CZ29367U1 - Planetové soukolí - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká planetového soukolí s funkcí planetového reduktoru otáček, vhodného zejména pro pomaloběžné stroje.

Dosavadní stav techniky

Je známý planetový reduktor otáček, který je tvořen hnacím centrálním ozubeným kolem, spojeným s hnací resp. vstupní hřídelí, a pevným ozubeným korunovým kolem s věncem s vnitřním ozubením. Mezi centrálním a korunovým kolem je mezikruží, jehož Šířka je stejná jako průměr satelitů odvalujících se současně po centrálním kole a korunovém kole. Jde o hnané satelity, které jsou zpravidla spojeny unašečem, ke kterému je připojena hnaná (výstupní) hřídel reduktoru. Tento známý reduktor představuje osvědčenou konstrukci ke snížení otáček, s lineárním průběhem poměru točivého momentu a otáček, tj. točivý moment se zvyšuje tolikrát, kolikrát se sníží otáčky.

Ze zveřejněné CZ přihlášky PV 609-93 „Planetová převodovka“ je známý planetový reduktor otáček s možností reverzního chodu, u kterého je výše popsaná klasická planetová převodovka uložena v podstatě dvakrát za sebou, tj. s dvěma centrálními koly na hnací hřídeli a s dvoj věncem tvořícím korunové kolo, které je v tomto případě uloženo otočné, přičemž se skříní jsou spojeny první dva satelity, a druhé dva satelity jsou teprve prostřednictvím unašeče spojeny s výstupní hřídelí. Účelem řešení je snížení zástavbových rozměrů převodovek u velkých převodů do pomalá, nicméně točivý moment se oproti klasické převodovce nezvyšuje.

Z užitného vzoru CZ 19132 je známý planetový reduktor otáček, u kterého jsou mezi centrálním ozubeným kolem a každým hnaným satelitem uspořádány dva spoluzabírající převáděcí satelity, otočné uložené na čepech unašeče, z nichž jeden zabírá s centrálním ozubeným kolem a druhý s hnaným satelitem, přičemž roztečné kružnice centrálního ozubeného kola, převáděcích satelitů a hnaného satelitu mají stejné průměry a jejich středy leží v jedné přímce. Vložené převáděcí satelity zachovávají stejný smysl otáčení línané hřídele i hnací hřídele. Hnaný satelit působí na delším rameni a zvětšuje výstupní točivý moment.

V patentu CZ 33828 a CZ 46316 je popsáno řešení planetového soukolí, u kterého jsou tri satelity poháněné centrálním ozubeným kolem uložené na kulových čepech nebo v samostatných ložiskách, a unášejí přitom volný hřídel uložený na druhé straně vkardanovém kloubu, případně pružný hřídel. Účelem tohoto řešení je vytvoření takové konstrukce, ve které se ozubená kola satelitů nepříčí a jsou stejně namáhána.

Úkolem technického řešení je vytvoření planetového reduktoru otáček, který by měl příznivější poměr nárůstu výstupního točivého momentu ku poklesu výstupních otáček oproti známým planetovým reduktorům otáček s centrálním ozubeným kolem, umožňoval by nasazení pohonných jednotek s nižším výkonem a přitom by byl konstrukčně univerzálně využitelný pro širokou škálu aplikací, zejména u pomaloběžných strojů. Je žádoucí, aby planetového soukolí mělo možnost reverzního chodu a mohlo pracovat v pravotočivém i levotočivém režimu.

Podstata technického řešení

Vytčený úkol je vyřešen vytvořením planetového soukolí podle předloženého technického řešení. Planetové soukolí zahrnuje standardní části jako pevné korunové kolo s věncem s vnitřním ozubením, hnací hřídel pro spojení s pohonem, a hnanou hřídel spojenou s unašečem otočně uloženým vůči pevnému korunovému kolu. Unašeč je tvořen alespoň jedním ramenem, na které jsou otočně uložena vzájemně zabírající ozubená kola, z nichž jedno je hnací satelit a jedno je hnaný satelit zabírající s vnitřním ozubením pevného korunového kola a otáčející celým unašečem a tím i hnanou hřídelí.

Podstata technického řešení spočívá vtom, že planetové soukolí nezahrnuje centrální hnací ozubené kolo pohánějící hnací satelit, a hnací hřídel je spojen přímo s hnacím satelitem.

