УРАВНОВЕШЕННЫЙ ОДНОСАТЕЛЛИТНЫЙ ПЛАНЕТАРНЫЙ МЕХАНИЗМ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно зубчатым передачам с подвижными осями.
Известен четырехзвенный планетарный механизм [1, стр. 495, а], который содержит центральное звено 1, один сателлит 2, водило Н и опорное неподвижное звено 3. Подвижность такого механизма может быть определена по формуле П.Л. Чебышева [1, стр. 40, формула (2.6)] и имеющая вид:
где, n - число подвижных звеньев,
5
p - число кинематических пар пятого класса - шарниров,
4
p - число кинематических пар четвертого класса, зацеплений зубчатых колес.
5
4
5
4
В рассматриваемом планетарном механизме число подвижных звеньев n=3 (центральное колесо, сателлит и водило), число p=3 (соединение центрального колеса с неподвижным звеном - стойкой, сателлит с водилом H и соединение водила H со стойкой), число p=2 (зацепление зубьев центрального колеса с зубьями сателлита и зацепление сателлита с зубьями неподвижного колеса 3). Подстановка этих значений n=3, p=3 и p=2 в формулу (1) дает результат W=9-6-2=1, что означает полную подвижность механизма при заданном движении одного из звеньев, в частности при заданном движении центральному колесу.
1
a
n
К недостаткам описанного механизма относится его динамическая неуравновешенность относительно устойчивой геометрической оси, т.е. оси центрального колеса и водила H. Дело в том, что сателлит, обладающий массой m, вращаясь вместе с водилом относительного центрального колеса 1, получает нормальное ускорение , равное
,
3
где, w - угловая скорость водила,
r - радиус водила до соединения его с сателлитом.
2
a
n
Произведение массы относительно сателлита (m) и нормального ускорения  дает силу инерции
u
z
a
n
F=-m·.
Эта сила инерции по мере движения сателлита относительно неподвижного колеса 3 меняет свое направление и возбуждает переменные на общую ось механизма нагрузки, что может приводить к перегрузкам и разрушению подшипниковых опор всего механизма.
5
5
4
5
4
Наиболее близким к заявляемому относится двухсателлитный планетарный механизм [1. стр. 500, рис. 24.2.а]. В этом механизме силы инерции от двух сателлитов уравновешиваются, и механизм оказывается без динамических нагружений, однако такой двухсателлитный механизм имеет существенный недостаток, заключающийся в его практически неработоспособности. Дело в том, что установка второго сателлита изменяет рациональное соотношение чисел звеньев и чисел кинематических пар, что приводит к изменению его подвижности. Общее число звеньев в таком механизме становится равным четырем (n=4) - это центральное колесо, два сателлита и водило, число кинематических пар p становится равен четырем (p=4) - это соединения со стойкой в шарниры центрального колеса и водила, а также двух соединений водила с двумя сателлитами, число пар четвертого класса - зацеплений становится равным 4 (p=4) - это зацепление центрального колеса с двумя сателлитами, и два зацепления сателлитов с неподвижным механизмом. Установленные n=4, p=4, p=4 по формуле (1) получим W=12-8-4=0, что означает невозможность движения в этой системе. Такую систему в практике принуждают к движению, создавая зазоры в зацеплениях, т.е. исключая один из сателлитов из передачи движения и сил. Вся передаваемая мощность, в этом случае идет через один сателлит.
Задачей настоящей полезной модели заключается в устранении отмеченного недостатка двухсателлитной передачи, а именно в уравновешивание односателлитного планетарного механизма, путем присоеденинения уравновешивающего тела.
Сущность полезной модели заключается в том, что предлагается уравновешивание односателлитного планетарного механизма, содержащий центральное колесо, сателлит, водило и неподвижное колесо, в котором на водило жестко устанавливается диаметрально противоположно сателлиту цилиндричное или шаровое тело, масса которого выбирается равной массе сателлита, а радиус центра массы тела принимается равным радиусу водила.
На фиг. 1 показан предлагаемый уравновешенный односателлитный планетарный механизм - вид в профиль, на фиг. 2 - вид в 3D.
На фигурах обозначены: соединения центрального колеса 1 с сателлитом 2, сателлит 2 с водилом H, водило H с неподвижным колесом 3, уравновешивающее тело в виде шара или цилиндра 4.
u
2
1
Работает предлагаемая полезная модель следующим образом: при заданном законе вращения центрального колеса 1, сателлит 2, отталкиваясь зубьями от неподвижного колеса 3 получает сложное плоскопараллельное движение, приводящее к обеганию сателлита по неподвижному звену 3, обеспечивающее вращение ведомого звена- водила. От движения сателлита 2 возникает инерционная сила F, которая по мере движения сателлитов меняет свое направление и действует на весь механизм. Специально установленное на водило жесткое тело находящиеся диаметрально противоположного сателлита и равное по массе сателлита при вращении водила создает инерционную силу F равную по величине силы F и противоположного направлению, что приводит к уравновешиванию сил инерции и обеспечивает устойчивое движение всей системы.
Предложенное устройство обеспечивает помимо собственно уравновешивания механизма существенную экономическую выгоду. Она заключается в том, что исчезает надобность в изготовлении второго колеса-сателлита, которое требует больших затрат и требует высокой точности исполнения.