Планетарный редуктор
PLANETARY REDUCTION GEAR

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к зубчатым планетарным передачам с высокими передаточными отношениями.
Известен планетарный редуктор, содержащий солнечное колесо, установленное на валу и зацепленное с группой первых сателлитов, зацепленных с неподвижной коронной шестерней, группу вторых сателлитов, каждый из которых установлен соосно с соответствующим первым сателлитом с образованием парного блока сателлитов и возможностью передачи крутящего момента от одного к другому, при этом вторые сателлиты зацеплены с подвижной коронной шестерней (DE 10003350 А1, опубл. 09.08.2001).
Недостатком известного редуктора является отсутствие средств стабилизации сателлитов на заданном радиусе и в положении осей вращения сателлитов параллельно оси вращения зубчатых колес передачи, что приводит к повышению механических потерь и снижению надежности редуктора.
Известен планетарный редуктор, содержащий солнечное колесо, установленное на валу и зацепленное с группой первых сателлитов, зацепленных с неподвижной коронной шестерней, группу вторых сателлитов, каждый из которых установлен соосно с соответствующим первым сателлитом с образованием парного блока сателлитов и возможностью передачи крутящего момента от одного к другому, при этом вторые сателлиты зацеплены с подвижной коронной шестерней, при этом неподвижная шестерня, сателлиты и коронная шестерня снабжены опорными элементами с круговыми контактными поверхностями, средний диаметр которых соответствует делительному диаметру соответствующего зубчатого колеса (DE 10030321 A1, опубл. 07.02.2002).
Недостатком известного редуктора является недостаточная степень стабилизации сателлитов, несмотря на наличие опорных элементов на нескольких зубчатых элементах, что не позволяет передавать значительный крутящий момент без ухудшения механического КПД и ресурса.
Техническим результатом является повышение КПД, надежности и ресурса силового планетарного редуктора, не содержащего водила.
Поставленная задача решается тем, что в планетарном редукторе, содержащем солнечное колесо, установленное на валу и зацепленное с группой первых сателлитов, зацепленных с неподвижной коронной шестерней, группу вторых сателлитов, каждый из которых установлен соосно с соответствующим первым сателлитом с образованием парного блока сателлитов и возможностью передачи крутящего момента от одного к другому, при этом вторые сателлиты зацеплены с подвижной коронной шестерней, согласно изобретению солнечное колесо, неподвижная шестерня, сателлиты и коронная шестерня снабжены опорными элементами с круговыми контактными поверхностями, средний диаметр которых соответствует делительному диаметру соответствующего зубчатого колеса, подшипник конца вала солнечного колеса установлен во внутреннем опорном элементе, контактная поверхность которого взаимодействует с контактными поверхностями опорных элементов вторых сателлитов, взаимодействующими, в свою очередь, с контактной поверхностью опорного элемента коронной шестерни, а контактные поверхности опорных элементов первых сателлитов взаимодействуют с контактными поверхностями опорных элементов солнечного колеса и неподвижной коронной шестерни.
Поставленная задача достигается также тем, что он может быть снабжен средствами ограничения осевого перемещения сателлитов.
Поставленная задача достигается также тем, что средства ограничения осевого перемещения сателлитов выполнены в виде кольцевых выступов опорных элементов сателлитов с возможностью контакта торцевых поверхностей выступов с торцевыми поверхностями опорных элементов, взаимодействующих с опорными элементами сателлитов.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.
На фиг. 1 показана схема редуктора;
На фиг. 2 - продольный разрез редуктора;
На фиг. 3 - поперечный разрез А-А на фиг. 2;
На фиг. 4 - поперечный разрез Б-Б на фиг. 2;
На фиг. 5 - блок сателлитов в изометрии.
