RU2224933C1

RU2224933C1 - Planetary friction gearing

Info

Publication number: RU2224933C1
Application number: RU2002118262/11A
Authority: RU
Inventors: Д.С. Блинов; А.Н. Воробьев; Д.В. Голобоков; ховский О.А. Р; О.А. Ряховский
Original assignee: Блинов Дмитрий Сергеевич; Воробьев Александр Николаевич; Голобоков Дмитрий Владимирович; Ряховский Олег Анатольевич
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-27
Also published as: RU2002118262A

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention can be used as friction reduction gear or multiplicator. Proposed planetary friction gearing contains central wheel 1, ring wheel 2, planet pinions 8 and power mechanism. Ring wheel 2 is made in form of flexible ring corrugated member with rigidity constant in angular coordinate. Power mechanism has two pressure bushings 9 and 10 with working surfaces H and U, bolts 11 with nuts 12. Pressure bushings compress ring wheel 2 which deforms to take up clearances when being aligned in two zones relative to hole A of housing 1 and provides pressing between planet pinions, central and ring wheels. EFFECT: increased service life, accurate and uniform operation of planetary friction gearing. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве фрикционного редуктора или мультипликатора. The invention relates to mechanical engineering and can be used as a friction reducer or multiplier.

Известна фрикционная передача (см. Решетов Д.Н. Детали машин. Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов, 4-е издание. - М.: Машиностроение, 1989 год, стр. 267, рис. 13.1а), состоящая из двух цилиндрических роликов, которые для передачи нагрузки прижимаются друг к другу с заданной силой. Known friction transmission (see. D. Reshetov. Machine parts. A textbook for students of engineering and mechanical specialties of universities, 4th edition. - M .: Mechanical Engineering, 1989, p. 267, Fig. 13.1a), consisting of two cylindrical rollers, which are pressed against each other with a given force to transfer the load.

Основным недостатком данной передачи является то, что для получения полезной окружной силы необходимое усилие прижатия значительно превышает окружную силу. Усилие прижатия уравновешивается опорными подшипниками, которые имеют значительные габариты. Кроме того, диаметры валов, на которых установлены ролики с подшипниками, также имеют большие габариты для обеспечения требуемой изгибной жесткости. The main disadvantage of this transmission is that to obtain a useful circumferential force, the necessary pressing force significantly exceeds the circumferential force. The pressing force is balanced by thrust bearings, which have significant dimensions. In addition, the diameters of the shafts on which the rollers with bearings are mounted also have large dimensions to provide the required bending stiffness.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемой передаче является планетарная фрикционная передача (см. В.А.Чесноков. "Фрикционные передачи", труды Военно-воздушной инженерной академии имени Н.Е. Жуковского, выпуск 501, издание академии, 1954 г., стр. 8, рис. 2), которая выбрана в качестве прототипа. Данная конструкция передачи состоит из корпуса, охватывающего колеса 1, выполненного разрезным, сателлитов 2, установленных с возможностью поворота на пальцах 4 водила 5, и центрального ролика. Центральный ролик контактирует с сателлитами, а последние - с охватывающим колесом. Для выборки зазоров и создания усилия прижатия предусмотрен силовой механизм, состоящий из нажимной втулки с внутренним коническим отверстием и ввернутых в резьбовые отверстия корпуса винтов, которые упираются в торец указанной втулки. Кроме того, охватывающее колесо имеет наружную коническую поверхность, которая контактирует с внутренним коническим отверстием нажимной втулки. При приложении на нажимную втулку осевого усилия со стороны винтов охватывающее колесо деформируется в радиальном направлении. За счет этого создаются усилия прижатия между охватывающим колесом и сателлитами и между сателлитами и центральным роликом. Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed transmission is a planetary friction gear (see V.A. Chesnokov. "Friction gears", proceedings of the N.E. Zhukovsky Air Force Engineering Academy, issue 501, Academy publication, 1954 G., p. 8, Fig. 2), which is selected as a prototype. This transmission design consists of a housing that encloses the wheels 1, made split, satellites 2, mounted with the possibility of rotation on the fingers 4 of the carrier 5, and a Central roller. The central roller is in contact with the satellites, and the latter are in contact with the female wheel. To select the gaps and create a pressing force, a power mechanism is provided, consisting of a pressure sleeve with an internal conical hole and screws screwed into the threaded holes of the housing, which abut against the end of the specified sleeve. In addition, the female wheel has an outer conical surface that contacts the inner conical bore of the pressure sleeve. When axial force is applied to the pressure sleeve from the screws, the female wheel is deformed in the radial direction. Due to this, a pressing force is created between the enclosing wheel and the satellites and between the satellites and the central roller.

