RU145387U1

RU145387U1 - INFLUENCE PLANETARY TRANSMISSION

Info

Publication number: RU145387U1
Application number: RU2013150573/11U
Authority: RU
Inventors: Глеб Юрьевич Волков; Дмитрий Алексеевич Курасов
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2014-09-20

Abstract

1. Безводильная планетарная передача, содержащая опорное центральное колесо с наружными зубьями, выполненное с двумя венцами, разнесёнными друг относительно друга в осевом направлении, ведомое центральное колесо с наружными зубьями, расположенное между этими венцами, основные сателлиты, которые находятся во внешнем зацеплении с ведомым и опорным центральными колесами, и дополнительные сателлиты, каждый из которых взаимодействует с двумя соседними основными сателлитами, а также плавающее кольцо с внутренней цилиндрической рабочей поверхностью, взаимодействующее с наружными цилиндрическими рабочими поверхностями основных сателлитов, отличающаяся тем, что плавающее кольцо с внутренней цилиндрической рабочей поверхностью выполняет функцию центрального ведущего колеса безводильной планетарной передачи, приводя в движение основные сателлиты за счет сил трения.2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что разность чисел зубьев венцов ведомого и опорного центральных колёс равна числу основных сателлитов.1. A gearless planetary gear comprising a supporting central wheel with external teeth made with two crowns axially spaced relative to each other, a driven central wheel with external teeth located between these crowns, main satellites which are in external engagement with the driven and supporting central wheels, and additional satellites, each of which interacts with two adjacent main satellites, as well as a floating ring with an inner cylindrical working surface rhnostyu cooperating with the outer cylindrical working surfaces of the main satellite, characterized in that the floating ring with an inner cylindrical working surface performs the function of the central drive wheel bezvodilnye planetary gear driving the main satellites due treniya.2 forces. The transmission according to claim 1, characterized in that the difference in the number of teeth of the crowns of the driven and supporting central wheels is equal to the number of main satellites.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к механическим передачам. Она может найти применение в приводах, для которых необходимо минимизировать «кольцевые» габариты редуктора, расположенного вокруг тяжело нагруженного выходного вала.The utility model relates to mechanical engineering, namely to mechanical gears. It can find application in drives for which it is necessary to minimize the “ring” dimensions of the gearbox located around the heavily loaded output shaft.

В машиностроении широко применяется планетарная передача Джемса [например Д.Н. Решетов. Детали машин. Учебник для ВУЗов, издание 3-е. М.; «Машиностроение» 1975. Рис. 164 на с. 391], содержащая два центральных зубчатых колеса, взаимодействующие с ними сателлиты и водило. Недостатком такой передачи применительно к редуктору, расположенному вокруг тяжело нагруженного вала, является наличие водила, которое требует использования подшипников, расположенных внутри сателлитов. В этих условиях диаметры сателлитов не могут быть уменьшены до желаемых размеров, поэтому возможности снижения «кольцевых» габаритов передачи ограниченны. С технологической точки зрения недостатки данной передачи состоят в том, что она содержит детали сложные в изготовлении: водило и зубчатое колесо с внутренними зубьями, которые труднее изготовить, чем наружные. Кроме того наличие большого количества подшипников качения внутри сателлитов удорожает редуктор.In mechanical engineering, James’s planetary gear is widely used [for example, D.N. Reshetov. Machine parts. Textbook for High Schools, 3rd edition. M .; "Engineering" 1975. Fig. 164 p. 391], containing two central gears, interacting satellites and a carrier. The disadvantage of this transmission in relation to the gearbox, located around a heavily loaded shaft, is the presence of a carrier, which requires the use of bearings located inside the satellites. Under these conditions, the diameters of the satellites cannot be reduced to the desired dimensions, so the possibilities of reducing the “ring” dimensions of the transmission are limited. From a technological point of view, the disadvantages of this transmission are that it contains parts difficult to manufacture: a carrier and a gear wheel with internal teeth, which are more difficult to manufacture than external ones. In addition, the presence of a large number of rolling bearings inside the satellites makes the gearbox more expensive.

