RU127422U1

RU127422U1 - TOOTH-ROLL TRANSMISSION

Info

Publication number: RU127422U1
Application number: RU2012155500/11U
Authority: RU
Inventors: Валерий Петрович Вигаев
Original assignee: Валерий Петрович Вигаев; Михов Александр Петрович
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-04-27

Abstract

1. Зубчато-роликовая передача, содержащая снабженное зубьями ведомое колесо, профиль каждого из которых соответствует циклоидальной или близкой к циклоидальной кривой, и зацепленное с ним ведущее колесо, снабженное роликами, установленными по его ободу с обеспечением возможности вращения вокруг своих продольных осей, отличающаяся тем, что внутри каждого из зубьев ведомого колеса со стороны зацепления заподлицо размещен упругий элемент с обеспечением возможности касания его внешней поверхности с соответствующим роликом в момент начала зацепления с этим роликом.2. Зубчато-роликовая передача по п.1, отличающаяся тем, что упругий элемент выполнен в виде вставки из упругого материала.3. Зубчато-роликовая передача по п.2, отличающаяся тем, что вставка из упругого материала армирована на своей внешней стороне упрочняющим слоем.4. Зубчато-роликовая передача по п.1, отличающаяся тем, что упругий элемент выполнен в виде подпружиненной изогнутой пластины, закрепленной одним концом на поворотной оси.5. Зубчато-роликовая передача по п.1, отличающаяся тем, что упругий элемент выполнен в виде подпружиненного изогнутого швеллера, закрепленного свободным концом на поворотной оси.1. A gear-roller gear comprising a driven wheel equipped with teeth, the profile of each of which corresponds to a cycloidal or close to a cycloidal curve, and a drive wheel engaged with it, equipped with rollers mounted along its rim to allow rotation around its longitudinal axes, characterized in that inside each of the teeth of the driven wheel from the gearing side flush placed elastic element with the possibility of touching its outer surface with the corresponding roller at the time engagement with this rolikom.2. Gear-roller transmission according to claim 1, characterized in that the elastic element is made in the form of an insert of elastic material. Gear-roller transmission according to claim 2, characterized in that the insert of elastic material is reinforced on its outer side with a reinforcing layer. 4. The gear-roller transmission according to claim 1, characterized in that the elastic element is made in the form of a spring-loaded curved plate fixed at one end to a rotary axis. The gear-roller transmission according to claim 1, characterized in that the elastic element is made in the form of a spring-loaded curved channel, fixed with a free end on the rotary axis.

Description

Полезная модель относится к области энергетики и может использоваться в редукторах преимущественно для энергетических установок, например, ветроэлектрических.The utility model relates to the field of energy and can be used in gearboxes mainly for power plants, for example, wind power.

Известна, например, зубчато-роликовая передача, выполненная в виде торцевого цевочного редуктора, в котором трение между зубьями заменено на трение качения за счет выполнения на одном из колес зубьев в виде цевок, закрепленных на венце внутреннего колеса и свободно вращающимися относительно своих продольных осей (RU 84488 U1, 2009). В такой передаче уменьшены потери на трение. Однако внешнее колесо в такой передаче сложно в изготовлении, поскольку требует реализации повышенных требований по прочности. Зацепление осуществляется не плавно, не устранена возможность действия ударных нагрузок. Поэтому эксплуатационная эффективность такой передачи недостаточна.Known, for example, a gear-roller gear, made in the form of an end pin gear, in which the friction between the teeth is replaced by rolling friction due to the execution on one of the wheels of the teeth in the form of pins fixed on the crown of the inner wheel and freely rotating relative to their longitudinal axes ( RU 84488 U1, 2009). In such a transmission, friction losses are reduced. However, the outer wheel in such a transmission is difficult to manufacture, since it requires the implementation of increased strength requirements. The engagement is not smooth, the possibility of impact loads is not eliminated. Therefore, the operational efficiency of such a transfer is insufficient.

Известны и другие зубчато-роликовые передачи, например, в виде получивших распространение планетарных цевочных передач (SU 1551897 А1, 1990; RU 23477 U1, 2002; RU 2285163 С1, 2006; RU 2327917 C1, 2008; US 3977275 А1, 1976; WO 03/019041 А1, 2003).Other gear-roller gears are also known, for example, in the form of planetary sprocket gears (SU 1551897 A1, 1990; RU 23477 U1, 2002; RU 2285163 C1, 2006; RU 2327917 C1, 2008; US 3977275 A1, 1976; WO 03 / 019041 A1, 2003).

