RU189376U1

RU189376U1 - PLANETARY TRANSMISSION TRANSFER

Info

Publication number: RU189376U1
Application number: RU2019107645U
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Ковалев
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2019-05-21

Abstract

Полезная модель относится к технике, может быть использована в различных областях машиностроения, таких как транспорт, приборостроение, общее машиностроение, и, в частности, при создании различного научного оборудования. Планетарная зубчатоременная передача включает соосно расположенные малое солнечное колесо с наружными зубьями, жестко закрепленное большое солнечное колесо с внутренними зубьями, водило и сателлиты. Саттелиты выполнены в виде как минимум трех зубчатых ремней, внутренней поверхностью огибающих натяжные ролики, установленные на водиле, при этом два ролика обеспечивают зацепление ремня с малым солнечным колесом, а третий ролик обеспечивает зацепление с большим солнечным колесом, при этом зацепление ремней с малым солнечным колесом осуществляется по дуге, величина угла которой определяется углом между двумя натяжными роликами в системе координат, центр которой размещен на оси вращения малого солнечного колеса. Технический результат упрощение конструкции с одновременным снижением потерь на трение.The invention relates to technology, can be used in various fields of engineering, such as transport, instrument engineering, general engineering, and, in particular, when creating various scientific equipment. The planetary gear unit includes a coaxially arranged small solar wheel with external teeth, a rigidly fixed large solar wheel with internal teeth, carrier and satellites. The sattelites are made in the form of at least three toothed belts, the inner surface of the envelopes are tension rollers mounted on the carrier, while the two rollers ensure that the belt is hooked to the small sun wheel, and the third roller provides the gearing to the large sun wheel, while the belts engage the small solar wheel is carried out along an arc, the angle of which is determined by the angle between two tension rollers in a coordinate system whose center is located on the axis of rotation of the small sun wheel. EFFECT: simplified construction with simultaneous reduction of friction losses.

Description

Полезная модель относится к технике, может быть использована в различных областях машиностроения, таких как транспорт, приборостроение, общее машиностроение, и, в частности, при создании различного научного оборудования.The invention relates to technology, can be used in various fields of engineering, such as transport, instrument engineering, general engineering, and, in particular, when creating various scientific equipment.

Необходимость преобразования вращательного движения с высокой угловой скоростью во вращательное движение с малой угловой скоростью, приводящее к увеличению крутящего момента, встречается в технике повсеместно. Реализация такого преобразования приводит к существенному улучшению массогабаритных показателей приводных двигателей.The need to convert the rotational motion with a high angular velocity into a rotational motion with a low angular velocity, leading to an increase in torque, is found everywhere in the technique. The implementation of such a transformation leads to a significant improvement in the mass and size parameters of drive engines.

Существуют разнообразные типы планетарных передач, используемых в редукторах частоты вращения, одним из таких являются планетарные зубчатые передачи (В.Н. Кудрявцев - Детали машин: изд-во "Машиностроение" Ленинградское отделение, 1980 г., с. 216, с. 299).There are various types of planetary gears used in speed reduction gears, one of which is planetary gears (VN Kudryavtsev - Machine Parts: Mashinostroenie publishing house, Leningrad Branch, 1980, p. 216, p. 299) .

Известен тип планетарной передачи, когда большое солнечное колесо с внутренним зацеплением неподвижно, а выходной вал редуктора связан с водилом. При вращении малого солнечного колеса сателлиты, будучи с ним связанными, получают вращение, а будучи также связанными с неподвижным большим солнечным колесом с внутренними зубьями катятся по его внутренней поверхности, совершая орбитальное движение вокруг малого солнечного колеса, и увлекают за собой водило, на котором они установлены с использованием подшипников.A type of planetary gear is known when a large internal-engagement solar wheel is stationary and the output shaft of the gearbox is connected to the carrier. During the rotation of a small solar wheel, the satellites, being connected with it, receive rotation, and being also connected with a stationary large solar wheel with internal teeth, roll along its inner surface, making an orbital motion around the small solar wheel, and carry with them installed using bearings.

