RU2169867C2 - Epicyclic gear train without carrier - Google Patents

Epicyclic gear train without carrier Download PDF

Info

Publication number
RU2169867C2
RU2169867C2 RU99119691A RU99119691A RU2169867C2 RU 2169867 C2 RU2169867 C2 RU 2169867C2 RU 99119691 A RU99119691 A RU 99119691A RU 99119691 A RU99119691 A RU 99119691A RU 2169867 C2 RU2169867 C2 RU 2169867C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
teeth
crowns
rims
satellite blocks
gears
Prior art date
Application number
RU99119691A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Л. Шпади
А.Н. Калюжин
В.Ф. Тимофеев
Д.Д. Лобанов
Original Assignee
Шпади Андрей Леонидович
Калюжин Анатолий Николаевич
Тимофеев Владимир Федорович
Лобанов Дмитрий Дмитриевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шпади Андрей Леонидович, Калюжин Анатолий Николаевич, Тимофеев Владимир Федорович, Лобанов Дмитрий Дмитриевич filed Critical Шпади Андрей Леонидович
Priority to RU99119691A priority Critical patent/RU2169867C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2169867C2 publication Critical patent/RU2169867C2/en

Links

Landscapes

  • Retarders (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: proposed epicyclic gear train has drive double-rim sun gear, movable and fixed ring gears, flexible slider rings, support slider rings and planet pinion clusters. The latter have internal splines and are installed on splined axles. Splined axles enclosed by flexible slider lie of support slider ring. Support and flexible slider rings are installed concentrically relative to drive sun gear. Middle rims of plant pinion clusters are in meshing with fixed ring gear and have the same number of teeth of similar type as extreme rims, but they are shifted in phase in its pitch circle relative to extreme rims by value multiple of ration of product of tooth pitch and difference in number of teeth of ring gears to number of planet pinion clusters. EFFECT: increased efficiency, simplified design of epicyclic gear train with provision of high gear ratio. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкции безводильных планетарных редукторов с зубчатым зацеплением, и может быть использовано в силовых приводах машин и механизмов для обеспечения больших передаточных чисел при высоком КПД и надежности. The invention relates to mechanical engineering, namely to the design of gearless planetary gear reducers with gearing, and can be used in power drives of machines and mechanisms to provide large gear ratios with high efficiency and reliability.

Известен безводильный планетарный редуктор, содержащий солнечную шестерню ведущего вала, расположенную в центре неподвижного и подвижного коронного зубчатого колеса, связанного с ведомым валом. Подвижное и неподвижное коронное колесо имеют одинаковый диаметр делительной окружности, но количество их зубьев различается, по меньшей мере, на единицу. Между солнечной шестерней и коронными колесами размещена, по меньшей мере, одна свободная планетарная шестерня с двумя диаметрально расположенными опорными сателлитами, которые компенсируют радиальную компоненту нагрузки зубчатого зацепления (1). Known planetless gear reducer containing a sun gear of the drive shaft located in the center of the stationary and movable ring gear associated with the driven shaft. The movable and fixed crown wheels have the same diameter of the pitch circle, but the number of their teeth varies by at least one. Between the sun gear and the crown wheels there is at least one free planetary gear with two diametrically located supporting satellites, which compensate for the radial load component of the gearing (1).

Однако такой редуктор при большом передаточном отношении имеет малую передаваемую мощность и мелкий модуль зубьев, т.к. число свободных планетарных шестерен, передающих эту мощность и входящих в зацепление с обоими коронными колесами, должно равняться разнице числа их зубьев, что снижает КПД, быстроходность и долговечность зубчатого зацепления, воспринимающего кроме полезной тангенциальной компоненты вращающего момента еще и паразитную радиальную компоненту, которая обуславливает его дополнительный износ. However, such a gearbox with a large gear ratio has a low transmitted power and a small tooth modulus, because the number of free planetary gears transmitting this power and meshed with both crown gears should be equal to the difference in the number of their teeth, which reduces the efficiency, speed and durability of the gearing, which, apart from the useful tangential component of the torque, also receives the parasitic radial component, which causes it extra wear.