Такие передачи также недостаточно эффективны в эксплуатации по тем же причинам. Кроме того, их функциональное назначение ограничено особенностями конструкции, связанными с планетарным характером выполнения ведущих и ведомых колес.Such transmissions are also not efficient enough for the same reasons. In addition, their functional purpose is limited by design features associated with the planetary nature of the drive and driven wheels.

Из известных устройств наиболее близкой к предложенному является зубчато-роликовая передача, содержащая снабженное зубьями ведомое колесо, профиль каждого из которых соответствует циклоидальной или близкой к циклоидальной кривой, и зацепленное с ним ведущее колесо, снабженное роликами, установленными по его ободу с обеспечением возможности вращения вокруг своих продольных осей (RU 2062924 С1, 1996). В этой передаче зубчатая часть имеет один или два смещенных на полшага зацепления зубьев ряда, а роликовая часть имеет один или два ряда смещенных на полшага зацепления роликовых элементов.Of the known devices, the closest to the proposed one is a gear-roller transmission containing a driven wheel equipped with teeth, the profile of each of which corresponds to a cycloidal or close to a cycloidal curve, and a drive wheel engaged with it, equipped with rollers mounted along its rim to allow rotation around their longitudinal axes (RU 2062924 C1, 1996). In this transmission, the gear part has one or two rows of gear teeth displaced by half an engagement step, and the roller part has one or two rows of roller elements displaced by an engagement step half.

В этой зубчато-роликовой передаче в определенной мере обеспечивается снижение износа и энергетических потерь. Однако в ней не обеспечивается плавность передачи от ведущего колеса. При эксплуатации передачи возникают ударные нагрузки при вхождении роликов в зацепление с зубьями, что снижает ее надежность и долговечность. Для уменьшения износа в этом устройстве требуется упрочнение всех поверхностей зубьев, что удорожает его для потребителя. Выполнение зубьев в нем требует прецизионной точности при изготовлении, что также удорожает устройство для потребителя. Все это в целом не позволяет обеспечить высокую эксплуатационную эффективность зубчато-роликовой передачи.In this gear-roller transmission, to a certain extent, reduction of wear and energy losses is provided. However, it does not provide smooth transmission from the drive wheel. During operation of the transmission, shock loads occur when the rollers engage with the teeth, which reduces its reliability and durability. To reduce wear in this device, hardening of all tooth surfaces is required, which makes it more expensive for the consumer. The implementation of the teeth in it requires precision accuracy in the manufacture, which also increases the cost of the device for the consumer. All this as a whole does not allow to ensure high operational efficiency of the gear-roller transmission.

Задачей, решаемой полезной моделью, является создание зубчато-роликовой передачи, лишенной недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в повышении эксплуатационной эффективности зубчато-роликовой передачи.The problem solved by the utility model is the creation of a gear-roller transmission devoid of the disadvantages of the prototype. The technical result provided by the utility model is to increase the operational efficiency of the gear-roller transmission.

Это достигается тем, что в зубчато-роликовой передаче, содержащей снабженное зубьями ведомое колесо, профиль каждого из которых соответствует циклоидальной или близкой к циклоидальной кривой, и зацепленное с ним ведущее колесо, содержащее ролики, установленные по его ободу с обеспечением возможности вращения вокруг своих продольных осей, внутри каждого из зубьев ведомого колеса со стороны зацепления заподлицо размещен упругий элемент с обеспечением возможности касания его внешней поверхности с соответствующим роликом в момент начала зацепления с этим роликом. Упругий элемент может быть выполнен в виде вставки из упругого материала, которая может быть армирована на своей внешней стороне упрочняющим слоем. Упругий элемент может быть выполнен в виде подпружиненной изогнутой пластины, закрепленной одним концом на поворотной оси, или в виде подпружиненного изогнутого швеллера, закрепленного свободным концом на поворотной оси.This is achieved by the fact that in a gear-roller transmission containing a driven wheel equipped with teeth, the profile of each of which corresponds to a cycloidal or close to a cycloidal curve, and a drive wheel engaged with it, containing rollers mounted along its rim to allow rotation around its longitudinal axes, inside each of the teeth of the driven wheel, on the gearing side, an elastic element is flush-mounted with the possibility of touching its outer surface with a corresponding roller at the moment of start gearing with this roller. The elastic element can be made in the form of an insert of elastic material, which can be reinforced on its outer side with a reinforcing layer. The elastic element can be made in the form of a spring-loaded curved plate fixed at one end on the rotary axis, or in the form of a spring-loaded curved channel, fixed at its free end on the rotary axis.

Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.The specified technical result is provided by the totality of essential features.

На фиг.1 показана схема зацепления колес. Фиг.2 иллюстрирует размещение упругого элемента в виде вставки из упругого материала в зубце ведомого колеса. Фиг.3 иллюстрирует размещение упругого элемента в виде изогнутого швеллера в зубце ведомого колеса. На фиг.4 показан внешний вид упругого элемента в виде изогнутого швеллера.Figure 1 shows the gearing of the wheels. Figure 2 illustrates the placement of the elastic element in the form of an insert of elastic material in the tooth of the driven wheel. Figure 3 illustrates the placement of the elastic element in the form of a curved channel in the tooth of the driven wheel. Figure 4 shows the appearance of the elastic element in the form of a curved channel.

Зубчато-роликовая передача содержит ведомое колесо 1 с зубьями 2. Профиль зубьев соответствует циклоидальной или близкой к циклоидальной кривой, в том числе он может быть выполнен по эквидистанте к эпи- или гипоциклоиде. С ведомым колесом 1 зацеплено ведущее колесо 3, элементы зацепления в котором выполнены в виде роликов 4, установленных, например, в подшипниках по его ободу с обеспечением возможности вращения вокруг своих продольных осей (фиг.1). Внутри каждого из зубьев 2 ведомого колеса 1 со стороны зацепления заподлицо размещен упругий элемент с обеспечением возможности касания его внешней (рабочей) поверхности с соответствующим роликом 4 в момент зацепления с этим роликом 4. Такой упругий элемент может быть выполнен, например, в виде вставки 5 из упругого материала, например, из резины (фиг.2). Вставка 5 может быть армирована на своей внешней стороне упрочняющим слоем, например, из закаленной стали. Упругий элемент может быть выполнен в виде подпружиненной изогнутой пластины, преимущественно металлической, закрепленной одним концом на поворотной оси (на чертежах не показано). Он может быть выполнен в виде подпружиненного посредством пружины 6 швеллера 7, например, П-образной формы, закрепленного свободным концом на поворотной оси (фиг.3, фиг.4). Форма внешней (рабочей) поверхности упругого элемента может быть выполнена преимущественно с обеспечением возможности вкатывания соответствующего ролика 4 по касательной. Между поверхностью зубьев 2, противоположной поверхности вкатывания, и вкатывающимся роликом 4 может быть преимущественно выполнен зазор 0,5-1 мм.The gear-roller transmission contains a driven wheel 1 with teeth 2. The profile of the teeth corresponds to a cycloidal or close to a cycloidal curve, including it can be made equidistant to an epi- or hypocycloid. With the driven wheel 1, the drive wheel 3 is engaged, the engagement elements in which are made in the form of rollers 4 mounted, for example, in bearings along its rim, allowing rotation around their longitudinal axes (Fig. 1). An elastic element is flush-mounted inside each of the teeth 2 of the driven wheel 1 on the gearing side so that its external (working) surface can touch the corresponding roller 4 at the moment of engagement with this roller 4. Such an elastic element can be made, for example, in the form of an insert 5 from an elastic material, for example, from rubber (figure 2). The insert 5 can be reinforced on its outer side with a reinforcing layer, for example, of hardened steel. The elastic element can be made in the form of a spring-loaded curved plate, mainly metal, fixed at one end on a rotary axis (not shown in the drawings). It can be made in the form of a channel 6, spring-loaded by means of a spring 6, for example, in a U-shape, fixed with a free end on a rotary axis (Fig. 3, Fig. 4). The shape of the outer (working) surface of the elastic element can be made mainly with the possibility of rolling the corresponding roller 4 tangentially. Between the surface of the teeth 2, opposite the rolling surface, and the rolling roller 4, a gap of 0.5-1 mm can advantageously be made.