Известна безводильная планетарная передача [WO 92/05372 F16H 1/28, 1/46 (или EP 91/01825)], содержащая три центральных зубчатых колеса и взаимодействующие с ними сателлиты. Одно из центральных колес является ведущим, другое - ведомым, а третье опорным, т.е. связано с корпусом передачи. Ведомое и опорное колеса выполнены с наружными зубьями, причем, ведомое колесо расположено между двух венцов опорного колеса. Сателлиты выполнены с наружными зубьями и имеют ширину, которая равна сумме ширин опорного и ведомого центральных колес. Зубчатые венцы сателлитов, предназначенные для взаимодействия с ведомым и опорным колесами, имеют разное число зубьев. Ведущее центральное колесо имеет внутренние зубья, которые находятся в зацеплении с центральной частью зубчатых венцов сателлитов, а также внешние зубья, взаимодействующие с зубчатым ремнем, входящем в окна, выполненные в корпусе.A non-drive planetary gear is known [WO 92/05372 F16H 1/28, 1/46 (or EP 91/01825)], comprising three central gears and satellites interacting with them. One of the central wheels is driving, the other is driven, and the third is supporting, i.e. connected to the transmission housing. The driven and supporting wheels are made with external teeth, moreover, the driven wheel is located between the two rims of the supporting wheel. Satellites are made with external teeth and have a width that is equal to the sum of the widths of the supporting and driven central wheels. The gear crowns of the satellites, designed to interact with the driven and supporting wheels, have a different number of teeth. The driving Central wheel has internal teeth, which are engaged with the Central part of the gear rims of the satellites, as well as external teeth, interacting with the toothed belt included in the windows made in the housing.

Недостатками такой передачи являются сложность изготовления внутренних зубьев центрального ведущего колеса и увеличенные потери на трение во внутреннем зацеплении, обусловленные тем, что это зацепление нагружено не только моментом на входном колесе, но воспринимает значительные по величине радиальные реакции, возникающие в двух силовых внешних зацеплениях.The disadvantages of such a transmission are the difficulty in manufacturing the internal teeth of the central drive wheel and the increased friction losses in the internal gear due to the fact that this gear is loaded not only by the moment at the input wheel, but also perceives significant radial reactions that occur in two external power gears.

Наиболее близка предлагаемой по конструкции [RU 2442045 F16H 1/28, 1/46] - прототип, безводильная планетарная передача. Она содержит ведущее, ведомое и опорное центральные колеса с наружными зубьями, основные сателлиты, которые находятся во внешнем зацеплении с ведомым и опорным центральными колесами, дополнительные сателлиты, находящиеся в зацеплении с ведущим центральным колесом и основными сателлитами, а также плавающие кольца с гладкой внутренней рабочей поверхностью, взаимодействующие с основными сателлитами. Опорное центральное колесо выполнено с двумя венцами, разнесенными друг относительно друга в осевом направлении, а зубчатые венцы ведомого и ведущего центральных колес расположены между ними. В наиболее простом конструктивном варианте этой передачи, все венцы основных сателлитов имеют одинаковое число зубьев.The closest to the proposed design [RU 2442045 F16H 1/28, 1/46] - prototype, planetless gearless. It contains the driving, driven and supporting central wheels with external teeth, the main satellites, which are in external gearing with the driven and supporting central wheels, additional satellites, which are meshed with the driving central wheel and the main satellites, as well as floating rings with a smooth inner working surface interacting with the main satellites. The supporting Central wheel is made with two crowns spaced relative to each other in the axial direction, and the gear crowns of the driven and driving Central wheels are located between them. In the simplest constructive version of this transmission, all the crowns of the main satellites have the same number of teeth.

Недостатками этой передачи являются сложность ее конструкции и отсутствие симметрии приложения сил к сателлитам.The disadvantages of this transmission are the complexity of its design and the lack of symmetry of the application of forces to the satellites.

Технической задачей полезной модели, является создание безводильной планетарной передачи, простой по конструкции и не имеющей нетехнологичных деталей.The technical task of the utility model is the creation of a planetless gearless drive, simple in design and lacking low-tech details.

Технический результат состоит в упрощении конструкции передачи за счет выполнения устройства симметричным и устранения зубчатого ведущего колеса. При этом все детали устройства являются технологичными, среди них нет водила и зубчатых колес с внутренними зубьями.The technical result consists in simplifying the design of the transmission by making the device symmetrical and eliminating the gear drive wheel. Moreover, all the details of the device are technological, among them there is no carrier and gears with internal teeth.