Достоинством данной конструкции передачи является то, что силы прижатия и окружные силы самоуравновешиваются на центральном ролике, каждом сателлите и охватывающем колесе и практически не изгибают соответствующие валы и пальцы. Однако данная планетарная фрикционная передача обладает и рядом недостатков. Охватывающее колесо является разрезным, то есть имеет паз. Отсюда сателлиты при вращении водила взаимодействуют с ребрами указанного паза, что снижает долговечность передачи и равномерность ее работы. Разрезное охватывающее колесо при прочностных и жесткостных расчетах является кривым брусом, а не кольцом. А кривой брус при обжатии его по наружной поверхности кольцом имеет неравномерную от угловой координаты жесткость и прочность. Переменная по углу жесткость приводит к тому, что усилия прижатия между всеми деталями передачи будут переменными по угловой координате, что приведет к снижению точности и равномерности работы передачи. The advantage of this transmission design is that the pressing forces and circumferential forces self-balance on the central roller, each satellite and the covering wheel and practically do not bend the corresponding shafts and fingers. However, this planetary friction gear also has a number of disadvantages. The female wheel is split, that is, has a groove. Hence, the satellites during rotation of the carrier interact with the ribs of the specified groove, which reduces the durability of the transmission and the uniformity of its operation. The split female wheel for strength and stiffness calculations is a curved beam, not a ring. And a curved beam, when it is compressed along the outer surface by a ring, has rigidity and strength uneven from the angular coordinate. Variable angle rigidity leads to the fact that the pressing forces between all transmission parts will be variable in angular coordinate, which will lead to a decrease in the accuracy and uniformity of the transmission.

Задачей изобретения является повышение точности и равномерности работы передачи, а также ее долговечности. The objective of the invention is to improve the accuracy and uniformity of the transmission, as well as its durability.

Поставленная задача достигается тем, что передача снабжена дополнительной нажимной втулкой с рабочей поверхностью и соединяющими ее с корпусом резьбовыми деталями, а охватывающее колесо выполнено в виде кольцевого упругого гофрированного элемента, который имеет симметричное поперечное сечение, состоящее из соединенных между собой трех тонкостенных цилиндрических оболочек и четырех колец, причем первая цилиндрическая оболочка расположена посредине поперечного сечения и предназначена для взаимодействия с цилиндрическими поверхностями сателлитов, две другие цилиндрические оболочки расположены с разных сторон от первой и предназначены для взаимодействия с отверстием корпуса, первое и второе кольцо соединяют соответственно противоположные торцы первой цилиндрической оболочки с расположенными ближе к оси симметрии торцами других оболочек, а третье и четвертое кольцо, имеющие на своих торцах около отверстий рабочие поверхности, соединены с противоположной стороны от отверстия с расположенными дальше от оси симметрии торцами других оболочек, при этом рабочие поверхности основной и дополнительной нажимных втулок предназначены для взаимодействия с рабочими поверхностями соответственно третьего и четвертого колец. The problem is achieved in that the transmission is equipped with an additional pressure sleeve with a working surface and threaded parts connecting it to the housing, and the enclosing wheel is made in the form of an annular elastic corrugated element, which has a symmetrical cross section consisting of three thin-walled cylindrical shells connected to each other and four rings, and the first cylindrical shell is located in the middle of the cross section and is designed to interact with cylindrical surfaces satellites, two other cylindrical shells are located on different sides of the first one and are designed to interact with the housing hole, the first and second rings respectively connect the opposite ends of the first cylindrical shell with the ends of other shells located closer to the axis of symmetry, and the third and fourth rings having their ends near the holes working surfaces are connected on the opposite side of the hole with the ends of other shells located further from the axis of symmetry, while working surfaces The surfaces of the primary and secondary pressure bushings are designed to interact with the working surfaces of the third and fourth rings, respectively.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где:
на фиг.1 показан осевой разрез по основным деталям планетарной фрикционной передачи;
на фиг.2 показано поперечное сечение охватывающего колеса, выполненного в виде кольцевого упругого гофрированного элемента (прерывистыми линиями условно показано деление поперечного сечения на составные части: тонкостенные цилиндрические оболочки и кольца).The invention is illustrated by the accompanying drawings, where:
figure 1 shows an axial section along the main parts of a planetary friction gear;
figure 2 shows the cross section of the enclosing wheel, made in the form of an annular elastic corrugated element (dashed lines conventionally show the division of the cross section into components: thin-walled cylindrical shells and rings).

