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 RU №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 предлагаемой 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. Ч.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 при отношении передаточного числа пары шестерня - колесо к отношению удельного веса материала шестерни к удельному весу материала колеса большем единицы коэффициент смещения шестерни выбран максимально возможным, а при отношении передаточного числа пары шестерня-колесо к отношению удельного веса материала шестерни к удельному весу материала колеса меньшем единицы коэффициент смещения шестерни выбран минимально возможным.
1
2
w
1
2
Рассмотрим следующий вариант зубчатой передачи z=22; z=37; a=15,25 мм; m=0,5 мм; u=1,682; b=b=6 мм.
1
2
w
1
2
Здесь z, z - числа зубьев шестерни и колеса соответственно, a - межосевое расстояние; 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; х, х - коэффициенты смещения зубчатых колес; Δy - коэффициент уравнительного смещения.
Графики зависимости приведенного момента инерции пары шестерня-колесо от коэффициента смещения шестерни, для вариантов шестерня и колесо из стали (вариант А) и шестерня из стали, колесо из алюминия (вариант Б), представлены на фиг.2. Для варианта А отношение удельного веса материала шестерни к удельному весу материала колеса равно 1, а отношение передаточного числа пары шестерня-колесо к отношению удельного веса материала шестерни к удельному весу материала колеса равно 1,682. Для варианта Б отношение удельного веса материала шестерни к удельному весу материала колеса равно 2,886, а отношение передаточного числа пары шестерня-колесо к отношению удельного веса материала шестерни к удельному весу материала колеса равно 0,58. Разница между лучшим и худшим значением момента инерции, для разных коэффициентов смещения, для варианта А составляет 8%, а для варианта Б - 9%. Максимальный (минимальный) коэффициент смещения определяется геометрией (как в приведенном примере) или прочностью зубьев, ограничениями на размеры колес и т.п.
Таким образом, при отношении передаточного числа пары шестерня-колесо к отношению удельного веса материала шестерни к удельному весу материала колеса большем единицы (вариант А) для обеспечения минимального приведенного момента инерции пары шестерня-колесо коэффициент смещения шестерни необходимо выбирать максимально возможным, а при отношении передаточного числа пары шестерня-колесо к отношению удельного веса материала шестерни к удельному весу материала колеса меньшем единицы (вариант Б) для обеспечения минимального приведенного момента инерции пары шестерня-колесо коэффициент смещения шестерни необходимо выбирать минимально возможным, что повышает быстродействие редуктора по сравнению с прототипом.
На фиг.1 изображен фрагмент многоступенчатого зубчатого цилиндрического редуктора.
На фиг.2 - графики зависимости приведенного момента инерции зубчатой пары от коэффициента смещения шестерни (А - при отношении передаточного числа пары шестерня-колесо к отношению удельного веса материала шестерни к удельному весу материала колеса большем единицы; Б - при отношении передаточного числа пары шестерня-колесо к отношению удельного веса материала шестерни к удельному весу материала колеса меньшем единицы; В - при отношении передаточного числа пары шестерня -колесо к отношению удельного веса материала шестерни к удельному весу материала колеса равном единице.
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, в зависимости от отношения передаточного числа пары шестерны-колесо к отношению удельного веса материала шестерни к удельному весу материала колеса, с максимально или минимально возможным коэффициентом смещения. 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.