Технический результат достигается тем, что в безводильной планетарной передаче, содержащей опорное центральное колесо с наружными зубьями, выполненное с двумя венцами, разнесенными друг относительно друга в осевом направлении, ведомое центральное колесо с наружными зубьями, расположенное между этими венцами, основные сателлиты, которые находятся во внешнем зацеплении с ведомым и опорным центральными колесами, и дополнительные сателлиты, каждый из которых взаимодействует с двумя соседними основными сателлитами, а также плавающее кольцо с внутренней цилиндрической рабочей поверхностью, взаимодействующее с наружными цилиндрическими рабочими поверхностями основных сателлитов, плавающее кольцо с внутренней цилиндрической рабочей поверхностью выполняет функцию центрального ведущего колеса безводильной планетарной передачи, приводя в движение основные сателлиты за счет сил трения.The technical result is achieved by the fact that in a non-drive planetary gear comprising a supporting central wheel with external teeth made with two crowns axially spaced relative to each other, a driven central wheel with external teeth located between these crowns, the main satellites that are in external gearing with driven and supporting central wheels, and additional satellites, each of which interacts with two adjacent main satellites, as well as a floating ring A center with an inner cylindrical working surface, interacting with the outer cylindrical working surfaces of the main satellites, a floating ring with an inner cylindrical working surface acts as the central driving wheel of the planetless gearless drive, setting the main satellites in motion due to friction forces.

Радиальные реакций, возникающие в двух силовых зацеплениях основного сателлита с ведомыми и опорными центральными колесами, уравновешены нормальной реакцией в контакте основных сателлитов с плавающим кольцом. Величины этой нормальной реакции достаточно для обеспеченья сил трения, приводящих передачу в движение. Таким образом, плавающее кольцо выполняет функцию центрального ведущего колеса, поэтому необходимость присутствия в передаче зубчатого ведущего центрального колеса исчезает. Отсутствие взаимодействия дополнительных сателлитов с ведущим колесом позволяет сделать передачу симметричной. Таким образом, конструкция передачи упрощается по сравнению с прототипом.Radial reactions that occur in two power links of the main satellite with the driven and supporting central wheels are balanced by the normal reaction in the contact of the main satellites with the floating ring. The magnitude of this normal reaction is sufficient to provide the friction forces that cause the transmission to move. Thus, the floating ring acts as a central drive wheel, so the need for the presence of a gear driven central wheel in the transmission disappears. The lack of interaction of additional satellites with the drive wheel allows you to make the transmission symmetrical. Thus, the design of the transmission is simplified compared with the prototype.

Максимальное количество основных сателлитов в передаче равно разности чисел зубьев венцов ведомого и опорного центральных колес. Именно этот вариант конструкции является предпочтительным, хотя число сателлитов может быть и меньше максимального.The maximum number of main satellites in the transmission is equal to the difference in the number of teeth of the crowns of the driven and supporting central wheels. It is this design option that is preferred, although the number of satellites may be less than the maximum.

Пример реализации предлагаемой передачи иллюстрируются чертежами, где на фиг. 1 показана конструкция безводильной планетарной передачи в осевом разрезе, на фиг. 2 - в разрезе, перпендикулярном главной оси.An example implementation of the proposed transmission is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows an axial sectional view of a non-drive planetary gear assembly; FIG. 2 - in a section perpendicular to the main axis.

