RO116121B1 - Reductor planetar, cu sateliti cilindrici - Google Patents

Abstract

Inventia se refera la un reductor de turatie planetar, cu sateliti cilindrici, cu raport de transmisie mare, intr-o singura treapta, cu capacitate mare de incarcare, fiind destinat reducerii turatiilor la actionarea masinilor si utilajelor, si are ca scop realizarea unui mecanism reductor planetar, simplificat si ameliorat din punct de vedere cinematic, dinamic si tehnologic, cu parametri functionali performanti, prin optimizarea profilelor pieselor aflate in angrenare. Reductorul conform inventiei este construit, in principiu, din niste sateliti cilindrici (5), dispusi radial si echidistant pe circumferinta unei came de forma cilindrica-circulara (2) si excentrica fata de arborele de antrenare (1) cu care este solidara; satelitii cilindrici (5) constituie practic piesele care angreneaza cu o dantura conjugata, interioara, cu profil optimizat, astfel incat la rotirea camei (2), satelitii se vor roti in jurul camei (2), in sens invers, si cu o turatie redusa fata de arborele de antrenare, si vor transmite, printr-un cuplaj homeocinetic, miscarea la arborele condus.

Description

Invenția se referă la un reductor de turație planetar, cu sateliți cilindrici, cu raport de transmisie mare, într-o singură treaptă, cu capacitate mare de încărcare destinat reducerii ample, într-o singură treaptă, a turațiilor la acționarea mașinilor și utilajelor.

Este cunoscut un reductor cu găleți. (Transmisii mecanice moderne/Florea Dudiță și Ion Miloiu/Editura tehnică/Ediția a doua/București-1980 /p. 298) construit, în principiu, dintr-un arbore de antrenare pe care este montată, solidar cu arborele, o camă cilindrică - circulară, excentrică, față de axa de rotație a arborelui. Pe suprafața exterioară a camei cilindrice este montat un rulment al cărui inel exterior se află în contact permanent cu niște piese prismatice profilate numite găleți. Găleții sunt montați, astfel, încât se pot deplasa radial în locașurile radiale, echidistante, ale unei piese, numite separator sau colivie, cu secțiune de coroană circulară concentrică cu arborele de antrenare. Vârful profilat, aflat la extremitatea găleților exterioară separatorului, se află în contact cu un profil conjugat interior al unei piese - coroană circulară - concentrică cu arborele de antrenare. Separatorul este solidar cu un arbore de ieșire poziționat coaxial cu arborele de antrenare.

în ipoteza în care separatorul este o piesă fixă, la rotirea arborelui de antrenare se va roti și cama excentrică a cărei suprafață mai îndepărtată de axa de rotație va comanda, prin intermediul rulmentului concentric, deplasarea radială, spre exterior, a găleților aflați în contact cu suprafața menționată.

în consecință vârfurile acestor găleți care se îndepărtează de axa de rotație a excentricului vor interacționa prin efect de pană, cu profilul conjugat al coroanei danturate interior, astfel, încât vor determina rotirea coroanei dințate. în zona, în care suprafața camei, respectiv, a rulmentului concentric cu cama, este apropiată de axa de rotație, din interacțiunea vârfului găleților cu profilul interior al coroanei, vor rezulta forțe care readuc găleții în poziția apropiată de axa de rotație, menținându-i în contact permanent cu suprafața cilindrică exterioară a camei, respectiv, a rulmentului concentric camei. în altă variantă constructivă (idem; pp. 300 și 301) menținerea găleților în contact permanent cu suprafața cilindrică a camei este realizată cu ajutorul unui inel elastic de reținere a găleților, concentric cu excentricul.

La o rotație completă a camei excentrice, coroana dințată se va roti cu un pas, rezultând o turație redusă a coroanei dințate, turație ce poate fi transmisă unui arbore de acționare a unei mașini sau a unui utilaj.

Dacă elementul fix al mecanismului este coroana dințată, iar celelalte elemente sunt mobile, la rotirea camei, găleții deplasați radial spre exterior, interacționând cu profilul coroanei dințate fixe, vor fi obligați să se deplaseze în sens invers rotației arborelui de antrenare imprimând separatorului, în care sunt montați, o mișcare de turație redusă față de cea a arborelui de antrenare. Prin arborele de ieșire cu care separatorul este solidar, turația rezultată, respectiv momentul activ, se pot transmite la un utilaj sau la o mașină.

