ЗУБЧАТЫЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ РЕДУКТОР

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в механизмах следящего привода или приводах, работающих в старт-стопном режиме.
Известен зубчатый цилиндрический редуктор (см. патент КТЛ №2362923, кл. F16H 1/20, 2006 г.), который содержит n - пар шестерня - колесо. При этом все шестерни выполнены с одинаковым числом зубьев, а колеса, начиная со второй пары от входа редуктора, имеют одинаковое число зубьев. Недостатком этого редуктора является высокая масса редуктора из-за того, что масса колес не соответствует минимально возможному значению, так как не учтены коэффициенты смещения, влияющие на массу колес.
Наиболее близким к предлогаемой полезной модели является зубчатый цилиндрический редуктор, у которого пары шестерня - колесо имеют разные передаточные числа, а колеса и шестерни выполнены с различным числом зубьев (Тищенко О.Ф. Элементы приборных устройств: Курсовое проектирование. Учебн. пособие для вузов. В 2-х ч. 4.1. Расчеты / Н.П. Нестерова, А.П. Коваленко, О.Ф. Тищенко и др.; Под ред. О.Ф. Тищенко. - М.: Высш. Школа, 1978, 328 с, стр. 53-55).
Недостатком этого редуктора является низкое быстродействие из-за того, что не учтены коэффициенты смещения, влияющие на приведенный момент инерции, от которого и зависит быстродействие редуктора.
Задачей полезной модели является увеличение быстродействия редуктора.
Это достигается тем, что в зубчатом цилиндрическом редукторе, содержащем несколько пар шестерня - колесо, каждая из которых имеет свое передаточное число, по крайней мере, для первой от входа редуктора пары шестерня-колесо сумма коэффициентов смещения шестерни и колеса минимально возможная.
1
2
1
2
Рассмотрим следующий вариант зубчатой передачи z=22; z=37; m=0,5 мм; u=1,682; b=b=6 мм.
1
2
1
2
Здесь z, z - числа зубьев шестерни и колеса соответственно; m - модуль; u - передаточное число зубчатой ступени; b, b - ширина венцов зубчатых колес.
Приведенный момент инерции пары шестерня - колесо вычисляется по следующей формуле:
.
1
2
1
2
Здесь ρ, ρ - удельный вес (плотность) материалов шестерни и колеса; x, x - возможные коэффициенты смещения зубчатых колес; Δy - коэффициент уравнительного смещения.
В таблице 1 представлены все возможные сочетания коэффициентов смещения, которые удовлетворяют условиям качества зацепления.
Таблица 1
№ п/п
aw, мм
x<sub>1</sub>
x<sub>2</sub>
x<sub>1</sub>+x<sub>2</sub>
№ п/п
aw, мм
x<sub>1</sub>
x<sub>2</sub>
x<sub>l</sub>+x<sub>2</sub>
1
14,479
-0,087
-0,414
-0,501
24
15,053
0,513
0,136
0,649
2
14,509
-0,087
-0,364
-0,451
25
15,074
0,563
0,136
0,699
3
14,509
-0,037
-0,364
-0,401
26
15,074
0,513
0,236
0,749
4
14,509
-0,087
-0,264
-0,351
27
15,074
0,563
0,236
0,799
5
14,509
-0,037
-0,264
-0,301
28
15,074
0,613
0,236
0,849
6
14,620
0,513
-0,764
-0,251
29
15,160
0,513
0,386
0,899
7
14,647
0,613
-0,814
-0,201
30
15,160
0,513
0,436
0,949
8
14,673
0,713
-0,864
-0,151
31
15,202
0,563
0,436
0,999
9
14,673
0,713
-0,814
-0,101
32
15,202
0,663
0,386
1,049
10
14,673
1,063
-1,114
-0,051
33
15,243
0,663
0,436
1,099
11
14,673
1,113
-1,114
-0,001
34
15,243
0,763
0,386
1,149
12
14,673
1,113
-1,064
0,049
35
15,243
0,763
0,436
1,199
13
14,673
1,063
-0,964
0,099
36
15,243
0,863
0,386
1,249
14
14,823
0,513
-0,364
0,149
37
15,243
0,813
0,486
1,299
15
14,823
0,513
-0,314
0,199
38
15,243
0,413
0,936
1,349
16
14,871
0,513
-0,264
0,249
39
15,364
1,063
0,336
1,399
17
14,871
0,513
-0,214
0,299
40
15,364
1,063
0,386
1,449
18
14,918
0,513
-0,164
0,349
41
15,364
0,863
0,636
1,499
19
14,918
0,513
-0,114
0,399
42
15,423
1,113
0,436
1,549
20
14,918
0,563
-0,114
0,449
43
15,423
0,563
1,036
1,599
21
14,986
0,513
-0,014
0,499
15,462
0,963
0,686
1,649
22
15,008
0,563
-0,014
0,549
45
15,462
0,463
1,236
1,699
23
15,031
0,613
-0,014
0,599
Из графика (фиг. 2) видно, что при увеличении суммы коэффициентов смещения шестерни и колеса приведенный момент инерции возрастает. Максимальный (минимальный) коэффициент смещения определяется геометрией (как в приведенном примере) или прочностью зубьев, ограничениями на размеры колес и т.п.
Таким образом выбор минимально возможной суммы коэффициентов смещения шестерни и колеса повышает быстродействие редуктора по сравнению с прототипом.
На фиг. 1 изображен фрагмент многоступенчатого зубчатого цилиндрического редуктора.
На фиг. 2 - график зависимости приведенного момента инерции зубчатой пары от суммы коэффициентов смещения шестерни и колеса.
Зубчатый цилиндрический редуктор состоит из корпуса 1, зубчатых шестерен 2 и колес 3.
Редуктор работает следующим образом: двигатель вращает шестерню 2 первой пары редуктора, изготовленную с коэффициентом смещения, образующим с коэффициентом смещения колеса минимально возможную сумму. Шестерня 2 передает вращение на колесо 3, расположенное на следующем валу, и так далее по цепочке до выходного вала редуктора. В результате приведенный момент инерции пары шестерня - колесо и редуктора в целом получается минимальным.