ДИСФЕРИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА СВОБОДНОГО КАЧЕНИЯ
DISPHERICAL TRANSMISSION OF FREE ROLLING

Изобретение относится к точному машиностроению, а именно к зубчатым передачам для сообщения вращательного движения, и может быть использовано в приводах, понижающих и повышающих скорость выходного вала высокоточных машин и механизмов.
Известен дифференциальный преобразователь скорости «редуктор подшипник», содержащий три звена, каждое из которых выполнено в виде обойм, имеющих дорожки качения, тела качения, взаимодействующие с дорожками каждой обоймы, волновой генератор, с которым связана одна из обойм. Дорожка качения, по меньшей мере одного звена периодически изогнута по замкнутой линии, количество изгибов дорожки качения отличается от числа сферических тел качения (патент RU №2179272, МПК: F16H 25/06, 2002 г.).
Недостатком этого устройства является разнонаправленность направления движения сферического тела качения и направления изгиба периодической дорожки качения звена, из-за чего в данной передаче возникает повышенное трение скольжения в зацеплении. Это уменьшает нагрузочную способность механизма и приводит к увеличению потребляемой энергии.
В качестве прототипа выбрана шариковая передача, содержащая ведущий вал, включающий обойму с вмонтированными в ее гнезда шариковыми телами качения, расположенными в сепараторе, ведомое колесо, имеющее профильные зубья, расположенные на его сферической поверхности. Профильные зубья выполнены фасонными, по форме гипоциклоиды, и взаимодействуют с шариковыми телами качения. Ведущее звено может располагаться относительно ведомого под любым углом (авторское свидетельство №261072, МПК: F06h, БИ №4, 1970 г.).
Передача работает следующим образом.
При вращении ведущего вала одно из шариковых промежуточных тел начинает контактировать с профилем на торцевой поверхности профильного зуба ведомого колеса и, перемещаясь по профилю, заставляет ведомое колесо вращаться. При дальнейшем вращении ведущего вала следующее шариковое тело качения входит в контакт со следующим рабочим профилем, в то время как предыдущее шариковое тело качения начинает выходить из зацепления по нерабочей поверхности предыдущего профильного зуба.
Недостатком этого устройства является высокое трение скольжения в зацеплении из-за фиксации шариков в гнездах ведущей обоймы, в результате чего снижается надежность передачи и всего механизма в целом.
Поставлена задача повышения надежности работы передачи путем снижения трения скольжения в зацеплении.
Эта задача решается благодаря дисферической передаче свободного качения, содержащей ведущий вал, шариковые тела качения, расположенные в сепараторе, выполненном в виде сектора со сферической поверхностью, ведомый вал, выполненный заодно с ведомым колесом, имеющим профильные зубья на сферической поверхности. При этом ведущий вал выполнен заодно с шестерней, имеющей профильные зубья на своей внутренней сферической поверхности, которые контактируют с шариковыми телами качения, находящимися в свободно установленном сепараторе. Одновременно шариковые тела качения контактируют с зубьями ведомого колеса, нарезанными на его наружной сферической поверхности. При этом ось вращения сепаратора не совпадает с осями вращения ведущего и ведомого валов.
При таком исполнении дисферической передачи снижается трение скольжения в зацеплении и повышается надежность передачи, кроме того, обеспечивается передача вращения между звеньями с пересекающимися осями под любым углом.
На фиг.1 изображена дисферическая передача свободного качения, продольный разрез.
Дисферическая передача свободного качения (фиг.1) содержит ведущий 1 и ведомый 2 валы, причем ведущий вал 1 выполнен заодно с ведущей шестерней 3. Сепаратор 4, в пазах которого размещаются шариковые тела качения 5, ведомое колесо 6, выполненное заодно с ведомым валом 2 и имеющее на своей сферической поверхности профильные зубья 7. Ведущая шестерня 3, выполненная заодно с ведущим валом 1, имеет на своей внутренней сферической поверхности профильные зубья 8. Ось ведущего вала 1 наклонена по отношению к оси ведомого вала 2 на угол φ, при этом угол наклона оси ведущего вала 1 и угол наклона сепаратора 4 к оси ведомого вала 2 не совпадают. Ведущий 1 и ведомый 2 валы установлены в корпусе 9.
Передача работает следующим образом.
В процессе работы ведущий вал 1 с ведущей шестерней 3 вращается с рабочей частотой электродвигателя. Профильные зубья 8 ведущей шестерни 3 кинематически связаны с шариковыми телами качения 5, расположенными в пазах сепаратора 4 и заставляют их, вращаясь, перемещаться вокруг оси сепаратора 4. Одновременно шариковые тела качения 5 контактируют с профильными зубьями 7 ведомого колеса 6, отталкиваясь от профильных зубьев 8 ведущей шестерни 3, заставляют вращаться ведомое колесо 6 вместе с ведомым валом 2, установленным в корпусе 9.
Таким образом, предложенное решение позволяет повысить надежность работы передачи путем уменьшения трения скольжения в зацеплении за счет профильных зубьев, полученных на ведущей шестерни, освобождения сепаратора и обкатки шариковых тел качения по боковой поверхности профильных зубьев колес.