- 1 CZ 29367 U1

Pohon hnacího satelitu je řešen dvěma výhodnými způsoby. V prvním výhodném provedení technického řešení je jako hnací hřídel použita kloubová hřídel s křížovými klouby, kde první křížový kloub je spojen s pevně uspořádaným pohonem a leží na pomyslném prodloužení osy hnané hřídele proti pevnému korunovému kolu. Kloubová hřídel může být také nahrazena pružnou hřídelí.

Ve druhém výhodném provedení pohonu hnacího satelitu je pohon uspořádán přímo na unašeči, je s ním pevně spojen a pomocí hnací hřídele pohání hnací satelit.

Obě výše popsané provedení mohou mít dvouramenná nebo víceramenné unašeče.

U dvouramenného provedení unašeče s hnací hřídelí s křížovými klouby jsou na prvním rameni na čepech uloženy otočně hnací satelit a hnaný satelit, a na protirameni, které je lineární s prvním ramenem, je na opačné straně od hnané hřídele umístěno protizávaží, které vyvažuje rotační hmotu prvního ramene se satelity. U dvouramenného unašeče s integrovaným pohonem je provedení stejné, navíc je na unašeči uspořádán pohon tvořený elektromotorem, a hnací satelit je namísto na čepu upevněn na hnací hřídeli elektromotoru.

U tříramenného provedení unašeče jsou ramena uspořádána symetricky pro 120°. U provedení hnací hřídele s křížovými klouby jsou na jenom rameni hnací satelit a hnaný satelit, z nichž hnací satelit je spojen s hnací hřídelí s křížovými klouby. Na zbývajících dvou ramenech jsou otočně uloženy vodící satelity zabírající s ozubením pevného korunového kola.

U tříramenného provedení unašeče s integrovaným pohonem je na každém rameni uložen hnací satelit a hnaný satelit, a hnací satelit je spojen s pohonem tvořeným elektromotorem upevněným na rameni unašeče.

Poměry průměrů pevného korunového kola a satelitů mohou být různé, s výhodou je tento poměr 5:1a hnací satelit i hnaný satelit mají stejný průměr, z hlediska optimálních rozměrů planetového soukolí. Planetové soukolí může být řešeno i jako dvoustupňové. Vzhledem k velikosti výstupního točivého momentu na hnané hřídeli je s výhodou čelní ozubení ozubených kol vytvořeno šípové ozubení.

Výhody planetového soukolí podle technického řešení spočívají vtom, že má příznivější poměr nárůstu výstupního točivého momentu ku poklesu výstupních otáček oproti známým planetovým reduktorům otáček s centrálním ozubeným kolem. To umožňuje nasazení pohonných jednotek, zejména elektromotorů, s nižším výkonem při dosažení úspory energie. Planetové soukolí je reverzibilní a z hlediska univerzálně využitelné pro širokou škálu aplikací, zejména u pomaloběžných strojů.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže objasněno pomocí výkresů, na nichž znázorňují obr. 1 schematický řez planetovým soukolím s hnací hřídelí s křížovými klouby, obr. 2 schematický čelní pohled na planetové soukolí podle obr. 1, obr. 3 schematický řez planetovým soukolím s motorem na unašeči.

Příklady uskutečnění technického řešení

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní příklady uskutečnění technického řešení jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezení příkladů provedení technického řešení na uvedené případy. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním technického řešení, která jsou zde speciálně popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících nároků na ochranu.

Planetové soukolí podle technického řešení sestává zpěvného korunového kola 1 svěncem s vnitřním ozubením, které tvoří skříň otevřeného převodu, do které prochází otočně uložená hnaná hřídel 7 nesoucí unašeč 2 s hnacím satelitem 3 a hnaným satelitem 4 což, jsou ozubená

-2CZ 29367 Ul kola s čelním ozubením, s výhodou šípovým, která jsou ve vzájemném záběru a mají stejný průměr tj. stejný počet zubů. V jiných příkladech mohou být průměry satelitů 3, 4 rozdílné. Hnaný satelit 4 poháněný hnacím satelitem 3 zabírá s vnitřním ozubením věnce pevného korunového kola i a otáčí tak celým unašečem 2 a tím i hnanou hřídelí 7.