Наиболее близким по технической сущности заявленному решению является безводильная планетарная передача с двухвенцовой солнечной шестерней ведущего вала, взаимодействующей с крайними шестернями сателлитных блоков, у которых оси контактируют со свободно плавающими опорными кольцами, а рабочие венцы - с неподвижной и подвижной коронной шестерней ведомого вала (2). The claimed solution closest in technical essence is a non-drive planetary gear with a two-crowned sun gear of the drive shaft interacting with the extreme gears of the satellite blocks, in which the axes are in contact with freely floating support rings, and the working crowns are with the fixed and movable crown gear of the driven shaft (2) .

Существенными недостатками такой передачи являются сложная конструкция сателлитных блоков с четырьмя зубчатыми венцами и парой опорных колец, а также ограниченная величина передаточного отношения, обусловленная разным количеством зубьев у рабочих венцов сателлитных блоков, входящих в зацепление с коронными шестернями. Significant disadvantages of such a transmission are the complex design of the satellite blocks with four gear rims and a pair of support rings, as well as the limited gear ratio due to the different number of teeth of the working rims of the satellite blocks engaged with the ring gears.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и противоречий, т.е. упрощение конструкции планетарной передачи и обеспечение большого передаточного отношения, модуля зубьев и КПД. The technical task of the present invention is to eliminate the above disadvantages and contradictions, i.e. simplifying the design of the planetary gear and providing a large gear ratio, tooth module and efficiency.

Для решения поставленной задачи предлагается безводильная планетарная передача с произвольной разницей зубьев между двумя коронными шестернями и трехвенцовыми сателлитными блоками, у которых крайние венцы взаимодействуют с двухвенцовой солнечной шестерней, а средние венцы, входящие в зацепление только с неподвижной коронной шестерней, имеют такое же количество однотипных зубьев, как и крайние венцы, но смещены по своей начальной окружности относительно них на величину, кратную отношению произведения шага зубьев на разницу количества зубьев коронных шестерен к числу сателлитных блоков, снабженных внутренними шлицами и установленных на шлицевых осях с плавающими опорным и упругим кольцами. To solve this problem, a gearless planetary gear is proposed with an arbitrary tooth difference between two crown gears and three-crowned satellite blocks, in which the extreme crowns interact with the two-crowned sun gear, and the middle crowns that engage only with the stationary crown gear have the same number of identical teeth , like the extreme crowns, but shifted in their initial circumference relative to them by an amount multiple of the ratio of the product of the tooth pitch by the difference in the quantities and the teeth of the ring gears to the number of satellite blocks equipped with internal slots and mounted on the splined axes with floating support and elastic rings.

На чертеже показан продольный разрез планетарной передачи. The drawing shows a longitudinal section of a planetary gear.

Предлагаемая передача содержит расположенные в двух параллельных плоскостях подвижную 1 и неподвижную 2 коронные шестерни с различным количеством зубьев Z1 и Z2, откорригированных до одинаковых начальных окружностей D и входящие в зацепление с соответствующими венцами сателлитных блоков 3, которые контактируют с плавающими опорным 4 и упругим 5 кольцами, и установленным концентрично с приводной двухвенцовой Z0 солнечной шестерней 6, взаимодействующей с крайними венцами сателлитных блоков 3, содержащими по Z3 зубьев.The proposed transmission contains located in two parallel planes of the movable 1 and fixed 2 ring gears with a different number of teeth Z 1 and Z 2 , aligned to the same initial circles D and engaged with the corresponding crowns of the satellite blocks 3, which are in contact with the floating support 4 and elastic 5 rings, and installed concentrically with the drive two-crown Z 0 sun gear 6, interacting with the extreme crowns of the satellite blocks 3, containing Z 3 teeth.