Планетарная фрикционная передача (см. фиг.1) состоит из корпуса 1, в отверстии "А" которого установлено охватывающее колесо 2, выполненное в виде кольцевого упругого гофрированного элемента. Упругий гофрированный элемент (см. фиг.2) имеет симметричное поперечное сечение, состоящее из соединенных между собой трех тонкостенных цилиндрических оболочек и четырех колец. Первая оболочка "Б" расположена посреди поперечного сечения упругого гофрированного элемента, а две другие оболочки "В" и "Г" - с разных сторон от оболочки "Б". Первое кольцо "Д" соединяет торцы оболочек "Б" и "В", а второе кольцо "Е" - торцы оболочек "Б" и "Г". Третье кольцо "Ж", имеющее на торцовой поверхности около отверстия рабочую поверхность "И", соединено с торцом оболочки "В", а четвертое кольцо "К", также имеющее рабочую поверхность "Л", соединено с торцом оболочки "Г". The planetary friction gear (see Fig. 1) consists of a housing 1, in the hole "A" of which a female wheel 2 is installed, made in the form of an annular elastic corrugated element. The elastic corrugated element (see figure 2) has a symmetrical cross-section, consisting of three thin-walled cylindrical shells and four rings interconnected. The first shell "B" is located in the middle of the cross section of the elastic corrugated element, and the other two shells "B" and "G" are on different sides of the shell "B". The first ring "D" connects the ends of the shells "B" and "C", and the second ring "E" - the ends of the shells "B" and "G". The third ring "G", having a working surface "I" on the end surface near the opening, is connected to the end face of the sheath "B", and the fourth ring "K", also having a working surface "L", is connected to the end face of the sheath "G".

Если передача используется в качестве редуктора, то входной вал 3 передачи имеет центральное колесо 4 и установлен на подшипниках 5 (см. фиг.1). Выходным валом является водило 6, в котором на подшипниках 7 установлены цилиндрические сателлиты 8, оптимальное количество которых три. Для удобства сборки водило выполнено сборным. Сателлиты 8 по одной образующей контактируют с центральным колесом 4, а по противоположной образующей - с охватывающим колесом 2. If the transmission is used as a gearbox, then the input shaft 3 of the transmission has a central wheel 4 and is mounted on bearings 5 (see figure 1). The output shaft is carrier 6, in which cylindrical satellites 8 are mounted on bearings 7, the optimum number of which is three. For ease of assembly, the carrier is made prefabricated. Satellites 8 in one generatrix contact with the central wheel 4, and in the opposite generatrix with the female wheel 2.

Силовой механизм, с помощью которого выбираются зазоры и между всеми колесами и сателлитами создается усилие прижатия, состоит из основной 9 и дополнительной 10 нажимных втулок и резьбовых деталей (см. фиг.1), на которых резьбовыми деталями являются болты 11, гайки 12 и шайбы 13. Для соединения резьбовыми деталями нажимных втулок, которые центрируются по отверстию "А" корпуса 1, в последнем выполнены сквозные отверстия "М". Основная 9 и дополнительная 10 нажимные втулки имеют соответственно рабочую поверхность "Н" и "П". The power mechanism by which gaps are selected and a pressing force is created between all the wheels and satellites consists of the main 9 and an additional 10 pressure bushings and threaded parts (see figure 1), on which the threaded parts are bolts 11, nuts 12 and washers 13. For connecting threaded parts of the pressure sleeves, which are centered on the hole "A" of the housing 1, through holes "M" are made in the latter. The main 9 and additional 10 pressure bushings have a working surface "H" and "P", respectively.