Зубчато-роликовая передача функционирует следующим образом. При вращении ведущего колеса 3 ролики 4 плавно вкатываются между зубьями 2 ведомого колеса 1, которое в результате зубчато-роликового зацепления также начинает вращаться. При этом за счет действия упругого элемента снижается вероятность ударного характера зацепления. Поскольку нагрузка передается от роликов 4 только на поверхности вкатывания зубьев 2, то нет необходимости при изготовлении ведомого колеса 1 упрочнять другие его поверхности, при этом не требуется также соблюдения прецизионных точностей при изготовлении. Это удешевляет устройство для потребителя. Выполнение зацепления на основе свободно вращающихся роликов 4 позволяет снизить потери на трение и повысить КПД передачи. За счет примененной конструкции зацепления, использующей упругий элемент и ролики 4, снижается износ поверхности зубьев 2, повышается плавность хода, обеспечивается отсутствие вибраций, снижается уровень шума. Поскольку в зубчато-роликовой передаче соотношение диаметров ведущего 3 и ведомого 1 колес может выбираться в широком диапазоне и практически неограниченно, соотношение их угловых скоростей может значительно варьироваться. При выполнении внешних поверхностей упругих элементов и соответствующих противоположных поверхностей зубьев 2 симметричными, возможно осуществление реверса направления вращения колес 1 и 3. Конструкция передачи также снижает вероятность заклинивания при нарушении юстировки взаимного расположения колес 1 и 3. Ее передаточное отношение может варьироваться в широких пределах от 1 до 100 при КПД 0,75-0,97. Все это повышает эксплуатационную эффективность устройства.The gear-roller transmission operates as follows. When the drive wheel 3 rotates, the rollers 4 smoothly roll between the teeth 2 of the driven wheel 1, which also starts to rotate as a result of the gear-roller engagement. In this case, due to the action of the elastic element, the probability of the impact nature of the engagement decreases. Since the load is transferred from the rollers 4 only on the tooth-roll-in surface 2, there is no need to harden its other surfaces during the manufacture of the driven wheel 1, and precision precision during manufacturing is also not required. This makes the device cheaper for the consumer. Performing gearing on the basis of freely rotating rollers 4 can reduce friction losses and increase transmission efficiency. Due to the applied meshing design using an elastic element and rollers 4, the wear of the surface of the teeth 2 is reduced, the ride is improved, the absence of vibrations is ensured, and the noise level is reduced. Since in the gear-roller transmission the ratio of the diameters of the driving 3 and driven 1 wheels can be selected in a wide range and almost unlimited, the ratio of their angular velocities can vary significantly. When the outer surfaces of the elastic elements and the corresponding opposite surfaces of the teeth 2 are symmetrical, it is possible to reverse the direction of rotation of the wheels 1 and 3. The transmission design also reduces the likelihood of jamming in case of misalignment of the relative position of the wheels 1 and 3. Its gear ratio can vary widely from 1 up to 100 with an efficiency of 0.75-0.97. All this increases the operational efficiency of the device.

Пример реализации. Зубчато-роликовая передача выполнена на основе ведомого колеса 1 с тремя зубьями и ведущего колеса 3 с 15 роликами. Коэффициент передачи составил 5:1. В качестве упругого элемента применен П-образный швеллер с цилиндрической пружиной сжатия. КПД составил 0,95.Implementation example. The gear-roller transmission is made on the basis of a driven wheel 1 with three teeth and a driving wheel 3 with 15 rollers. The transmission ratio was 5: 1. A U-shaped channel with a cylindrical compression spring is used as an elastic element. The efficiency was 0.95.

Зубчато-роликовая передача, выполненная в соответствии с полезной моделью, обладает более высокой эксплуатационной эффективностью по сравнению с аналогичными известными.The gear-roller gear, made in accordance with the utility model, has higher operational efficiency compared to similar known ones.

Claims

1. A gear-roller gear comprising a driven wheel equipped with teeth, the profile of each of which corresponds to a cycloidal or close to a cycloidal curve, and a drive wheel engaged with it, equipped with rollers mounted along its rim to allow rotation around its longitudinal axes, characterized in that inside each of the teeth of the driven wheel from the gearing side flush placed elastic element with the possibility of touching its outer surface with the corresponding roller at the time engagement with the roller.

2. The gear-roller transmission according to claim 1, characterized in that the elastic element is made in the form of an insert of elastic material.

3. The gear-roller transmission according to claim 2, characterized in that the insert of elastic material is reinforced on its outer side with a reinforcing layer.

4. The gear-roller transmission according to claim 1, characterized in that the elastic element is made in the form of a spring-loaded curved plate fixed at one end on a rotary axis.

5. The gear-roller transmission according to claim 1, characterized in that the elastic element is made in the form of a spring-loaded curved channel, fixed with a free end on the rotary axis.