Безводильная планетарная передача, показанная на фиг. 1 и 2, содержит стойку 1, опорное центральное колесо 2 с наружными зубьями (число зубьев Z₂), конструктивно выполненное в виде двух венцов, разнесенных друг относительно друга в осевом направлении и жестко закрепленных на стойке 1 при помощи болтов 3. Ведомое центральное колесо 4 с наружными зубьями (Z₄) расположено между венцами опорного колеса 2. Основные сателлиты 5 (число зубьев Z₅, диаметр цилиндрической поверхности d₅), находятся во внешнем зацеплении с ведомым 4 и опорным 2 центральными колесами. Дополнительные сателлиты 6 (число зубьев Z₆) разделяют основные сателлиты 5 и удерживают их на заданном расстоянии друг от друга. Каждый из дополнительных сателлитов 6 взаимодействует с двумя соседними основными сателлитами 5. Плавающее кольцо 7 с внутренней цилиндрической рабочей поверхностью (диаметр по рабочей поверхности d₇) взаимодействует с наружными цилиндрическими рабочими поверхностями основных сателлитов 5. Плавающее кольцо 7 является ведущим звеном передачи, на внешней его поверхности выполнены ручьи для ремня, приводящего это кольцо в движение.The gearless planetary gear shown in FIG. 1 and 2, comprises a strut 1, a supporting central wheel 2 with external teeth (the number of teeth Z ₂ ), structurally made in the form of two crowns axially spaced relative to each other and rigidly fixed to the strut 1 by means of bolts 3. The driven central wheel 4 with external teeth (Z ₄ ) is located between the rims of the support wheel 2. The main satellites 5 (the number of teeth Z ₅ , the diameter of the cylindrical surface d ₅ ) are in external engagement with the driven 4 and supporting 2 central wheels. Additional satellites 6 (number of teeth Z ₆ ) separate the main satellites 5 and hold them at a predetermined distance from each other. Each of the additional satellites 6 interacts with two adjacent main satellites 5. The floating ring 7 with the inner cylindrical working surface (diameter along the working surface d ₇ ) interacts with the outer cylindrical working surfaces of the main satellites 5. The floating ring 7 is the drive link on its outer the surface is made brooks for the belt, driving this ring in motion.

Передача работает следующим образом. Плавающее кольцо 7 посредством сил' трения вращает основные сателлиты 5, которые обкатываются по венцам опорного центрального колеса 2 и передают движение на ведомое центральное колесо 4. Оси сателлитов (мнимое водило) совершают вращательное движение вокруг главной оси передачи.The transfer works as follows. The floating ring 7, by means of friction forces, rotates the main satellites 5, which run around the rims of the supporting central wheel 2 and transmit the movement to the driven central wheel 4. The axis of the satellites (imaginary carrier) rotate around the main transmission axis.

Передаточное отношение i₇-_4o2 от плавающего колеса 7 к ведомому центральному колесу 4 вычисляется по формуле:The gear ratio i ₇ - _4o2 from the floating wheel 7 to the driven Central wheel 4 is calculated by the formula:

i₇-_4o2=(1+(Z₂·d₅)/(Z₅·d₇))/(1-Z₂/Z₄).i ₇ - _4o2 = (1+ (Z ₂ · d ₅ ) / (Z ₅ · d ₇ )) / (1-Z ₂ / Z ₄ ).

На фиг. 1 и 2 изображена безводильная передача, имеющая числа зубьев центральных колес: Z₂=170, Z₄=180, венцов сателлитов: Z₅=42, Z₆=26, диаметры цилиндрических рабочих поверхностей: d₅=35 мм, d₇=245 мм. Ее передаточное отношение:In FIG. Figures 1 and 2 show a non-drive gear with the number of teeth of the central wheels: Z ₂ = 170, Z ₄ = 180, satellite crowns: Z ₅ = 42, Z ₆ = 26, the diameters of the cylindrical working surfaces: d ₅ = 35 mm, d ₇ = 245 mm. Its gear ratio:

i₇-_4o2=(1+(170·42)/(35·245))/(1-170/180)=32,9.i ₇ - _4o2 = (1+ (170 · 42) / (35 · 245)) / (1-170 / 180) = 32.9.

Между силами реакции, возникающими в кинематических парах передачи, существуют следующие соотношения.Between the reaction forces arising in the kinematic pairs of transmission, the following relationships exist.

Примем величину тангенциальной силы на ведущем плавающем кольце за единицу: F_t7=1H. Момент на колесе 7: T₇=F_t7·d₇/2=1·245/2=122 Н·мм.We take the value of the tangential force on the leading floating ring per unit: F _t7 = 1H. The moment on the wheel 7: T ₇ = F _t7 · d _7/2 = 1 × 245/2 = 122 N-mm.

