ПЛАНЕТАРНЫЙ РЕДУКТОР

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данная полезная модель относится к механическим зубчатым передачам, используемым в редукторах и мультипликаторах, коробках передач, в различных бортовых и стационарных агрегатах для преобразования скорости и крутящего момента в энергетических передаточных устройствах, используемых во многих отраслях промышленного и сельскохозяйственного производства и на транспорте.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно большое многообразие схем одноступенчатых, двухступенчатых и многоступенчатых планетарных зубчатых редукторов и разнообразных агрегатов на их основе, используемых в различных областях производства и на транспорте всех стран мира. Часть из них детально описана в различных учебниках, учебных пособиях, альбомах конструкций, справочниках и руководствах для подбора и конструирования передач, в другой разнообразной общей и специальной литературе. Редукторы включают корпус, вращающиеся и неподвижные центральные колеса, водила с вращающимися сателлитами, валы с подшипниками и другие вспомогательные детали.
Известен планетарный редуктор, содержащий корпус, и размещенную в нем зубчатую передачу, включающую входной вал с присоединенным к нему водилом, на котором подвижно установлен сателлит, выполненный в виде цилиндра с двумя наружными венцами, один из которых взаимодействует с эпициклом, закрепленным на выходном валу, а другой взаимодействует с подвижным зубчатым колесом с внутренним зацеплением. Цилиндр поддерживается двумя пальцами, один из которых является водилом. Подвижное зубчатое колес снабжено механизмом плоско-параллельного движения (см. авторское свидетельство СССР №1218211, F16H 1/46 15.03.1986). В данном редукторе передача крутящего момента осуществляется через водило, представляющее собой радиальный стержень (палец), что ограничивает передаваемую редуктором мощность. Кроме того данный редуктор имеет ограничения по передаточному отношению.
Известен планетарный редуктор, содержащий корпус, и размещенную в нем зубчатую передачу, включающую входной вал с присоединенным к нему водилом, на котором подвижно установлен сателлит, взаимодействующий с эпициклом, закрепленным на выходном валу. Сателлит выполнен в виде стакана с зубьями на наружной поверхности стакана и связан с водилом через подшипник качения, при этом водило выполнено в виде радиального пальца. Сателлит дополнительно соединен с торцевой крышкой корпуса посредством кинематической пары, обеспечивающей плоскопараллельное перемещение сателлита, включающей в себя паз, выполненный в торце стакана, и установленный в пазу цилиндрический палец, закрепленный на торцевой стенке корпуса (см. патент РФ на изобретение №2112166 F16H 1/32 от 10.10.1998). Данный редуктор по своей кинематической схеме близок к волновым передачам и соответственно может иметь высокое передаточное отношение, но в нем, как и в предыдущем изобретении, передача крутящего момента осуществляется через водило, выполненное в виде радиального стержня, что ограничивает передаваемую редуктором мощность. Наличие подшипника качения между стаканом и водилом, также накладывает ограничения на передачу крутящего момента. Кроме того, выполнение паза кинематической пары в торце сателлита усложняет конструкцию редуктора и ограничивает диапазон изменения передаточного отношения редуктора, так как радиальная протяженность паза ограничена размерами сателлита. Выполнение сателлита в виде стакана увеличивает длину редуктора.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей настоящего технического решения является разработка планетарного редуктора с высоким передаточным отношением, способного передать большие крутящие моменты. Еще одной задачей для полезной модели является разработка планетарного редуктора с высоким передаточным отношением, имеющего меньшую длину, по сравнению с известными редукторами.
Для решения поставленной задачи предлагается планетарный редуктор, содержащий корпус, и размещенную в нем зубчатую передачу, включающую входной вал с присоединенным к нему водилом, на котором подвижно установлен сателлит с внешним зубчатым венцом, взаимодействующий с эпициклом, закрепленным на выходном валу, при этом сателлит дополнительно соединен с торцевой крышкой корпуса посредством кинематической пары, обеспечивающей плоскопараллельное перемещение сателлита и включающей в себя паз и установленный в пазу цилиндрический палец, в котором сателлит выполнен в виде кольцевой шестерни, а водило выполнено в виде эксцентрика, размещенного на входном валу редуктора и взаимодействующего с внутренней поверхностью кольцевой шестерни, при этом в кинематической паре, обеспечивающей плоскопараллельное перемещение сателлита, паз выполнен в торцевой стенке корпуса, а цилиндрический палец размещен на сателлите.
При этом эксцентрик взаимодействует с внутренней поверхностью кольцевой шестерни посредством подшипника скольжения.
Кроме того, планетарный редуктор оснащен устройством, предотвращающим осевое перемещение кольцевой шестерни относительно эксцентрика, причем устройство, предотвращающее осевое перемещение кольцевой шестерни, оснащено двумя упругими кольцами, размещенными в кольцевых канавках на внутренней поверхности кольцевой шестерни с двух сторон относительно эксцентрика.
Основным достоинством предлагаемого редуктора является уменьшение числа зубчатых колес и снижение требований к точности их изготовления.