Pentru echilibrarea dinamică a mecanismului se utilizează două came alăturate montate pe arborele de antrenare și având excentricitățile defazate cu 180°și, respectiv, cu două rânduri de găleți montați în paralel aflați în contact cu camele.

Reductorul cu găleți menționat prezintă dezavantajul unui profil complex al găleților și al danturii interioare conjugate a coroanei, fapt care implică dificultăți tehnologice de execuție a pieselor menționate și de reparare a reductorului.

RO 116121 Bl

De asemenea, constituie dezavantaj, frecarea de alunecare dintre găleți și separator, respectiv, dintre găleți și profilul conjugat al coroanei, ceea ce are ca efect creșterea uzurii pieselor în contact de alunecare, creșterea cheltuielilor de întreținere și reducerea randamentului reductorului menționat. 50

Sunt cunoscute, de asemenea, reductoare de turație, așa cum se prezintă și în brevetul FR 2542835, prevăzute cu un arbore de intrare pe care sunt realizate niște trepte excentrice dispuse la 180°, într-o carcasă principală care include și arborele de ieșire: arborele de ieșire este solidar cu o roată centrală antrenată prin intermediul unor sateliți, care angrenează cu dantura interioară a carcasei principale și a 55 roții centrale, în două sau mai multe puncte distribuite uniform, pe periferie.

Problema, pe care o rezolvă invenția, constă în realizarea unui reductor planetar simplificat și ameliorat din punct de vedere cinematic, dinamic și tehnologic, cu parametri funcționali performați; soluția constă în optimizarea profilelor în angrenare în raport cu criteriile: cinematic, dinamic și tehnologic. 60

Reductorul de turație cu sateliți cilindrici, conform prezentei invenții, înlătură dezavantajele de mai sus, prin aceea că, utilizează sateliți de formă cilindrică cu secțiune în coroana circulară, dispuși cu axele paralele, radial și echidistant pe circumferința unei came cilindrice-circulare excentrice față de arborele de antrenare cu care este solidară și o dantură interioară, conjugată sateliților, cu dinți de formă cilindrică 65 circulară: pentru transmiterea mișcării sateliților utilizează un cuplaj homeocinetic format dintr-o flanșă circulară cu bolțuri cilindrice perpendiculare pe flanșă și echidistante pe un cerc de așezare, bolțuri care intră liber în alezajul sateliților cu care se află în contact, pe generatoare.

Reductorul de turație cu sateliți cilindrici, conform invenției, prezintă urmă- 70 toarele avantaje:

- elimină total tehnologiile de execuție prin frezare sau rabotare, inclusiv tehnologiile conexe acestora, la elaborarea elementelor active în construcția de reductoare;

- principalele elemente active (sateliții) pot fi, în anumite condiții, rulmenți aflați în construcție curentă; 75

- înlocuiește, teoretic total, frecările de alunecare din cuplele cinematice prin frecări de rostogolire asigurând un randament ridicat în funcționare și uzură redusă a pieselor în contact;

- asigură capacitate de încărcare ridicată datorită gradului de acoperire ridicat teoretic egal cu jumătatea numărului sateliților și datorită formelor geometrice ale pie- 8 o selor care asigură solicitări în condiții avantajoase. (Pentru forme cilindrice, la contactul pe generatoare, rezistența admisibilă de contact are valori ridicate);

- asigură interschimbabilitatea și înlocuirea ușoară a pieselor active în contact:

- asigură fiabilitate ridicată, ca o consecință a avantajelor anterioare;

- reparația este simplă și ieftină. 85

Se prezintă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig. 1 și 2, care reprezintă:

- fig. 1, secțiune longitudinală printr-un reductor planetar cu sateliți cilindrici, după planul de secționare B - B, din fig. 2;

- fig. 2, secțiune transversală după planul de secționare A - A, din fig. 1. 90

Reductorul planetar cu sateliți cilindrici, conform invenției, în legătură cu fig. 1 și 2, prezintă un arbore de antrenare 1 solidar cu o camă 2, care are două suprafețe

RO 116121 Bl cilindrice circulare, excentrice în raport cu axa arborelui de antrenare, cu excentricități de aceeași valoare e, decalate între ele, cu 180°.

Pe fiecare suprafață cilindrică a camei 2 este montat câte un rulment 3. Peste inelele exterioare ale rulmenților 3 se presează câte o bucșă cilindrică 4. Pe suprafața exterioară a bucșelor 4 se sprijină permanent niște sateliți cilindrici 5 de secțiune coroană circulară, așezați radial și echidistant.