Планетарные редукторы такого типа отличаются тем, что основной поток мощности разделяется в таком редукторе на несколько потоков (чаще всего на три) по числу установленных сателлитов, за счет чего увеличивается количество участвующих в работе пар зубьев зубчатых колес, что снижает нагрузку в зубчатом зацеплении и ведет к улучшению массогабаритных показателей. Кроме того, за счет применения планетарной схемы с центральными колесами в передаче отсутствуют радиальные нагрузки на опоры центральных валов, а нагрузки на подшипники сателлитов уменьшаются пропорционально числу сателлитов, что дополнительно улучшает массогабаритные показатели.Planetary gearboxes of this type are distinguished by the fact that the main power flow in such a gearbox is divided into several streams (most often into three) according to the number of installed satellites, thereby increasing the number of gear teeth pairs involved in the work, which reduces the load in the gearing and leads to improve weight and size indicators. In addition, due to the use of a planetary circuit with central wheels in the transmission, there are no radial loads on the supports of the central shafts, and the loads on the satellite bearings are reduced in proportion to the number of satellites, which further improves the weight and dimensions.

Известны планетарные передачи с зубчатыми ремнями, которые закреплены на водиле и заменяют собой сателлиты, входя одновременно в зацепление с солнечными колесами за счет применения определенным образом расположенных натяжных роликов (ЕР 0062859 А, FR 1144606 А).Planetary gears with timing belts are known, which are fixed on the carrier and replace the satellites, simultaneously engaging with the sun wheels due to the use of tension rollers arranged in a certain way (EP 0062859 A, FR 1144606 A).

Наиболее близким к заявляемому является планетарная зубчатоременная передача, описанная в заявке WO 2012125388 A1. Данная планетарная передача содержит соосно установленные солнечные колеса - малое с наружными зубьями, и большое с внутренними. Большое колесо закреплено неподвижно и не вращается. В качестве саттелитов используют два зубчатых ремня, закрепляемых на водиле посредством двух направляющих натяжных роликов каждый. При этом размеры ремней и роликов выбраны таким образом, чтобы ремни охватывали малое солнечное колесо по дугам, суммарная величина которых составляет примерно 180°. Для того, чтобы обеспечить зацепление ремней с большим солнечным колесом, в описываемой конструкции применены направляющие элементы, представляющие собой дугообразные плоские конструкции с закрепленными в них роликами, вращающимися под действием сил трения с ремнями, при этом сами ролики соединены с направляющими элементами за счет осей, конструктивно выполненных заодно с роликами и вставленные в отверстия, выполненные в направляющих элементах. При этом отверстия в направляющих элементах являются подшипниками скольжения для осей роликов.Closest to the claimed is the planetary gear-time transmission described in the application WO 2012125388 A1. This planetary gear contains coaxially mounted solar wheels - small with external teeth, and large with internal ones. The large wheel is fixed and does not rotate. Two toothed belts are used as sattelites, which are fixed on the carrier by means of two guide tension rollers each. The sizes of the belts and rollers are selected so that the belts cover the small solar wheel along arcs, the total value of which is approximately 180 °. In order to ensure the engagement of the belts with a large sun wheel, in the described construction, guide elements are used, which are arcuate flat structures with rollers fixed in them, rotating under the action of friction forces with the belts, while the rollers are connected to the guide elements by axes, structurally made at the same time with the rollers and inserted into the holes made in the guide elements. The holes in the guide elements are bearings for the axes of the rollers.