Выполнение сателлита в виде кольцевой шестерни и выполнение водила в виде эксцентрика, размещенного на входном валу редуктора и взаимодействующего с внутренней поверхностью кольцевой шестерни обеспечивает минимальную осевую длину кинематической цепочки: водило - сателлит - эпицикл, так как все элементы цепочки находятся в одной плоскости и не имеют выступающих частей. Передача крутящего момента с входного вала на сателлит посредством эксцентрика дает возможность передавать повышенные крутящие моменты, так как эксцентрик имеет существенно большее рабочее сечение нежели стержень. Повышению передаваемого крутящего момента способствует предложенная конструкция кинематической пары, обеспечивающей плоскопараллельное перемещение сателлита, в которой паз выполнен в торцевой стенке корпуса, а цилиндрический палец размещен на сателлите, поскольку сплошная кольцевая шестерня не имеет ослабленных участков, а размеры паза в торцевой стенке корпуса всегда могут быть рассчитаны в соответствии с нагрузками. Предложенная конструкция кинематической пары, обеспечивающей плоскопараллельное перемещение сателлита, дает возможность увеличить передаточное отношение редуктора, так как в предлагаемом редукторе можно использовать кольцевые шестерни большего диаметра, имеющие малую радиальную протяженность.
Использование подшипника скольжения обеспечивает передачу повышенных усилий, поскольку подшипник скольжения имеет увеличенную контактную поверхность.
Наличие устройства, предотвращающего осевое перемещение кольцевой шестерни относительно эксцентрика, повышает надежность работы редуктора.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ
Предлагаемая полезная модель обеспечивает минимальные осевые размеры планетарного редуктора и передачу повышенной мощности с максимальным передаточным отношением сопоставимым с волновыми передачами, но при этом не требуется повышенная точность изготовления зубчатых венцов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Полезная модель поясняется чертежами, которые являются неотъемлемой частью заявки и служат для ее пояснения. Чертежи представлены в объеме, достаточно для понимания полезной модели специалистами и выполнены без соблюдения масштаба между отдельными элементами редуктора.
На фиг.1 представлен поперечный разрез предлагаемого планетарного редуктора; на фиг.2 показано сечение А-А на фиг.1 и на фиг.3 показано сечение Б-Б на фиг.1.
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Планетарный редуктор содержит корпус 1 и размещенную в нем зубчатую передачу. Зубчатая передача включает в себя входной вал 2 с присоединенным к нему водилом в виде эксцентрика 3, на котором подвижно установлен сателлит, представляющий собой кольцевую шестерню 4 с внешним зубчатым венцом. Кольцевая шестерня 4 своей внутренней поверхностью взаимодействует с эксцентриком 3, закрепленным на выходном валу 6. Входной вал 2 установлен в корпусе 1 на двух подшипниках 7. Дополнительно входной вал 2 может быть оснащен хвостовиком 8, опирающимся на подшипник 9, размещенный в расточке выходного вала 6. При этом можно использовать один подшипник 7. Кольцевая шестерня 4 сателлита дополнительно соединена с торцевой крышкой 10 корпуса 1 посредством кинематической пары, обеспечивающей плоскопараллельное перемещение кольцевой шестерни 4 и включающей в себя паз 11, выполненный в торцевой стенке 10 корпуса 1, и размещенный в пазу 11 цилиндрический палец 12. Цилиндрический палец 12 может представлять собой стержень, закрепленный в кольцевой шестерне 4, как это показано на фиг.1, но может быть выполнен за одно целое с цилиндрической шестерней 4, или приварен к ней. Эксцентрик 3 взаимодействует с внутренней поверхностью кольцевой шестерни посредством подшипника скольжения и фактически усилие передается через цилиндрические контактные поверхности подшипника скольжения - наружную поверхность эксцентрика 3 и внутреннюю поверхность цилиндрической шестерни 4.
Редуктор оснащен устройством, предотвращающим осевое перемещение кольцевой шестерни 4 относительно эксцентрика 3. Как вариант исполнения устройство, предотвращающее осевое перемещение кольцевой шестерни 4, оснащено двумя упругими кольцами 13, размещенными в кольцевых канавках на внутренней поверхности кольцевой шестерни 4 с двух сторон относительно эксцентрика 3.
При вращении ведущего вала 2 эксцентрик 3 (водило) перемещает плоско-параллельно кольцевую шестерню 4 сателлита, и цилиндрический палец 12, установленный в пазу 11, удерживает кольцевую шестерня 4 от проворачивания. При этом кольцевая шестерня 4 своими зубьями последовательно сопрягается с зубьями по всей периферии эпицикла 5 (внешнего зубчатого колеса с внутренним зубчатым венцом), а так как число зубьев кольцевой шестерни меньше, чем у эпицикла 5, то за каждый поворот эксцентрика 3 и соответствующий цикл плоскопараллельного перемещения кольцевой шестерни 4 сателлита эпицикл 5 (внешнее зубчатое колесо) поворачивается на недостающее у него число зубьев. Таким образом, возникает вращение эпицикла 5 и зацепление новых пар зубьев эпицикла 5 и кольцевой шестерни 4. Поэтому, отрицательное значение передаточного числа редуктора соответствует формуле:
или ,
где I - передаточное число,
Zэпиц. - число зубьев эпицикла 5 - внешнего (ведомого) зубчатого колеса,
Zсателл - число зубьев сателлита - ведущего зубчатого колеса (кольцевой шестерни 4 с внешним зубчатым венцом).
Например, при числах зубьев сателлита и эпицикла, равных 94 и 97 передаточное число редуктора будет равно 32, 33.
Предложенный редуктор может найти самое разнообразное применение, как и все планетарные редукторы. Редуктор по схеме на черт.1, как более простой, может найти применение, в первую очередь, в подьемно-транспортных механизмах.
По схеме на черт.1 был изготовлен работающий демонстрационный макет редуктора, подтверждающий действенность заявленного технического решения. В сравнении с сопоставимыми известными редукторами, заявленный редуктор имеет меньшее количество деталей и соответственно меньшую массу.