При этом один из крайних венцов каждого сателлитного блока входит в зацепление и с подвижной коронной шестерней 1, а их средние венцы, входящие в зацепление только с неподвижной коронной шестерней 2, имеют такое же количество однотипных зубьев Z3, как и крайние венцы, но смещены каждый по своей начальной окружности относительно них на величину, кратную отношению произведения шага зубьев t на разницу количества зубьев коронных шестерен к числу N сателлитных блоков 3.In this case, one of the extreme rims of each satellite block engages with a movable crown gear 1, and their middle rims, which engage only with a stationary ring gear 2, have the same number of teeth of the same type Z 3 as the extreme rims, but are shifted each in its initial circumference relative to them by a multiple of the ratio of the product of the tooth pitch t by the difference in the number of teeth of the ring gears to the number N of satellite blocks 3.

Все венцы сателлитных блоков 3 снабжены внутренними шлицами и установлены на сопряженных шлицевых осях 7, содержащих Z наружных шлицов, в которых выполнены кольцевые проточки до основания шлицов в местах контактирования опорного 4 и упругого 5 колец (проточки на чертеже не показаны). Осевое смещение шлицевых осей 7 блокируется торцевыми крышками 8, 9 коронных шестерен 1 и 2, снабженных крепежными отверстиями 10, болтами 11. Для облегчения вращения наиболее ответственных деталей планетарной передачи в ней могут быть установлены подшипники качения 12, два из которых размещены на приводном валу солнечной шестерни 6 и контактируют с ее венцами через дистанционные шайбы 13. All the crowns of the satellite blocks 3 are provided with internal slots and are mounted on the conjugate splined axes 7 containing Z external splines, in which annular grooves are made to the base of the splines in the contact points of the supporting 4 and elastic 5 rings (grooves are not shown in the drawing). The axial displacement of the splined axes 7 is blocked by the end caps 8, 9 of the ring gears 1 and 2, equipped with mounting holes 10, bolts 11. To facilitate rotation of the most critical parts of the planetary gear, rolling bearings 12 can be installed in it, two of which are located on the solar drive shaft gears 6 and contact with its crowns through distance washers 13.

За счет относительного подбора толщины этих шайб 13 задается осевое положение венцов солнечной шестерни 6, один из которых, расположенный со стороны упругого кольца 5, выполнен в виде конической шестерни малой конусности (1: 10 ... 1:100). При этом упругие кольца 5 могут быть выполнены в виде 2-3 витков цилиндрической пружины из сталистой проволоки круглого сечения со шлифованными торцами. Тогда как опорное плавающее кольцо 4, расположенное внутри проточки шлицов осей 7 сателлитных блоков между венцами, входящими в зацепление с коронными шестернями, изготовлено из материала с максимальной жесткостью и твердостью. Due to the relative selection of the thickness of these washers 13, the axial position of the crowns of the sun gear 6 is set, one of which, located on the side of the elastic ring 5, is made in the form of a bevel gear of small taper (1: 10 ... 1: 100). In this case, the elastic rings 5 can be made in the form of 2-3 turns of a cylindrical spring from a steel wire of circular cross section with polished ends. Whereas the supporting floating ring 4, located inside the groove of the splines of the axes 7 of the satellite blocks between the crowns engaged with the ring gears, is made of a material with maximum rigidity and hardness.