V prvním příkladu provedení, znázorněném na obr. 1 a obr. 2, je hnací satelit 3 poháněn nikoli centrálním ozubeným kolem, jak je běžně u planetových reduktorů otáček, ale hnací hřídelí 8 s křížovými klouby Π., 11'. Hnací hřídel 8 prochází různoběžně s osou hnané hřídele 7, přičemž první křížový kloub li je spojen s hnacím satelitem 3, který je na unašeči 2 uložen otočně na čepu 6, a druhý křížový kloub 11' ležící na pomyslném prodloužení osy hnané hřídele 7 je spojen s pevně uspořádaným pohonem 9, tvořeným elektromotorem. Hnací hřídel 8 poháněná pohonem otáčí hnacím satelitem 3 a zároveň rotuje spolu s ním při otáčivém pohybu unašeče 2. Hnací hřídel 8 s křížovými klouby ϋ, 11' může být ekvivalentně nahrazena pružnou hřídelí.

Pokud se týká konstrukce unašeče 2, na obr. 1 a obr. 2 je znázorněn unašeč 2 s prvním ramenem a protiramenem 10‘ které tvoří jednu linii vybíhajícími na opačné strany od hnané hřídele 7. Na prvním rameni 10 jsou na čepech 6 uloženy hnací satelit 3 a hnaný satelit 4, na protirameni 10' je protizávaží 5 s rotační hmotou zajišťující klidný a vyvážený rotační pohyb planetového soukolí bez nežádoucích vibrací. Unašeč 2 lze řešit i tříramennou konstrukcí, která není na přiložených výkresech zobrazena. Ramena 10 jsou uspořádána po 120°, první z nich má stejnou konstrukci jako první rameno 10 popsané výše, zbývající dvě ramena 10 jsou osazena otočně uloženými vodícími satelity, které zabírají s vnitřním ozubením věnce pevného korunového kola i. Rotační hmoty ramen a satelitů jsou opět dimenzovány pro zajištění klidného vyváženého chodu planetového soukolí s vyloučením vibrací.

V jiném příkladu provedení, znázorněném na obr. 3, je pohon hnacího satelitu 3 řešen přímým pohonem 9 s hnací hřídelí 8, osazeným na rameni 10 unašeče 2 a tvořícím s hnacím satelitem 3 integrální pohonnou jednotku, která rotuje spolu s unašečem 2. Toto provedení je vhodné pro planetová soukolí velkých rozměrů, kde průměr pevného korunového kola I je v řádu desítek centimetrů a unašeč 2 lze osadit vhodným elektromotorem tvořícím pohon 9. Přívod elektrického proudu k pohonu 9 je řešen známými rotačními kontakty. Unašeč 2 může mít dvouramenné provedení s protizávažím 5, jak je znázorněno na obr. 3, nebo může být víceramenný. U víceramenného provedení, které není na přiložených výkresech znázorněno, je na každém rameni, které nese hnací satelit 3, namontován stejnosměrný elektromotor tvořící pohon 9 příslušného hnacího satelitu 3, přičemž celá soustava unašeče 2 je rotačně vyvážená.

Poměry průměrů satelitů 3,4 a pevného korunového kola i mohou být různé, ale na přiložených výkresech je znázorněn příklad provedení, kde poměr průměru pevného korunového kola I a průměru hnaného satelitu 4 je 5 : 1, přičemž hnací satelit 3 má stejný průměr a počet zubů jako hnaný satelit 4. U provedení znázorněného na obr. 1 a obr. 2 lze stanovit počet otáček satelitů 3,4 za jednu otáčku unašeče 2 resp. hnané hřídele 7 o 360°.

Počet otáček hnaného satelitu 4 se stanoví podle vzorce Zr

X =........... 1

Zs , kde Zp je počet zubů pevného korunového kola I a Z_s je počet zubů hnaného satelitu 4. Obdobným způsobem se stanoví počet otáček x hnacího satelitu 3. Pro daný příklad uskutečnění je počet otáček x = 4 u hnaného satelitu 4 a x = 6 u hnacího satelitu 3. Otáčky hnané hřídele 7 jsou n_v = n : 6, kde n je počet otáček hnací hřídele 8. Pro výpočet výstupního točivého momentu TM_V je nutno nejprve stanovit obvodovou sílu působící na roztečné kružnici hnacího satelitu 3, z ní pak radiální sílu působící na rameni síly RS unašeče 2 a výstupní točivý moment TM_V se pak stanoví jako součin radiální síly a délky ramene síly RS. Výstupní točivý moment hnané hřídele 7 TM_V = TM x 8, kde TM je vstupní točivý moment hnací hřídele 8.