Момент на ведомом центральном колесе 4:Center Slave 4 Torque:

T₄=T₇·i_7-4o2=122·32,9=4014 Н·мм.T ₄ = T ₇ · i _7-4o2 = 122 · 32.9 = 4014 N · mm.

Из уравнения равновесия моментов, найдем момент T₂ на центральном опорном колесе: T₂=T₄-T₇=4014-122=3892 Н·мм.From the equation of equilibrium of moments, we find the moment T ₂ on the Central support wheel: T ₂ = T ₄ -T ₇ = 4014-122 = 3892 N · mm

Тангенциальные силы на силовых центральных колесах 2 и 4: Tangential forces on power central wheels 2 and 4:

F_t4=2·T₄/d₄=2·4014/180=44,6 Н; F_t2=2·Т₂/d₂=2·3892/170=45,7 Н.F _t4 = 2 · T ₄ / d ₄ = 2 · 4014/180 = 44.6 N; F _t2 = 2 · T ₂ / d ₂ = 2 · 3892/170 = 45.7 N.

Соответствующие радиальные реакции:Relevant radial reactions:

F_r4=F_t4-tgα_ω4=44,6tg25°=20,8 Н; F_r2=F_t2·tgα_ω2=45,7·tg35°=32 Н,F _r4 = F _t4 -tgα _ω4 = 44.6tg25 ° = 20.8 N; F _r2 = F _t2 · tgα _ω2 = 45.7 · tg35 ° = 32 N,

где: α_ω2 и α_ω4 - углы зацепления.where: α _ω2 and α _ω4 are the angles of engagement.

Нормальная реакция во фрикционной кинематической паре звеньев 5-7: F_r7=F_t4+F_t2=20,8+32=52,8 Н.The normal reaction in the friction kinematic pair of links 5-7: F _r7 = F _t4 + F _t2 = 20.8 + 32 = 52.8 N.

Коэффициент тяги, определяемый отношением тангенциальной силы к радиальной силе на ведущем кольце составляет: f_т=F_t7/F_r7=1 / 52,8=0,019.The thrust coefficient, determined by the ratio of the tangential force to the radial force on the drive ring is: f _t = F _t7 / F _r7 = 1 / 52.8 = 0.019.

Допускаемые значения величины коэффициента тяги (трения) для стальных поверхностей в масле [f_т]≈0,45. Таким образом, сцепление фрикционных поверхностей обеспечено с запасом, который компенсирует не учтенные в расчетах потери на трение в зацеплениях и другие допущения.Permissible values of the coefficient of traction (friction) for steel surfaces in oil [f _t ] ≈0.45. Thus, the adhesion of the friction surfaces is provided with a margin that compensates for the friction losses not taken into account in the calculations and other assumptions.

Запас сцепления будет увеличиваться при одновременном увеличении чисел зубьев силовых колес, при уменьшении разности этих чисел зубьев (и уменьшении числа сателлитов), при увеличении углов зацепления.The adhesion reserve will increase with a simultaneous increase in the number of teeth of the power wheels, with a decrease in the difference between these numbers of teeth (and a decrease in the number of satellites), with an increase in the engagement angles.

Использование предлагаемой безводильной планетарной передачи позволит уменьшить габариты, увеличить нагрузочную способность и повысить технологичность тяжело-нагруженных приводов различных машин (подъемников, толкателей, запорно-регулирующей арматуры и др.), рассчитанных на кратковременную работу.Using the proposed planetary gearless drive will reduce the size, increase the load capacity and increase the manufacturability of heavily loaded drives of various machines (hoists, pushers, shut-off and control valves, etc.) designed for short-term operation.

Claims

1. A gearless planetary gear comprising a supporting central wheel with external teeth made with two crowns axially spaced relative to each other, a driven central wheel with external teeth located between these crowns, main satellites which are in external engagement with the driven and supporting central wheels, and additional satellites, each of which interacts with two adjacent main satellites, as well as a floating ring with an inner cylindrical working surface rhnostyu cooperating with the outer cylindrical working surfaces of the main satellite, characterized in that the floating ring with an inner cylindrical working surface performs the function of the central drive wheel bezvodilnye planetary gear driving the main satellite by friction forces.

2. The transmission according to claim 1, characterized in that the difference in the number of teeth of the crowns of the driven and supporting central wheels is equal to the number of main satellites.