К недостаткам описанной конструкции следует отнести сложность конструкции направляющего элемента, обеспечивающего зацепление ремня с большим солнечным колесом, а также небольшую величину дуги, на которой осуществляется контакт малого солнечного колеса с ремнями. Ролики в данной схеме передачи будут вращаться с высокой угловой скоростью, превышающей угловую скорость вращения малого солнечного колеса в z раз, где z равно отношению диаметра солнечного колеса к диаметру ролика, что приведет к необходимости использовать смазочные материалы для исключения больших потерь на трение многочисленных роликов, используемых в направляющих элементах. Также к недостаткам данной конструкции следует отнести необходимость наличия опор вращения у малого солнечного колеса, и отсутствие, вследствие этого, самоустанавливаемости этого колеса, что, в свою очередь, вызывает необходимость высокой точности изготовления элементов конструкции редуктора.The disadvantages of this design include the complexity of the design of the guide element, which allows the belt to engage with a large sun wheel, as well as the small amount of arc on which the small sun wheel contacts the belts. The rollers in this transmission scheme will rotate with a high angular velocity exceeding the angular velocity of rotation of the small sun wheel z times, where z is equal to the ratio of the sun wheel diameter to the roller diameter, which will result in the need to use lubricants to avoid large friction losses of numerous rollers, used in guides. Also, the disadvantages of this design include the need for rotational supports for a small sun wheel, and the absence, as a result, of self-alignment of this wheel, which, in turn, necessitates high precision manufacturing of gearbox construction elements.

Таким образом возникает задача разработки варианта более простой планетарной зубчатоременной передачи.Thus, the problem arises of developing a variant of a simpler planetary gear-time transmission.

Данная задача решается за счет того, что в качестве сателлитов применяются как минимум три зубчатых ремня с наружными зубьями, огибающими каждый три натяжных ролика, жестко закрепленных на водиле. Натяжные ролики размещены на водиле таким образом, что обеспечивают зацепление ремней как с малым, так и с большим солнечным колесом внутреннего зацепления. Два ролика обеспечивают зацепление ремня с малым солнечным колесом внешнего зацепления, при этом ремень огибает ролики, и входит в зацепление с малым солнечным колесом, а третий ролик обеспечивает зацепление ремня с большим солнечным колесом внутреннего зацепления, при этом ремень огибает ролик и сцепляется с внутренними зубьями большого солнечного колеса, касаясь их. Зацепление ремня с малым солнечным колесом осуществляется на части окружности колеса, представляющей собой дугу, величина угла которой определяется углом между натяжными роликами в системе координат, центр которой размещен на оси вращения малого колеса. При этом количество зубьев ремня, входящих в зацепление с малым колесом определяется величиной угла дуги зацепления. Увеличение количества зубьев, находящихся в зацеплении, ведет к уменьшению нагрузки на зубья за счет распределения всей нагрузки между большим числом зубьев. Снижение нагрузки достигается также на зубья в зацеплении ремней с большим солнечным колесом за счет разделения силового потока на как минимум 3 части, а также за счет увеличенного коэффициента перекрытия, что свойственно передачам внутреннего зацепления.This task is solved due to the fact that at least three toothed belts with external teeth, enveloping every three tensioning rollers rigidly mounted on the carrier, are used as satellites. Tension rollers are placed on the carrier in such a way that they ensure the engagement of the belts with both the small and the large sun wheel of the internal gearing. Two rollers engage the belt with a small outer-gear sun wheel, while the belt goes around the rollers and engages with the small sun-wheel, and the third roller provides the belt with the big sun-wheel internal gear, while the belt bends around the roller and interlocks with the internal teeth. big sun wheel touching them. The belt is engaged with a small sun wheel on a part of the wheel circumference, which is an arc, the angle of which is determined by the angle between the tension rollers in the coordinate system whose center is located on the axis of rotation of the small wheel. In this case, the number of belt teeth that engage with the small wheel is determined by the angle of the gearing arc. An increase in the number of teeth in mesh leads to a reduction in the load on the teeth due to the distribution of the entire load between a large number of teeth. Reducing the load is also achieved on the teeth in engagement of the belts with a large sun wheel due to the separation of the power flow into at least 3 parts, as well as due to the increased overlap rate, which is characteristic of internal gears.

Количество сателлитов в заявляемом решении будет зависеть от передаточного отношения редуктора, а именно, при малых передаточных отношениях, когда диаметр малого солнечного колеса с наружными зубьями не намного меньше диаметра солнечного колеса с внутренними зубьями, в пространстве между ними можно разместить и более трех сателлитов.The number of satellites in the claimed solution will depend on the gear ratio of the gearbox, namely, for small gear ratios, when the diameter of the small sun wheel with outer teeth is not much smaller than the diameter of the sun wheel with internal teeth, more than three satellites can be placed in the space between them.