-3CZ 29367 Ul

Poměr nárůstu výstupního točivého momentu TM_V ku poklesu výstupních otáček n_v 8 : 6 = 1,333, což je příznivější oproti běžným planetovým reduktorům otáček, kde je tento poměr roven jedné. Tento poměr se dále zvyšuje se zvětšujícím se průměrem pevného korunového kola I proti satelitům 3, 4, např. u poměru pevného korunového kola I proti satelitům 3, 4 je tento poměr 1,5. Průmyslová využitelnost

Planetové soukolí podle technického řešení lze využít v široké škále aplikací, zejména u pomaloběžných strojů jako jsou např. kompresory, pomaloběžné elektrické generátory apod.

Claims (10)

1. Planetové soukolí zahrnující pevné korunové kolo (1) s věncem s vnitřním ozubením, hnací hřídel (8) pro spojení s pohonem (9), hnanou hřídel (7) spojenou s unašečem (2) otočně uloženým vůči pevnému korunovému kolu (1) a tvořeným alespoň jedním ramenem (10), na kterém jsou otočně uloženy hnací satelit (3) a hnaný satelit (4), tvořené vzájemně zabírajícími ozubenými koly, přičemž hnaný satelit (4) je současně v záběru s vnitřním ozubením pevného korunového kola (1), vyznačující se tím, že nezahrnuje centrální hnací ozubené kolo a hnací hřídel (8) je spojena přímo s hnacím satelitem (3).

2. Planetové soukolí podle nároku 1, vyznačující se tím, že hnací hřídel (8) je kloubová hřídel s křížovými klouby (11, 11‘), kde první křížový kloub (11) je spojen s hnacím satelitem (3) a druhý křížový kloub (11 ') je spojen s pevně uspořádaným pohonem (9) a leží na pomyslném prodloužení osy hnané hřídele (7) proti pevnému korunovému kolu (1).

3. Planetové soukolí podle nároku 2, vyznačující se tím, že unašeč (2) je dvouramenný, přičemž na prvním rameni (10) jsou na čepech (6) otočně uloženy hnací satelit (3) a hnaný satelit (4), a na protirameni (10') probíhajícím lineárně s prvním ramenem (10) přes hnanou hřídel (7) je uspořádáno protizávaží (5).

4. Planetové soukolí podle nároku 3, vyznačující se tím, že unašeč (2) je tříramenný s rameny (10) uspořádanými po 120°, přičemž na prvním rameni (10) jsou na čepech (6) otočně uloženy hnací satelit (3) a hnaný satelit (4), a na druhém a třetím rameni (10) jsou otočně uloženy vodící satelity zabírající s ozubením pevného korunového kola (1).

5. Planetové soukolí podle nároku 1, vyznačující se tím, že sunašečem (2) je pevně spojen alespoň jeden pohon (9) s hnací hřídelí (8) spojenou s hnacím satelitem (3).

6. Planetové soukolí podle nároku 5, vyznačující se tím, že unašeč (2) je dvouramenný, přičemž na prvním rameni (10) jsou uspořádány hnaný satelit (4) a hnací satelit (3) spojený hnací hřídelí (8) s pohonem (9), uspořádaným na unašeči (2), na protirameni (10') je uspořádáno protizávaží (5).

7. Planetové soukolí podle nároku 5, vyznačující se tím, že unašeč (2) je tříramenný, s rameny (10) uspořádanými po 120°, přičemž na každém z ramen (10) je uspořádán hnaný satelit (4) a hnací satelit (3) spojený hnací hřídelí (8) s pohonem (9) uspořádaným na unašeči (2).

8. Planetové soukolí podle některého z nároků laž7, vyznačující se tím, že hnací satelit (3), hnaný satelit (4) a pevné korunové kolo (1) jsou opatřeny šípovým ozubením.

9. Planetové soukolí podle některého z nároků laž8, vyznačující se tím, že poměr průměru pevného korunového kola (1) ku průměru hnaného satelitu (4) je 5 : 1.

-4CZ 29367 Ul

10. Planetové soukolí podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující hnaný satelit (4) má stejný průměr a stejný počet zubů jako hnací satelit (3).

se tím, že