Sateliții 5 sunt ghidați de câte doi umeri laterali ai bucșelor 4; în vederea reducerii frecărilor din cuplele cinematice, sateliții 5 pot fi materializați, în anumite condiții geometrice și dinamice, prin rulmenți radiali identici.

Suprafețele cilindrice exterioare ale sateliților 5 se află în contact permanent, atât cu suprafața bucșelor 4, cât și cu o dantură interioară 6 cu profil circular. Dantura 6 este fixată într-o coroană circulară 7, coaxială cu arborele de antrenare 1.

Segmentele dinților 6 care ies din coroana 7 constituie segmentul activ al profilului conjugat sateliților 5.

în alezajul cilindric al sateliților 5 intră, liber, niște bolțuri cilindrice 8 încastrate echidistant pe un cerc imaginar de pe o flanșă circulară 9 solidară și coaxială cu un arbore de ieșire 10, respectiv, coaxială cu arborele de antrenare 1.

Bolțurile 8 au rolul de a prelua deplasarea sateliților 5, în timpul funcționării reductorului și de a o transmite prin flanșa 9 la arborele de ieșire 10. De asemene bolțurile 8 contribuie împreună cu dantura 6, la menținerea contactului permanent al sateliților 5 cu suprafețele cilindrice exterioare ale bucșelor 4 și la păstrarea distanței dintre sateliții 5.

Pe bolțurile 8 se află montate cu ajustaj alunecător, niște bucșe 11 concentrice cu bolțurile 8. Bucșele 11 au rolul de piese de uzură, de a reduce frecările din cuplă și de a servi ca distanțier, prin umărul lor, între sateliții 5 și flanșa 9.

Contactul dintre bucșele 11 și alezajul sateliților 5 se face permanent pe generatoare ale căror poziții se deplasează în timpul funcționării, pe întreaga circumferință a suprafețelor cilindrice în contact. Peste toate bucșele 11 este petrecut un singur inel distanțier d, care menține constantă distanța axială între sateliții 5.

Alezajul cilindric al sateliților 5 împreună cu bolțurile 6 și flanșa 9 constituie elementele unui cuplaj homeocinetic care transformă deplasarea pe traiectorii cicloidale a sateliților 5 în mișcarea de rotație a arborelui 10, în jurul axei longitudinale X-X a reductorului. Arborele de antrenare 1 și arborele de ieșire 10, coaxiale între ele, se sprijină pe lagărele cu rulmenți 12 și 13 și, respectiv, 14. Coroana circulară 7 închide reductorul lateral, iar frontal este închis de niște capace 15, respectiv, 16.

în ipoteza în care coroana 7 este fixă, la rotorul arborelui de antrenare 1 în sensul S, va fi antrenată în mișcare de rotație, cama 2, care, prin intermediul suprafețelor exterioare ale bucșelor 4, va determina, în zona spre care se rotește excentricitatea maximă e, îndepărtarea sateliților 5 de axa de rotație a arborelui 1. Sateliții 5 aflați în contact permanent cu dantura 6 a coroanei 7, vor interacționa, în zona menționată, cu dantura 6.

Forțele N1 din fig. 2,cu care bucșele 6 împing sateliții 5 pe direcția care unește centrul geometric al bucșelor 4 cu centrul geometric al sateliților 5, se descompun în forțele de apăsare normală N2 dintre sateliții 5 și dantura 6 și în

RO 116121 Bl forțele T1 tangențiale la cercul care trece prin centrele sateliților 5 și are centrul în centrul geometric al excentricului camei 2.

Forțele N2 orientate permanent pe linia care unește centrele sateliților 5 cu ale danturii 6, vor presa permanent dinții danturii 6 În locașurile lor din coroana 7 140 favorizând fixarea danturii 6 în coroana 7. Forțele N2 sunt anulate de reacțiunea din dantura 6, iar forțele T1 vor determina deplasarea sateliților 5 în sens invers sensului S de rotire a arborelui 1.

Ansamblul sateliților 5 va descrie în consecință o mișcare planetară caracterizată de rotația sateliților 5 în angrenare cu dantura 6 în jurul axei de simetrie a 145 fiecărui excentric al camei 2, axă care la rândul ei se rotește pe un cerc de rază e în jurul axei arborelui 1.

