RU2242649C2

RU2242649C2 - Clearanceless reduction gear

Info

Publication number: RU2242649C2
Application number: RU2002131053/11A
Authority: RU
Inventors: П.И. Богатырев (RU); П.И. Богатырев
Original assignee: Богатырев Павел Иванович
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-12-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: reduction gear has housing which receives engaging pairs of conical gear wheels mounted on the three shafts for permitting their rotation in block. The driving conical gear wheels of the first and the second stages are made for axial movement toward the mating driven conical gear wheels. The driven conical gear wheels are spring loaded to the driven wheels, and the working side of their teeth is inclined to the axis of rotation by an angle no more than that of friction. The gear ratios of the first and second stages are the same. The driving shaft of the first stage and the driven shaft of the second stage are parallel to each other. The intermediate shaft is interposed between the driving and driven shafts with an inclination. The value of the inclination depends on the gear ratio of the reduction gear and provides the normal engaging of mating conical gear wheels.

EFFECT: decreased noise and prolonged service life.

1 dwg

Description

Известно техническое решение, содержащее корпус, в котором установлены последовательно зацепляющиеся пара конических и пара цилиндрических шестерен. Оси вращения ведущего и ведомого валов первой ступени расположены относительно друг друга под углом 90°, оси вращения валов второй ступени расположены параллельно (Краткий политехнический словарь. Государственное издательство Технико-теоретической литературы. М., 1956.). Прототип.A technical solution is known, comprising a housing in which a pair of bevel gears and a pair of spur gears are sequentially engaged. The axis of rotation of the drive and driven shafts of the first stage are located relative to each other at an angle of 90 °, the axis of rotation of the shafts of the second stage are parallel (Brief Polytechnical Dictionary. State Publishing House of Technical and Theoretical Literature. M., 1956.). Prototype.

Однако известное техническое устройство имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что оно не обеспечивает необходимой точности передачи вращательного движения при изменении направления вращения или передаваемых усилий, а также сравнительно быстро изнашивается и требует много средств на его ремонт и техническое обслуживание.However, the known technical device has significant drawbacks in that it does not provide the necessary accuracy of transmission of rotational motion when changing the direction of rotation or the transmitted forces, and also relatively quickly wears out and requires a lot of money for its repair and maintenance.

50% из общего количества отказов и сбоев машин происходит по причине преждевременного износа рабочих поверхностей зубчатых колес редукторов, образования зазоров и люфтов, возникновения динамических ударов, что приводит к потере технологической точности, снижению долговечности и возрастанию шума машин и станков, в которых применяются известные редукторы.50% of the total number of machine failures and malfunctions occurs due to premature wear of the working surfaces of gears of gears, the formation of gaps and backlashes, the occurrence of dynamic shocks, which leads to a loss of technological accuracy, a decrease in durability and an increase in noise of machines and machines that use known gearboxes .

Отсутствие устройства по своевременной выборке зазоров в редукторах приводит к необходимости частых ремонтов машин и содержанию большого количества ремонтных рабочих. В нашей стране по этой причине каждый 4-й рабочий занят на ремонтных работах и не участвует непосредственно в создании новых товаров или изделий. В Германии на ремонте занят каждый 7-й, а в США только каждый 10-й рабочий.The lack of a device for the timely selection of gaps in gearboxes leads to the need for frequent repairs of machines and the maintenance of a large number of repair workers. In our country, for this reason, every 4th worker is engaged in repair work and is not directly involved in the creation of new goods or products. In Germany, every 7th is busy with repairs, and in the USA only every 10th worker.

Недостаточная технологическая точность и малая долговечность редукторов известных конструкций резко снижают покупательную способность на внутреннем и внешнем рынке машин и приборов, в которых используются эти редукторы.The lack of technological accuracy and low durability of gearboxes of known designs dramatically reduce the purchasing power in the domestic and foreign market of machines and devices that use these gearboxes.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является разработка конструкции редуктора с автоматической выборкой зазоров, что обеспечивает точную передачу вращательного движения при изменении направления вращения или передаваемых усилий, высокую технологическую точность и долговечность машин и приборов, особенно машин и станков с автоматической системой управления.The technical problem to which the proposed device is aimed is to develop a gearbox design with automatic clearance selection, which ensures accurate transmission of rotational motion when changing the direction of rotation or transmitted forces, high technological accuracy and durability of machines and devices, especially machines and machines with automatic control system .

Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве, содержащем корпус, в котором установлены последовательно зацепляющиеся две пары зубчатых колес, в отличие от известных редукторов все ведущие и ведомые зубчатые колеса имеют коническую форму, а ведущие зубчатые колеса каждой ступени выполнены с возможностью осевого перемещения в сторону сопряженных с ними ведомых зубчатых колес, подпружинены к ним и имеют угол наклона рабочих поверхностей зубьев к оси вращения не более величины угла трения, при этом ведущий вал первой ступени и ведомый вал второй ступени расположены параллельно между собой, а промежуточный вал расположен в одной плоскости, но под некоторым углом к осям, обеспечивающим нормальное зубчатое зацепление сопряженной зубчатых колес.This goal is achieved due to the fact that in the proposed device comprising a housing in which two pairs of gears are sequentially engaged, unlike the known gears, all the drive and driven gears are conical, and the drive gears of each stage are axially movements towards the driven gears coupled with them are spring-loaded to them and have an angle of inclination of the working surfaces of the teeth to the axis of rotation of not more than the value of the angle of friction, while the drive shaft ervoy stage and second stage of the driven shaft are arranged parallel to each other, and an intermediate shaft situated in the same plane but at an angle to the axes of providing a normal toothing conjugate gears.

