ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА

Настоящая полезная модель относится к области машиностроения, и более конкретно, к зубчатым передачам.
Известен двухступенчатый редуктор, включающий центральный входной вал с солнечной шестерней и выходной вал с солнечной шестерней, водило, на осях которого установлены планетарные шестерни, двухвенцовую солнечную шестерню. (Кудрявцев В.Н., Планетарные передачи. Справочник. 1977, Стр.123, таблица 5.4).
Известному редуктору свойственны только конкретные заданные значения передачи скорости вращения и для изменения передаточного отношения требуется замена шестерен, не достаточно высокий КПД, особенно при увеличении оборотов, большая нагрузка и контактный износ от замкнутой мощности со снижением надежности передачи, невозможность сглаживания динамических нагрузок оптимизацией передаточного отношения.
Известен вариатор, включающий входной вал с солнечной шестерней, зубчатые колеса, фрикционные диски, шарниры, промежуточный вал, зубчатые пары и выходной вал. (Крайнев А.Ф. «Механика машин, фундаментальный словарь», 2000, стр.71, а).
Известный механизм характеризуется относительно низкими надежностью и КПД, ограниченным диапазоном изменения частоты вращения ведомого звена, малой нагрузочной способностью, особенно при ударных нагрузках, возможностью потери мощности за счет недостаточного контакта сопрягаемых фрикционных звеньев, повышенные тепловые потери.
Механизмом, выбранным автором за прототип, является
зубчатое передаточное устройство с бесступенчатым передаточным отношением, включающее две ступени планетарных механизмов, состоящих из большой и малой центральных шестерен, жестко закрепленных на центральном валу и внешней двухвенцовой шестерни, с возможностью вращения последней вокруг оси центральных шестерен, при этом внешние зубья центральных шестерен и внутренние зубья двухвенцовой шестерни находятся в зацеплении с планетарными шестернями, радиально расположенными вокруг центральных шестерен, и одновременно установленными на осях двух водил, с возможностью вращения последних вокруг центральных шестерен и передачи мощности, при этом первая ступень является ведущей, а вторая ведомой. (GB Патент №2238090, 1991 г.).
Известное зубчатое передаточное устройство не обеспечивает передачу крутящего момента без дополнительного управляющего устройства, а использование последнего усложняет конструкцию, снижает КПД и надежность работы устройства, устройство не способно работать в оптимальном режиме в зависимости от изменения нагрузки на ведущем и ведомом валах, и пропускает динамические нагрузки на управляющий механизм, что снижает надежность и увеличивает износ устройства.
Задачей полезной модели является обеспечить конструкцию передающего механизма с возможностью автоматического бесступенчатого изменения оптимального передаточного отношения без вывода шестерен из зацепления и без дополнительных органов управления в зависимости от нагрузки на ведущем и ведомом валах.
Указанный технический результат достигается тем, что в
зубчатой передаче, включающей входной и выходной валы с солнечными шестернями, центральные шестерни, планетарные шестерни, водила, согласно решению, водило первой ступени выполнено заодно с центральной шестерней второй ступени, а водило второй ступени выполнено заодно с центральной шестерней первой ступени, при этом планетарные шестерни первой ступени и/или второй ступени выполнены двухвенцовыми.
Отличительными признаками являются:
- водило первой ступени выполнено заодно с центральной шестерней второй ступени, а водило второй ступени выполнено заодно с центральной шестерней первой ступени, (что позволяет бесступенчато и без вывода шестерен из зацепления изменять передаточное отношение в любом диапазоне, обеспечивает снижение габаритов и веса передаточного механизма без снижения значений силовых параметров);
- планетарные шестерни первой ступени и/или второй ступени выполнены двухвенцовыми, (что позволяет автоматически бесступенчато вводить режим оптимального передаточного отношения без вывода шестерен из зацепления и без дополнительных органов управления).