Profilul danturii 6 este astfel determinat, încât mișcarea sateliților 5 în zona de contact cu dantura 6 să fie, teoretic, o mișcare de rostogolire, astfel, încât alunecarea din zona de contact dintre dantura 6 și sateliții 5, să fie minimă. 150 în zona în care excentricitatea maximă e se îndepărtează de o porțiune a coroanei circulare exterioare ca urmare a rotirii camei 2, sateliții 5 nu mai transmit eforturi la bolțurile 8; în această zonă prin acțiunea conjugată a bolțurilor 8 și a danturii 6, sateliții 5 se apropie de axa de rotație a arborelui 1 și a camei 2, menținându se în contact cu bucșele 4. 155

Pentru a obține raportul maxim de reducere a turației într-o singură treaptă, numărul de sateliți 5 și, respectiv, de dinți ai danturii 6 ai coroanei 7 este astfel ales, încât la o rotație completă a arborelui 1, respectiv, a camei 2, sateliții 5, respectiv, bolțurile 8, să se deplaseze pe cercul care unește centrele sateliților 5, cu un pas al sateliților 5. Rezultă, în final, o turație substanțial redusă a flanșei 9 antrenată de bol- 16O țurile 8,respectiv, a arborelui 10 solidar cu flanșa 9. Rotația arborelui 10 va fi de sens invers sensului 5 al rotației arborelui de antrenare 1, iar rata reducerii turațiilor va fi egală cu numărul sateliților 5.

în ipoteza, în care arborele 10, respectiv, flanșa 9 și bolțurile 8 sunt fixe, la rotirea arborelui de antrenare 1 va fi rotită cama 2, ale cărei suprafețe în zona excen- 165 tricității maxime e vor îndepărta sateliții 5, de axa de rotație a arborelui 1.

Sateliții 5 limitați în deplasarea lor de bolțurile fixe 8 vor interacționa cu dantura interioară 6 a coroanei 7. Ca rezultat al interacțiunii dintre sateliții 5 și bolțurile fixe 8, respectiv, dintre sateliții 5 și dantura 6, coroana 7 împreună cu dantura 6 se va roti în același sens cu arborele de antrenare 1. La o rotație completă a arborelui 1, 170 respectiv, a camei 2, coroana 7 se deplasează cu un pas al sateliților 5. Deci, turația coroanei 7 va fi redusă față de turația arborelui 1 și va avea sensul S.

Reductorul funcționează, în acest caz, ca un reductor simplu. Momentul motor este transmis de către coroana circulară 7 către utilajul sau mașina acționată prin intermediul unei transmisii oarecare. 175 în ipoteza, în care arborele 1, arborele 10 și coroana 7 sunt mobile, iar arborele 1 și 10 primesc momente active de la surse diferite, reductorul devine diferențial, iar turația rezultată, respectiv, momentul rezultat, se preiau de la coroana 7 pentru a fi transmise unei mașini sau unui utilaj.

Claims (2)

1. Reductor planetar cu sateliți cilindrici, constituit dintr-o camă cilindrică-circulară, solidară cu un arbore de antrenare și având două suprafețe excentrice decalate cu 180°, caracterizat prin aceea că, în scopul simplificării și ameliorării din punct de vedere cinematic, dinamic și tehnologic a unui reductor de turații, în condițiile obținerii unui raport de transmitere ridicat într-o singură treaptă, s-a optimizat profilul pieselor în angrenare adoptându-se forma exclusivă de cilindru circular drept și neted pentru toate piesele care participă la angrenare, respectiv, cilindru drept cu secțiune coroană circulară pentru niște sateliți (5] dispuși radial pe circumferința camei (2) și a căror suprafață exterioară se află în contact de angrenare cu o dantură conjugată cilindrică circulară interioară (6) montată într-o coroană circulară (7), iar ca separator și element de transmisie a turației, utilizează un cuplaj homeocinetic prevăzut cu niște bolțuri (8) echidistante, care intră liber, în alezajul sateliților (5) cu care se află-prin intermediul unor bucșe de uzură (11)- în contact permanent, pe generatoare, astfel, încât la rotirea camei (2) solidară cu arborele de antrenare (1), sateliții (5) interacționează cu dantura fixă (6) și în urma efectului de pană, se deplasează în sens invers turației arborelui (1) antrenând în mișcare de rotație bolțurile (8) cu flanșa (9), respectiv, un arbore de ieșire (10) solidar cu flanșa (9), iar arborele (10) datorită faptului că, la o rotație completă a camei (2) ansamblul sateliților (5) se deplasează cu un pas, va avea o turație mult redusă față de arborele de antrenare (1).

2. Reductor planetar cu sateliți cilindrici, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, în scopul reducerii frecării din cuplele cinematice, sateliții (5) pot fi constituiți în anumite condiții, din rulmenți radiali de uz general.