцевыми кольцами, с одним из которых контактируют регулировочные винты, принадлежащие подвижной коронной шестерне, которая установлена посредством радиально-упорного подшипника на корпусе.
Однако редуктор этой лебедки имеет небольшую нагрузочную способность, обусловленную затиранием и перекосом осей сателлитов относительно оси центральных шестерен, и его нельзя использовать в качестве самостоятельного изделия из-за отсутствия водила и корпуса.
Технической задачей изобретения является создание автономной конструкции безводильного планетарного редуктора и обеспечение большого передаточного отношения при высокой нагрузочной способности и КПД.
Заявляется:
Безводильный планетарный редуктор типа ЗК, содержащий установленную в стаканообразной части корпуса посредством радиально-упорного подшипника подвижную коронную шестерню, входящую в зацепление с приводной солнечной шестерней и с неподвижной коронной шестерней через двухвенцовые сателлиты, которые разделены коаксиальным опорным кольцом и установлены между торцевыми упорными дисками с наружным диаметром, равным начальной окружности зубчатых венцов этих сателлитов, которые стянуты между собой посредством резьбового соединения дисков, выполненного по центру упорных дисков и плотно размещенного внутри полой оси зубчатых венцов-сателлитов, наружные торцевые поверхности упорных дисков выполнены в виде упорных шарикоподшипников с круговыми беговыми дорожками, при этом упорные шарикоподшипники контактируют со своими торцевыми крышками, снабженными кольцевым упором с внутренним диаметром, равным начальной окружности коронных шестерен, и установленным на ступенчатом выступе венцов подвижной и неподвижной коронных шестерен. При этом венцы каждого сателлита имеют одинаковое количество зубьев, смещенных у каждого сателлита по его начальной окружности относительно друг друга на величину, равную произведению шага зубьев на отношение разницы зубьев коронных шестерен к числу сателлитов, венцы которых соединены между собой цилиндрическими штифтами, размещенными по окружности, коаксиальной их полой оси так, что число этих штифтов кратно числу сателлитов.
Кроме того, упорные диски сателлитов распираются упругими кольцами из отрезков цилиндрических пружин, размещенными коаксиально оси редуктора, а его разъемный корпус включает стаканообразную и торцевую части, разделенные радиально-упорным подшипником на цилиндрических роликах с перекрещенными осями.
На фигуре 1 изображена конструкция редуктора в продольном разрезе.
Предлагаемый редуктор собран в стаканообразной части корпуса 1 с внутренней беговой дорожкой радиально-упорного подшипника на цилиндрических роликах 2 с перекрещенными осями и осевым отверстием в донышке для установки подшипника 3 приводного вала 4, выполненного совместно с центральной солнечной шестерней 5.
Торцевая часть 6 корпуса редуктора также имеет посадочное отверстие подшипника 7 приводного вала 4 и крепежные отверстия 8, 9 для присоединения низкооборотной нагрузки редуктора и подвижной коронной шестерни 10 с коррегированными зубьями. На внутренней стороне торцевой части 6 корпуса редуктора имеется коническая полудорожка роликов 2 радиально-упорного подшипника и дистанционные прокладки или шайбы под крепежными болтами для установки рабочих зазоров всего механизма редуктора (на чертеже не показаны). Параллельно подвижной коронной шестерне 10 установлена неподвижная коронная шестерня 11 с некоррегированными стандартными зубьями и отверстиями крепежных болтов 12 для соединения с донышком стаканообразной части 1 корпуса и торцевыми крышками 13 шарикоподшипников 14. Эти шарикоподшипники расположены в кольцевых-беговых дорожках упорных дисков 15 и 16, между которыми зажаты двухвенцовые сателлиты 17 и объединяющие их штифты 18. При этом наружные диаметры упорных дисков 15 и 16 равны диаметру начальной окружности зубчатого зацепления венцов сателлитов, а сами диски стянуты между собой посредством резьбового соединения 19, выполненного по центру упорных дисков и плотно размещенного внутри полой оси зубчатых венцов сателлитов 17.
Поскольку внутреннее зубчатое зацепления коронных шестерен 10 и 11 имеет различное число зубьев и совмещено с наружным зубчатым зацеплением трех двухвенцовых сателлитов 17, то зубья всех этих зацеплений, кроме одного сателлита, оказываются смещенными по периметру относительно друг друга. Поэтому для выполнения условий сборки и соседства планетарной передачи зубчатые венцы двух других сателлитов должны быть сдвинуты на “плюс” и “минус” 1/3 шага их зубчатого зацепления, хотя количество зубьев, их модуль и начальные окружности всех венцов сателлитов 17 одинаковые (см.Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам // М.: Машиностроение, 1987. - с.499).
Для удобства этого поворота зубчатых венцов сателлитов 17 и их последующей сборки соединительные штифты 18 расположены по окружности, коаксиальной оси сателлитов, а их число кратно количеству сателлитов (в данном случае трем). Между зубчатыми венцами сателлитов 17 расположено упорное кольцо 20, а упорные диски 15 и 16 сателлитов распираются упругими кольцами 21, выполненными в виде отрезков цилиндрических пружин, которые установлены вокруг приводного вала 4, зафиксированного в осевом направлении стопорным кольцом 22.
Работает предлагаемый редуктор следующим образом.
Вращающий момент высокооборотного приводного вала 4 передается солнечной шестерне 5, которая вращает сателлиты 17, что обуславливает синхронное обкатывание обоих зубчатых венцов этих сателлитов по внутреннему зубчатому зацеплению коронных шестерен 10, 11. Поскольку у коррегированной подвижной шестерни 10 число зубьев на единицу меньше, чем у некоррегированной неподвижной шестерни 11, то за каждый полный оборот сателлитов 17 происходит их относительный поворот всего на один зуб с большим передаточным отношением от приводного вала 4 к торцевой части 6 корпуса, которая через крепежные отверстия 9 соединена болтами с подвижной коронной шестерней 10. При этом беспрепятственное вращение торцевой части 6 в стаканообразной части 1 корпуса обеспечивается радиально-упорным подшипником на роликах 2 с перекрещенными осями, которые могут перекатываться между беговыми дорожками стаканообразной части 1 корпуса и его подвижной торцевой части 6 с присоединенной торцевой крышкой 13 шарикоподшипников 14. Аналогичная торцевая крышка, расположенная с противоположной стороны сателлитов 17, обеспечивает минимальный зазор для обкатывания шарикоподшипников 14 в круговых беговых дорожках упорных дисков 15 и 16 без их осевого перекоса относительно центральной оси приводного вала 4 и коронных шестерен 10, 11. Кроме того, упорные диски 15 и 16 могут катиться без скольжения своим наружным периметром по упорному кольцу торцевых крышек 13, поскольку его внутренний диаметр равен диаметру начальной окружности зубчатого зацепления коронных шестерен 10, 11. Благодаря этому происходит разгрузка сателлитов от радиальной нагрузки и замена трения скольжения на трение качения упорных дисков по упорным кольцам торцевых крышек. При этом приводная солнечная шестерня 5 также оказывается разгруженной от радиальных усилий сжатия и передает сателлитам 17 лишь тангенциальный вращающий момент за счет упорного кольца 20 и распорных колец 21, которые убирают возможные люфты зубчатого зацепления.
Вышеуказанные особенности работы безводильного планетарного редуктора обеспечивают автономность его конструкции и большое передаточное отношение при высокой нагрузочной способности и КПД.