Далее полезная модель поясняется с помощью чертежей, где:
- на Фиг.1, 2 представлены варианты схем исполнения зубчатой передачи.
Зубчатая передача включает центральный вал 1 с солнечной шестерней 2, центральный вал 3 с солнечной шестерней 4, планетарные двухвенцовые шестерни 5 на осях 6 водила 7 первой ступени, центральную шестерню 8, планетарные шестерни 9, на осях
10 водила 11 второй ступени, центральную шестерню 12.
Зубчатая передача работает следующим образом.
С центрального вала 1 через солнечную шестерню 2, вращение одновременно передается двумя потоками:
- первый - планетарным шестерням 5, установленным на осях 6, на водило 7, от которого на центральную шестерню 8 и далее к планетарным шестерням 9, установленным на осях 10 и с последних на солнечную шестерню 4 и центральный вал 3;
- второй - планетарным шестерням 5, на центральную шестерню 12, с которого передается водилу 11 и далее к планетарным шестерням 9, установленным на осях 10 и с последних на солнечную шестерню 4 и центральный вал 3.
Таким образом, два потока движения сходятся на планетарных шестернях 9 и солнечной шестерне 4 и находятся во временном «силовом равновесии», зависящем от нагрузки на ведомом валу 3. А изменение «силового равновесия» ведет к изменению режима работы с перераспределением положения передающих звеньев и изменения передаточного отношения, при этом планетарные шестерни 5, водило 7, центральная шестерня 8, планетарные шестерни 9, могут менять направления вращения и скорость вращения от различия до совпадения. При работе зубчатой передачи и увеличении нагрузки на (ведомом) центральном валу 3 при неизменном вращении центрального вала 1 происходит перераспределение сбалансированного ранее соотношения потоков движения, а именно - снижение скорости вращения вала 3, соответственно снижение вращения планетарных шестерней 9, вращения водила 11 и центральной шестерни 8 и, соответственно, сопряженных с ними
центральной шестерни 12 и водила 7. Изменение вращения двух последних инициирует изменение положения двухвенцовой шестерни 5 относительно центральной шестерни 12 и солнечной (ведущей) шестерни 2, с обкатыванием двухвенцовой шестерни 5 вокруг последних и перераспределение передаваемой нагрузки по первому и второму потокам в соответствии вышеприведенному описанию. При этом происходит перераспределение сил и крутящих моментов с изменением передаточного отношения. Существенно отметить, что сопряжение второго венца двухвенцовой планетарной шестерни 5 с центральной шестерней 12 инициирует вращение последней только в одну сторону или временное неподвижное положение, что в свою очередь определяет величину обката двухвенцовой шестерней 5 солнечной шестерни 2 и центральной шестерни 12, с одновременным изменением степени отклонения водила 7 с центральной шестерней 8 с последующей передачей усилий на планетарные шестерни 9, которые одновременно получая воздействие со стороны водила 11, изменяют направление вращения по отношению к шестерням центральной 12 и солнечной 4, что за счет разности или сложения сил от указанных воздействий позволяет изменять обороты на солнечной (ведомой) шестерне 4.
Увеличение нагрузки на солнечной (ведомой) шестерне 4 ведет к снижению оборотов всех составляющих звеньев, в том числе центральной шестерни 12. При этом, солнечная (ведущая) шестерня 2 сохраняет постоянные обороты, а разница оборотов воспринимается двухвенцовой шестерней 5, что приводит к компенсации разницы оборотов за счет изменения скорости обкатки вокруг солнечной шестерни 2 и центральной 12, инициируя
изменение оборотов между центральной шестерней 12 и водилом 7. Таким образом, изменяется передаточное отношение и перераспределяется нагрузка. Движение может передаваться как в прямом, так и в обратном направлении.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает возможность автоматического бесступенчатого изменения оптимального передаточного отношения без вывода шестерен из зацепления и без дополнительных органов управления в зависимости от нагрузки на ведущем и ведомом валах.