САМОУСТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ ТРЕХСАТЕЛЛИТНЫЙ ПЛАНЕТАРНЫЙ МЕХАНИЗМ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к планетарным механизмам, в которых центральное колесо неподвижное, а сателлиты имеют подвижные геометрические оси.
Известна одноступенчатая планетарная передача, именуемая «Планетарный механизм Джеймса», которая имеет неподвижное колесо, центральную ведущую шестерню, сателлит и водило (Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Издательство 4-е. Москва, «Наука», 1988 г., с. 162, рис. 7.23).
Недостатком известной планетарной передачи является то обстоятельство, что вся мощность, передаваемая от ведущего колеса к ведомому, передается через один сателлит.
Наиболее близким к заявляемому механизму по технической сущности является уравновешенный трехсателлитный планетарный механизм (RU №186099 МПК F16H 1/36, опубл. 29.12.2018). Уравновешенный трехсателлитный планетарный механизм содержит центральное подвижное колесо с внешним зацеплением, неподвижное колесо с внутренним зацеплением, водило, выполненное в форме стержня, соединяющее три сателлита посредством двух трехпарных звеньев, которые выполнены в форме полуколец, радиус средней линии которых равен межосевому расстоянию механизма, расположенных в одной плоскости и соединенных между собой шарниром.
В известном механизме с целью уравновешивания сил инерции три сателлита устанавливаются под углом 120° относительно центральной геометрической оси механизма. Для уравновешивания сил инерции от двух трехпарных звеньев они выполнятся в виде полуколец с радиусом средней линии, равной межосевому расстоянию, а уравновешивание сил инерции от водила достигается за счет выполнения его в форме стрежня, длина которого принимается равным двум межосевым расстояниям.
Однако, недостатком известного механизма, является динамическая неуравновешенность водила, которое, при условии его длины равной двум межосевым расстояниям, не обеспечивает совмещения центра тяжести водила с осью вращения центральной подвижной шестерни, что приводит к перегрузке подшипниковых опор механизма.
Технической проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание конструкции водила - балансира, самоустанавливающегося трехсателлитного планетарного механизма, которое способствует уравновешиванию сил инерции за счет совмещения центра тяжести водила с осью вращения центральной подвижной шестерни, обеспечивая равномерное распределение нагрузки по трем сателлитам, и, как следствие, уменьшение износа зубьев сателлитов и увеличение срока службы подшипниковых опор механизма.
Существующая техническая проблема решается тем, что в известном планетарном механизме, включающем центральное подвижное колесо с внешним зацеплением, неподвижное колесо с внутренним зацеплением, водило, соединяющее три сателлита посредством двух трехпарных звеньев, выполненных в форме полуколец и соединенных между собой шарниром, радиус средней линии которых равен межосевому расстоянию механизма, согласно полезной модели, водило выполнено в форме пластины, длина которой составляет:
в
w
L=2a+kd, где
w
2a - двойное межосевое расстояние планетарного механизма;
d - диаметр шарнира, соединяющего водило с трехпарным звеном;
k=(2,52÷2,64) коэффициент коррекции, учитывающий удлинение водила для обеспечения уравновешивания механизма от динамических нагрузок, позволяющий при этом совместить центр тяжести водила с центром вращения центрального подвижного колеса.
Для того, чтобы водило способствовало уравновешиванию сил инерции, при соблюдении условия равенства двум межосевым расстояниям механизма, его центр тяжести должен совпадать с осью вращения центральной подвижной шестерни, обеспечивая при этом условие прочности шарнирного соединения водила с трехпарным звеном.
в
w
Технический результат, получаемый при использовании полезной модели, заключается в выполнении водила в виде пластины с длиной, равной L=2a+kd, которое способствует уравновешиванию сил инерции за счет совмещения его центра тяжести с осью вращения центральной подвижной шестерни, обеспечивая равномерное распределение нагрузки по трем сателлитам и уменьшение динамической нагрузки, передаваемой на подшипники ведомого вала, увеличивая их долговечность. Коэффициент коррекции, учитывающий удлинение водила для обеспечения уравновешивания механизма от динамических нагрузок, определен опытным путем и рассчитан с помощью «Программного комплекса для автоматизированного расчета основных параметров балансира, служащего водилом в трехсателлитной планетарной передаче» (регистрационный №2022614187 от 17.03.2022). Расчет проводится на основании размеров отверстий под шарнирные соединения, с учетом размера межосевого расстояния планетарного механизма.
Предлагаемый механизм проиллюстрирован чертежом.
в
w
Самоустанавливающийся трехсателлитный планетарный механизм содержит центральную подвижную шестерню 1 с внешним зацеплением трех сателлитов 2, 3, 4, неподвижное колесо 5 с внутренним зацеплением, водило 6, соединяющее три сателлита 2, 3, 4 посредством двух трехпарных звеньев 7 и 8, выполненных в форме полуколец и соединенных между собой шарниром 9. Радиус средней линии трехпарных звеньев 7 и 8 равен межосевому расстоянию механизма. Водило 6 соединено с одним из трехпарных звеньев шарниром 10, расположенным по радиусу, равному межосевому расстоянию механизма, а центр тяжести водила 6 совмещен с осью центральной подвижной шестерни 1. Водило 6 выполнено в форме пластины, длина которой определяется по формуле L=2a+kd, где
w
2a - двойное межосевое расстояние механизма;
d - диаметр шарнира, соединяющего водило с трехпарным звеном;
k=(2,52÷2,64) коэффициент, учитывающий удлинение водила для обеспечения уравновешивания механизма от динамических нагрузок.
Механизм работает следующим образом. При задании движения центральной подвижной шестерни 1 движение передается сателлитам 2, 3 и 4, установленным под равными углами от центра механизма. Сателлиты 2, 3, и 4, отталкиваясь от неподвижного колеса 5, передают свои части мощности через трехпарные промежуточные звенья 7 и 8 на водило 6, и далее на ведомый вал.
Предложенный механизм способствует уравновешиванию сил инерции, за счет совмещения центра тяжести водила с осью вращения центральной подвижной шестерни, обеспечивая равномерное распределение нагрузки по трем сателлитам и уменьшение динамической нагрузки, передаваемой на подшипники ведомого вала, увеличивая их долговечность.