УРАВНОВЕШЕННЫЙ ДВУХСАТЕЛЛИТНЫЙ ПЛАНЕТАРНЫЙ МЕХАНИЗМ

Полезная модель относится к машиностроению, а конкретнее, к зубчатым механизмам, в которых одно из центральных колес неподвижно, а сателлиты имеют подвижные геометрические оси.
Известен планетарный механизм [1, стр. 495, рис. 22.2.a]. В нем сателлит, установленный между подвижным и неподвижным колесами, вращается вокруг своей подвижной геометрической оси и движется вместе с водилом относительно общей неподвижной геометрической оси. Подвижность такого механизма определяется по формуле Чебышева П.Л. [1, стр.39, формула (2.5)]
5
4
где n - число подвижных звеньев, p - число кинематических пар пятого класса, p - число кинематических пар четвертого класса.
5
4
5
4
В механизме число подвижных звеньев n=3: ведущее колесо, сателлит и водило, число кинематических пар пятого класса - шарниров p=3, число кинематических пар четвертого класса p=2. По формуле (1) подвижность такого планетарного механизма равна единице W=3n-2p-p=9-6-2=1, означающей, что, если задать движение ведущему колесу, все остальные звенья будут двигаться вполне определенно.
Недостатком описанного механизма является то, что при движении сателлита, имеющего смещенную относительно оси вращения всего механизма массу, в механизме появляется дисбаланс сил, вызванный переменной по направлению инерционной силой сателлита, что в итоге вызывает динамическую неуравновешенность и может приводить к перегрузкам и разрушению подшипниковых опор всего механизма.
5
4
5
4
Известен также двухсателлитный планетарный механизм [2, стр. 120, рис. 89], в котором силы инерции от двух сателлитов уравновешиваются, и механизм оказывается без динамических нагружений. Однако, механизму с двумя сателлитами присущ недостаток. В нем число подвижных звеньев n=4 (ведущее звено, водило и два сателлита), число кинематических пар p=4 (ведущее колесо со стойкой, дважды сателлиты с водилом и водило со стойкой), p=4 (по два раза соединения зубьев двух сателлитов соответственно с ведущим звеном и с неподвижным колесом). По формуле (1) подвижность такого планетарного механизма равна W=3n-2p-p=12-8-4=0, что означает невозможность движения в этой системе. На практике, принуждая такую систему к движению, создают зазоры в зацеплениях, исключая, таким образом, один из сателлитов из передачи движения и сил. Это ведет к передаче мощности лишь через один сателлит, износу сателлитов во время движения и уменьшению срока службы планетарного механизма.
Задачей полезной модели является создание уравновешенного двухсателлитного планетарного механизма, в котором мощность передается через два сателлита, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки за время работы механизма, позволяет уменьшить износ сателлитов и увеличить срок службы планетарного механизма.
Сущность заключается в том, что предлагается двухсателлитный планетарный механизм, включающий центральное подвижное колесо с внешним зацеплением, неподвижное колесо с внутренним зацеплением, водило, два сателлита, соединенные в шарниры с трехпарным промежуточным звеном, которое соединяется с водилом в шарнир. Уравновешивание сил инерций от двух сателлитов достигается путем их диаметрально противоположной установки в механизме. Уравновешивание силы инерции от трехпарного промежуточного звена достигается за счет его исполнения в форме кольца, причем радиус средней линии кольца принимается равным межосевому расстоянию механизма. Уравновешивание силы инерции от водила достигается путем выполнения водила в форме стержня, длина которого равна двум межосевым расстояниям.
4
w
w
w
a
a
a
На чертеже представлен предлагаемый уравновешенный двухсателлитный планетарный механизм. Механизм содержит в своем составе центральное подвижное колесо 1, два сателлита 2 и 3, диаметрально противоположно установленные на межосевом расстоянии от центра механизма (точки O), трехпарное промежуточное звено 4, выполненное в форме кольца, радиус средней линии которого r=, водило 5, выполненное в форме стержня, длина которого AA′=2, причем OA=OA′=, неподвижное опорное колесо 6.
5
4
В предлагаемом механизме число подвижных звеньев n=5: колеса 1, 2, 3, трехпарное промежуточное звено 4 и водило 5; число шарниров p=5 - это соединения с опорой колеса 1 и водила 5, соединение колес 2 и 3 с трехпарным промежуточным звеном 4, соединение водила 5 с трехпарным промежуточным звеном 4; число кинематических пар p=4: контакты сателлитов 2 и 3 соответственно с колесами 1 и 6. По формуле (1) подвижность такого планетарного механизма W=3·5-2·5-4=1, что доказывает работоспособность и самоустанавливаемость уравновешенного двухсателлитного планетарного механизма.
Работает механизм следующим образом. При приведении в движение центрального подвижного колеса 1 за счет зацепления с ним приходят в движение сателлиты 2 и 3, которые, отталкиваясь от неподвижного звена 6, передают свои части мощности на водило 5 через трехпарное промежуточное звено 4. Таким образом, предложенный механизм обеспечивает помимо собственно уравновешивания механизма передачу мощности через два сателлита.
Источники информации
1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Изд. 3-е. - М.: Наука, 1975. - 640 с, ил.
2. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Изд. 3-е. - М.: Высшая школа, 1967. - 366 с, ил.