Работает предлагаемая передача следующим образом. Вращающий момент высокооборотного привода, например, электродвигателя, передается через приводной вал двум венцам солнечной шестерни 6, которые вращают крайние венцы сателлитных блоков 3, что обуславливает обкат верхних сателлитных венцов по внутреннему зубчатому зацеплению подвижной коронной шестерни 1 и синхронное обкатывание средних венцов по неподвижной коронной шестерне 2. Поскольку коронные шестерни имеют различное количество зубьев Z1 и Z2, а все венцы сателлитов одинаковое - Z3, то для синхронного обкатывания средние венцы сателлитов должны иметь фазовое смещение S по своей начальной окружности относительно зубьев крайних сателлитов.The proposed transmission works as follows. The torque of a high-speed drive, for example, an electric motor, is transmitted through the drive shaft to the two crowns of the sun gear 6, which rotate the extreme crowns of the satellite blocks 3, which causes the upper gears to be driven around the internal gearing of the movable ring gear 1 and synchronized rolling of the middle crowns along the stationary crown gear 2. Since the ring gears have different numbers of teeth Z 1 and Z 2, and all satellites of the same crowns - Z 3, the simultaneous burnishing average crowns sate LTL must have a phase shift S in its tooth pitch circle relatively extreme satellites.

Figure 00000002

здесь i=1 ... N - порядковый номер сателлитного блока;
N - число сателлитных блоков;
t = π m - шаг зубьев;
m - модуль зубчатого зацепления.
Figure 00000002

here i = 1 ... N is the serial number of the satellite block;
N is the number of satellite blocks;
t = π m - tooth pitch;
m - gear module.

Соосное расположение сателлитных блоков 3 обеспечивается синхронным обкатыванием их крайних венцов по венцам солнечной шестерни, содержащей Z0 однотипных зубьев.The coaxial arrangement of the satellite blocks 3 is provided by synchronously rolling their extreme rims along the rims of the sun gear containing Z 0 of the same type of teeth.

Это позволяет добиться того, что тангенциальные усилия в зацеплениях не приводят к перекосу осей 7 сателлитных блоков, чем достигается снижение концентрации нагрузки по ширине зубчатых венцов. При этом радиальная компонента нагрузки воспринимается опорным кольцом 4, к которому прижимаются оси 7 упругими кольцами 5 даже в отсутствие нагрузки, что обеспечивает плавное вращение всей передачи с минимальным зазорами, величина которых регулируется подбором относительной толщины дистанционных шайб 13. Для получения заданной величины фазового смещения Si каждого среднего венца сателлитных блоков 3, он в процессе изготовления зубьев должен находиться на шлицевой оси 7, содержащей Z шлицов, а при сборке развернут на определенное число шлицов, что возможно только при выборе целого числа шлицов из следующего ряда:

Figure 00000003

где n = 0; 1; 2; ... - параметр ряда;
K = 1; 2; 3; ... - кратность ряда.This allows you to ensure that the tangential forces in the gears do not lead to a misalignment of the axes of the 7 satellite blocks, thereby achieving a decrease in the concentration of the load across the width of the gear rims. In this case, the radial component of the load is perceived by the support ring 4, to which the axles 7 are pressed by the elastic rings 5 even in the absence of load, which ensures smooth rotation of the entire gear with minimal gaps, the size of which is controlled by the selection of the relative thickness of the distance washers 13. To obtain a given value of the phase displacement S i of each secondary satellite crown blocks 3, it is during the manufacture of the teeth must be located on the splined axis 7 comprising Z splines, and when the assembly is deployed into a certain number SHL Call Center, which is only possible when choosing a whole number of splines of the following series:
Figure 00000003

where n = 0; 1; 2; ... is the parameter of the series;
K = 1; 2; 3; ... is the multiplicity of the series.

Тогда передаточное отношение P всего устройства будет равно довольно большой величине

Figure 00000004

которая не зависит от количества зубьев сателлитных блоков Z3, но очень чувствительна к разнице количества зубьев коронных шестерен Z1-Z2.Then the gear ratio P of the whole device will be quite large
Figure 00000004

which does not depend on the number of teeth of the satellite blocks Z 3 , but is very sensitive to the difference in the number of teeth of the ring gears Z 1 -Z 2 .