На Фиг. представлена схема заявляемой зубчатоременной планетарной передачи, где 1 - зубчатый ремень; 2 - малое солнечное колесо (шестерня) внешнего зацепления; 3 - первый и второй натяжные ролики; 4 - третий натяжной ролик; 5 - водило; 6 - большое солнечное колесо внутреннего зацепления.FIG. a diagram of the inventive gear-planetary gearing is presented, where 1 is a toothed belt; 2 - small solar wheel (gear) external gearing; 3 - the first and second tensioning rollers; 4 - the third tensioning roller; 5 - drove; 6 is a large internal gearing solar wheel.

Работает устройство следующим образом. Малое солнечное колесо, шестерня с наружными зубьями, и жестко закрепленное большое солнечное колесо с внутренними зубьями, размещены соосно. В качестве сателлитов применены замкнутые зубчатые ремни 1, одетые на натяжные ролики большой 4 и малые 3, которые в свою очередь, установлены на водиле 5 с помощью подшипников. При этом ремни находятся в зацеплении с солнечными зубчатыми колесами - большим (6) с внутренним зацеплением и малым (2) с внешним зацеплением. Как видно из Фиг., ремни (1) контактируют с солнечной шестерней (2) на некоторой дуге, характеризуемой углом ϕ, величина которого зависит от количества сателлитов, выбираемых исходя из требуемого передаточного отношения. При трех сателлитах угол ϕ составляет величину порядка 90°, что в сумме дает величину дуги, на которой осуществляется зацепление с зубьями шестерни, порядка 270°, что существенно больше, чем в прототипе (180°), что дает снижение нагрузки на зубья по сравнению с прототипом. Общее количество вращающихся роликов (при трех саттелитах равно 9) также существенно меньше, чем в прототипе (18 роликов с учетом роликов в 2-х направляющих), что уменьшает сложность конструкции и потери на трение. Также необходимо отметить, что применение 3-х ремней вместо двух, как в прототипе, позволит отказаться от использования опор для малого солнечного колеса и сделать ее самоустанавливающейся, что ведет к равномерному распределению нагрузки между ремнями, снижает требования к точности изготовления и упростит конструкцию редуктора.The device works as follows. A small solar wheel, a gear with external teeth, and a rigidly fixed large solar wheel with internal teeth are placed coaxially. As satellites used closed timing belts 1, dressed on the tension rollers large 4 and small 3, which, in turn, are installed on the carrier 5 by means of bearings. In this case, the belts are engaged with the sun gears - large (6) with internal gearing and small (2) with external gearing. As can be seen from Fig., Belts (1) are in contact with the sun gear (2) on a certain arc, characterized by the angle ϕ, the value of which depends on the number of satellites, selected on the basis of the required gear ratio. With three satellites, the angle ϕ is about 90 °, which in total gives the arc on which gears interact with the gear teeth, about 270 °, which is significantly more than in the prototype (180 °), which reduces the load on the teeth compared to with a prototype. The total number of rotating rollers (with three satellites is equal to 9) is also significantly less than in the prototype (18 rollers with rollers taken into account in 2 guides), which reduces the design complexity and friction losses. It should also be noted that the use of 3 belts instead of two, as in the prototype, will eliminate the use of supports for the small solar wheel and make it self-adjusting, which leads to a uniform distribution of the load between the belts, reduces the requirements for precision manufacturing and simplifies the design of the gearbox.

Claims

Planetary gear with coaxially arranged small sun wheel with external teeth, rigidly fixed large sun wheel with internal teeth, carrier and satellites made in the form of gear belts, internal surface of the envelopes tension rollers mounted on the driver, characterized in that the satellite wheels are installed at least three toothed belts, the inner surface of each of which bends around three tension rollers mounted on a cage, while two rollers ensure the engagement belt with a small sun wheel, and the third roller provides gear with a large sun wheel, while the belt with the small sun wheel gears along an arc, the angle of which is determined by the angle between two tension rollers in the coordinate system, whose center is located on the axis of rotation of the small sun wheel .