Описываемый редуктор содержит корпус 1, солнечное колесо 2, установленное на валу 3 и зацепленное с группой первых сателлитов 4, зацепленных с неподвижной коронной шестерней 5. Группа вторых сателлитов 6 расположена рядом с группой первых сателлитов 4, при этом каждый из сателлитов 6 установлен соосно с соответствующим первым сателлитом 4 с образованием парного блока сателлитов и возможностью передачи крутящего момента от одного к другому. В данном варианте выполнения сателлиты 4 и 6 установлены на шлицевом валике 7. Вторые сателлиты 6 зацеплены с подвижной коронной шестерней 8, установленной в корпусе 1 посредством подшипников 9. Солнечное колесо 2 снабжено опорным элементом 10 с круговой контактной поверхностью 11, неподвижная коронная шестерня 5 снабжена опорным элементом 12 с круговой контактной поверхностью 13, сателлиты 4 и 6 снабжены опорными элементами 14 и 15 с круговыми контактными поверхностями, соответственно, 16 и 17, а подвижная коронная шестерня 8 снабжена опорным элементом 18 с круговой контактной поверхностью 19. Каждый опорный элемент расположен соосно с соответствующим зубчатым колесом, а средний диаметр его контактной поверхности соответствует делительному диаметру соответствующего зубчатого колеса. Вал 3 может быть выполнен составным и содержит шлицевой вал 20, вставленный в вал 3, выполненный в данном случае заодно с солнечным колесом 2. Опорный элемент 10 является первой опорой вала 3 солнечного колеса 2 и в описываемом варианте опорный элемент 10 выполнен в виде отдельной детали, установленной на шлицевом валу 20. При этом контактная поверхность 11 опорного элемента 10 взаимодействует с контактными поверхностями 16 опорных элементов 14 первых сателлитов 4, которые, в свою очередь, взаимодействуют с контактной поверхностью 13 опорного элемента 12 неподвижной коронной шестерни 5. На втором конце вала 3 расположен подшипник 21, установленный во внутреннем опорном элементе 22, контактная поверхность 23 которого взаимодействует с контактными поверхностями 17 опорных элементов 15 вторых сателлитов 6, взаимодействующими, в свою очередь, с контактной поверхностью 19 опорного элемента 18 подвижной коронной шестерни 8.
Средства ограничения осевого перемещения сателлитов 4 и 6 могут быть выполнены в виде кольцевых выступов 24 опорных элементов 14 и 15, с возможностью контакта торцевых поверхностей элементов 10, 12, 18 и 22 с выступами 24.
В качестве выходного звена в описываемом варианте конструкции используется фланец 25, скрепленный с подвижной коронной шестерней 8. К фланку 25 может быть прикреплен еще один шлицевой вал 20 для привода последующей ступени идентичного редуктора.
В современной технике для достижения сверхвысоких передаточных отношений используются планетарные многоступенчатые, волновые и червячные редукторы.
В традиционных планетарных редукторах ограничено число сателлитов в одной ступени и, как правило, не превышает трех. Проблемой является достижение высочайшей точности выполнения координат отверстий в водиле под оси сателлитов для обеспечения гарантированного контакта всех участвующих в передаче крутящего момента зубьев.
В многоступенчатых волновых редукторах проблемой является обязательно одновременная передача усилия большим количеством элементов выходному звену. Проблема также связана с достижением высочайшей точности выполнения звеньев, передающих момент от одной ступени к другой. Кроме того, неизбежное проскальзывание элементов при взаимодействии всех звеньев приводит к значительному снижению КПД передачи.
Низкий КПД традиционной червячной передачи также не позволяет рассматривать ее в качестве перспективной для использования в технике.
Указанные выше проблемы достижения точности выполнения в планетарных и волновых передачах являются дополнительными к необходимости точного выполнения непосредственно зубьев (профиль, размер и угловое расположение).
Проблема может быть решена путем отказа от использования в планетарной передаче звена «водило». Редуктор состоит из двух рядов зацепления со свободно установленными в окружном направлении блоками парных сателлитов 4 и 6. В радиальном направлении блоки ограничены двумя рядами опорных элементов 10, 12 и 18, 22 с контактными поверхностями (катков), установленных как на блоках сателлитов, так и на внутренних и наружных звеньях зацепления.
Редуктор является синтезом редуктора Джеймса и редуктора Давида по принятой в данной области техники терминологии.
Отсутствие водила позволяет свободно расположить сателлиты в окружном направлении, обеспечив лишь точность выполнения зацепления. В этом случае возможно увеличение числа сателлитов и повышение нагрузочной способности редуктора за счет гарантированного контакта максимально возможного количества участвующих в передаче крутящего момента зубьев.
Так, вал 3 солнечного колеса 2 вращается на опорных элементах 14 сателлитов 4, опирающихся, в свою очередь, на опорный элемент 12, а также в подшипнике 20 внутреннего опорного элемента 21. Момент передается от солнечного колеса 2 к сателлитам 4, которые обкатываются по неподвижной коронной шестерне 5. Сателлит 4 передает свое вращение вокруг собственной оси второму сателлиту 6 посредством шлицевого валика 7. Вращение выходного звена, в данном случае подвижной коронной шестерни 8, установленной в подшипниках 9 корпуса 1, создается за счет ее зацепления со вторыми сателлитами 6. Из-за малой разницы в числе зубьев сателлитов 4 и 6, а также неподвижной 5 и подвижной 8 шестерен передаточное отношение редуктора может достигать трехзначных величин. Заданное положение блоков сателлитов вдоль оси вращения обеспечивается ограничительными кольцевыми выступами 24. Заданное радиальное положение в пространстве блоков сателлитов обеспечивается системой опорных элементов всех шестерен.
Таким образом, отказ от использования водила в планетарном редукторе позволяет использовать максимально возможное количество сателлитов с гарантией одновременной передачи крутящего момента всеми зацепленными парами, что обеспечивает повышенные надежность, ресурс и КПД редуктора.