Однако от числа сателлитов напрямую зависит выходной момент силовой нагрузки всей передачи, который ограничивается известным условием соосности и сборки планетарных передач, требующим, чтобы сумма и разность зубьев коронных шестерен передачи были кратны числу сателлитов N. В частности, при четырех сателлитах классический метод проектирования планетарных передач требует, чтобы разница количества зубьев коронных шестерен была не менее четырех. However, the output moment of the power load of the entire transmission directly depends on the number of satellites, which is limited by the well-known condition of alignment and assembly of planetary gears, which requires that the sum and difference of the teeth of the ring gears of the transmission be a multiple of the number of satellites N. In particular, with four satellites, the classical method of designing planetary gears requires that the difference in the number of teeth of the crown gears is at least four.

Тогда как в предлагаемой передаче даже при Z1-Z2= 1 число сателлитов N может быть любым и ограничивается лишь условием соседства сателлитов, что значительно расширяет возможности проектирования и применения планетарных передач такого типа.Whereas in the proposed transmission, even with Z 1 -Z 2 = 1, the number of satellites N can be any and is limited only by the condition of satellite proximity, which greatly expands the possibilities of designing and using planetary gears of this type.

Высокие технико-экономические показатели предлагаемой передачи подтверждаются испытаниями опытного образца, изготовленного с посадочными размерами и габаритами планетарного редуктора RG 350 L, немецкой фирмы ZF Friedrichshafen AG, который по сравнению с этим базовым вариантом, имел в несколько раз более высокую редукцию и модуль зуба, не говоря уже об отсутствии водила, что, безусловно, позволит использовать такую передачу в машиностроении и освоить ее выпуск на стандартном зуборезном оборудовании. High technical and economic performance of the proposed transmission is confirmed by testing a prototype made with the landing dimensions and dimensions of the planetary gear RG 350 L, the German company ZF Friedrichshafen AG, which, compared with this basic version, had several times higher reduction and tooth modulus, not to mention the absence of a carrier, which, of course, will make it possible to use such a transmission in mechanical engineering and to master its production on standard gear-cutting equipment.

Источники информации
1. Патент ЕР N 0338369, A2 (PORTE AUTOMATECHE S.P.A.), F 16 H 1/28, 25.10.89 г.Sources of information
1. Patent EP N 0338369, A2 (PORTE AUTOMATECHE SPA), F 16 H 1/28, 10.25.89 g.

2. Патент СССР N 712043, F 16 H 1/48, 25.01.80 г., БИ 3. 2. USSR patent N 712043, F 16 H 1/48, 01/25/80, BI 3.

Claims (5)