При сборке планетарной фрикционной передачи необходимо выбрать зазоры между центральным колесом, сателлитами и охватывающим колесом и создать усилие прижатия между указанными деталями. Для этого затягиваются болтовые соединения, образованные гайками 12 и болтами 11 (см. фиг.1). При этом основная 9 и дополнительная 10 нажимные втулки сближаются и своими рабочими поверхностями "Н" и "П" взаимодействуют на рабочие поверхности "И" и "Л" охватывающего колеса 2, выполненного в виде упругого гофрированного элемента (см. фиг. 1 и 2). В результате указанного взаимодействия упругий гофрированный элемент сжимается усилиями, приложенными к рабочим поверхностям. При этом все кольца, изгибаясь, поворачиваются, оболочки "В" и "Г" прогибаются и вступают в контакт с цилиндрической поверхностью отверстия "А" корпуса 1, а оболочка "Б" прогибается и вступает в контакт с цилиндрическими поверхностями сателлитов 8 (см. фиг.1 и 2). В местах контакта охватывающего колеса с сателлитами и сателлитов с центральным колесом возникают усилия прижатия, благодаря которым передача может передавать за счет трения окружные силы. Кроме того, охватывающее колесо - упругий гофрированный элемент точно центрируется по отверстию корпуса и имеет на поверхности отверстия в двух зонах устойчивую опорную базу. When assembling a planetary friction gear, it is necessary to select the gaps between the central wheel, satellites and the female wheel and create a pressing force between the specified parts. To do this, tighten the bolted joints formed by the nuts 12 and bolts 11 (see figure 1). In this case, the main 9 and additional 10 pressure bushings come closer and interact with their working surfaces "N" and "P" on the working surfaces "I" and "L" of the female wheel 2, made in the form of an elastic corrugated element (see Fig. 1 and 2 ) As a result of this interaction, the elastic corrugated element is compressed by the forces applied to the working surfaces. In this case, all the rings, bending, rotate, the shells “B” and “G” bend and come into contact with the cylindrical surface of the hole “A” of the housing 1, and the shell “B” bends and comes into contact with the cylindrical surfaces of the satellites 8 (see figure 1 and 2). In the places of contact of the enclosing wheel with the satellites and the satellites with the central wheel, pressing forces arise, due to which the transmission can transmit circumferential forces due to friction. In addition, the enclosing wheel — an elastic corrugated element — is precisely centered along the opening of the housing and has a stable support base on the surface of the opening in two zones.

Планетарная фрикционная передача работает следующим образом. Центральное колесо 4 (см. фиг.1), вращаясь, приводит в движение за счет сил трения сателлиты 8, а последние, обкатываясь по охватывающему колесу 2, заставляют вращаться водило 6. Таким образом, вращение с изменением угловой скорости и крутящего момента передается с центрального колеса на водило. Planetary friction gear operates as follows. The central wheel 4 (see Fig. 1), rotating, drives the satellites 8 due to the friction forces, and the latter, rolling around the female wheel 2, cause the carrier 6. To rotate. Thus, rotation with a change in angular speed and torque is transmitted from the central wheel on the carrier.

В предлагаемой конструкции планетарной фрикционной передачи охватывающее колесо выполнено в виде упругого гофрированного элемента, что позволяет повысить точность и равномерность работы передачи, так как упругий гофрированный элемент имеет одинаковую жесткость для любого угла и под действием нагрузки осесимметрично деформируется. Кроме того, охватывающее колесо не имеет паза, а следовательно, и ребер паза, которые снижают долговечность передачи и равномерность ее работы. In the proposed design of the planetary friction gear, the female wheel is made in the form of an elastic corrugated element, which allows to increase the accuracy and uniformity of the transmission, since the elastic corrugated element has the same stiffness for any angle and is axially symmetrically deformed under the load. In addition, the enclosing wheel does not have a groove, and hence no groove ribs, which reduce the durability of the transmission and the uniformity of its operation.

Claims

A planetary friction gear comprising a female wheel mounted in an opening of the housing, a central cylindrical wheel, cylindrical satellites installed in the carrier, each of which is connected to the female and central wheels, and having a working surface with a thrust sleeve connected to the body by threaded parts, characterized in that the gear is equipped with an additional pressure sleeve with a working surface and threaded parts connecting it to the housing, and the female wheel molded in the form of an annular, elastically corrugated element, which has a symmetrical cross section, consisting of three thin-walled cylindrical shells and four rings connected to each other, the first cylindrical shell located in the middle of the cross section and designed to interact with the cylindrical surfaces of the satellites, two other cylindrical shells are located from different sides of the first and are designed to interact with the opening of the housing, the first and second rings are connected respectively the opposite ends of the first cylindrical shell with the ends of other shells located closer to the axis of symmetry, and the third and fourth rings, having working surfaces at their ends near the holes, are connected on the opposite side of the hole with the ends of other shells located further from the symmetry axis, while working the surfaces of the main and additional pressure bushings are designed to interact with the working surfaces of the third and fourth rings, respectively.