1. Безводильная планетарная передача, содержащая расположенные в двух параллельных плоскостях подвижную и неподвижную коронные шестерни с различным количеством внутренних зубьев, откорригированных до одинаковых начальных окружностей и входящих в зацепление с венцами сателлитных блоков, контактирующих с плавающими кольцами, установленными концентрично с приводной двухвенцовой солнечной шестерней, взаимодействующей с крайними венцами сателлитных блоков, отличающаяся тем, что средние венцы сателлитных блоков, входящие в зацепление с неподвижной коронной шестерней, имеют такое же количество однотипных зубьев, как и крайние венцы, но с фазовым смещением по своей начальной окружности относительно них на величину, кратную отношению произведения шага зубьев на разницу количества зубьев коронных шестерен к числу сателлитных блоков, у которых венцы снабжены внутренними шлицами и установлены на шлицевых осях, охваченных упругими плавающими кольцами и лежащих на опорном плавающем кольце, между торцевыми крышками коронных шестерен. 1. A gearless planetary gear comprising movable and fixed crown gears arranged in two parallel planes with a different number of internal teeth, aligned to the same initial circles and engaged with the crowns of the satellite blocks in contact with the floating rings mounted concentrically with the driven double-crowned sun gear, interacting with the extreme rims of the satellite blocks, characterized in that the middle rims of the satellite blocks engaged with fixed crown gears have the same number of teeth of the same type as the extreme rims, but with a phase shift in their initial circumference relative to them by a multiple of the ratio of the product of the tooth pitch by the difference in the number of teeth of the ring gears to the number of satellite blocks, in which the rims are equipped with internal splines and mounted on splined axes, covered by elastic floating rings and lying on the supporting floating ring, between the end caps of the ring gears. 2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что произведение числа шлицев осей сателлитных блоков на нечетное число кратно целочисленному отношению суммарного количества зубьев венцов сателлитных блоков, контактирующих с одним из венцов солнечной шестерни, к разнице количества зубьев коронных шестерен. 2. The transmission according to claim 1, characterized in that the product of the number of splines of the axes of the satellite blocks by an odd number is a multiple of the integer ratio of the total number of teeth of the crowns of the satellite blocks in contact with one of the crowns of the sun gear to the difference in the number of teeth of the crown gears. 3. Передача по п.1, отличающаяся тем, что на приводном валу солнечных венцов установлены дистанционные шайбы у наружных торцов этих венцов, один из которых выполнен коническим с малой конусностью. 3. The transmission according to claim 1, characterized in that spacer washers are installed on the drive shaft of the solar crowns at the outer ends of these crowns, one of which is tapered with low taper. 4. Передача по п.1, отличающаяся тем, что упругие плавающие кольца, охватывающие оси сателлитных блоков, выполнены в виде витков цилиндрической пружины. 4. The transmission according to claim 1, characterized in that the elastic floating rings spanning the axis of the satellite blocks are made in the form of coils of a coil spring. 5. Передача по п.1, отличающаяся тем, что опорное плавающее кольцо размещено внутри осей сателлитных блоков между его венцами, входящими в зацепление с коронными шестернями. 5. The transmission according to claim 1, characterized in that the supporting floating ring is located inside the axes of the satellite blocks between its crowns, which are meshed with the ring gears.
RU99119691A 1999-09-14 1999-09-14 Epicyclic gear train without carrier RU2169867C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99119691A RU2169867C2 (en) 1999-09-14 1999-09-14 Epicyclic gear train without carrier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99119691A RU2169867C2 (en) 1999-09-14 1999-09-14 Epicyclic gear train without carrier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2169867C2 true RU2169867C2 (en) 2001-06-27

Family

ID=20224891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99119691A RU2169867C2 (en) 1999-09-14 1999-09-14 Epicyclic gear train without carrier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2169867C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2810904C1 (en) * 2023-06-01 2023-12-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") Backlash-free planetary gear

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2810904C1 (en) * 2023-06-01 2023-12-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") Backlash-free planetary gear
RU2813377C1 (en) * 2023-11-20 2024-02-12 Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) Planetary gear

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100304140B1 (en) Reduction apparatus
EP1450040B1 (en) Gearbox for wind turbine
US4760759A (en) Geared ratio coupling
CN101183816B (en) Decelerator for control motor
US3633441A (en) Gear trains
US3783712A (en) High ratio frictionless speed reductor
CN114364903A (en) Transmission, drive train and vehicle with transmission
US4249431A (en) Planetary speed reducer with deformable ring
KR20210142197A (en) gearbox
KR930007003B1 (en) Mechanical recuder
EP1047887B1 (en) Free standing teeth (fst) gear reducer
RU2169867C2 (en) Epicyclic gear train without carrier
CN101517272B (en) Multi-stage reduction gear
RU108525U1 (en) INFLUENCE PLANETARY TRANSMISSION
RU2122668C1 (en) Planetary reduction gear
RU2463499C1 (en) Planetary spiderless gear
SU1753106A1 (en) Planetary reduction gear
RU39927U1 (en) PLANETARY GEAR
EP1527290B1 (en) Eccentric gearbox
SU1557394A1 (en) Tooth-and-roller gearing
RU2153613C1 (en) Planetary cycloid reduction gear
KR930008554B1 (en) Reduction gear
SU1200046A1 (en) Play-proof gearing
SU1293419A1 (en) Planetary gearbox
RU2081053C1 (en) Load winch

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050915