Совокупность существенных отличительных признаков заключается в том, что ведущие зубчатые колеса каждой ступени подпружинены к сопряженным ведомым зубчатым колесам и выполнены с возможностью осевого перемещения, а угол наклона рабочих поверхностей зубьев ведущих колес к оси их вращения не превышает величины угла трения (5-8°), ведущий вал первой ступени и ведомый вал второй ступени расположены в одной плоскости и параллельно друг к другу, а промежуточный вал расположен под углом к ним, величина которого зависит от передаточного числа и должна обеспечивать нормальное зубчатое зацепление сопряженных зубчатых колес, передаточные отношения первой и второй ступени равны между собой, ведущие зубчатые колеса первой и второй ступени установлены на валах с возможностью совместного их вращения и осевого перемещения, а ведомые зубчатые колеса закреплены жестко с возможностью совместного их вращения с соответствующими валами.The set of essential distinguishing features is that the driving gears of each stage are spring-loaded to the mating driven gears and are axially movable, and the angle of inclination of the working surfaces of the teeth of the driving wheels to the axis of rotation does not exceed the value of the angle of friction (5-8 °) , the drive shaft of the first stage and the driven shaft of the second stage are located in the same plane and parallel to each other, and the intermediate shaft is located at an angle to them, the value of which depends on the gear ratio and It must ensure normal gearing of the mating gears, the gear ratios of the first and second stages are equal to each other, the driving gears of the first and second stages are mounted on the shafts with the possibility of their joint rotation and axial movement, and the driven gears are rigidly fixed with the possibility of their joint rotation with corresponding shafts.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, где показан общий вид устройства.The proposed device is illustrated in the drawing, which shows a General view of the device.

Устройство содержит корпус 1, крышку 2, ведущее зубчатое колесо первой ступени 3, установленное на валу 4, с возможностью совместного их вращения, взаимодействия с сопряженным зубчатым колесом 5 и осевого перемещения зубчатого колеса 3 с помощью пружины 6, промежуточный вал 7, на котором жестко закреплено ведомое зубчатое колесо 5 и ведущее зубчатое колесо второй ступени 8, с возможностью совместного их вращения с ведомым зубчатым колесом второй ступени 9, установленным жестко на ведомом валу 10 второй ступени. Зубчатое колесо 8 подпружинено к зубчатому колесу 9 с помощью пружины 11.The device comprises a housing 1, a cover 2, a driving gear of the first stage 3, mounted on the shaft 4, with the possibility of their joint rotation, interaction with the mating gear 5 and axial movement of the gear 3 using a spring 6, an intermediate shaft 7, on which it is rigid the driven gear 5 and the driving gear of the second stage 8 are fixed, with the possibility of their joint rotation with the driven gear of the second stage 9, mounted rigidly on the driven shaft 10 of the second stage. Gear 8 is spring-loaded to gear 9 using a spring 11.

Описанное устройство работает следующим образом.The described device operates as follows.

При включении электродвигателя (на чертеже не показан), вал которого соосно соединен с ведущим валом 4, зубчатое колесо 3 и вал 4 совершают вращательное движение в определенную сторону.When you turn on the motor (not shown), the shaft of which is coaxially connected to the drive shaft 4, the gear wheel 3 and the shaft 4 rotate in a certain direction.

Зубчатое колесо 3, находящееся в зубчатом зацеплении с зубчатым колесом 5, передает вращательное движение зубчатым колесам 5 и 8, а также промежуточному валу 7, на котором они установлены.The gear wheel 3, which is in gear engagement with the gear wheel 5, transmits the rotational movement of the gears 5 and 8, as well as the intermediate shaft 7 on which they are mounted.

Ведущее зубчатое колесо 8 второй ступени передает вращательное движение ведомому зубчатому колесу 9 и валу 10.The driving gear 8 of the second stage transmits rotational motion to the driven gear 9 and the shaft 10.

С течением времени эксплуатации редуктора рабочие поверхности зубчатых колес 3, 5, 8 и 9 изнашиваются в результате трения, а потому в редукторе появляются зазоры между сопряженными зубчатыми колесами и суммарный люфт в редукторе.Over time, the gearbox working surfaces of gears 3, 5, 8, and 9 wear out as a result of friction, and therefore, gaps between the mating gears and the total play in the gearbox appear in the gearbox.

Наличие зазоров и люфта в редукторе приводят к снижению точности передачи вращательного движения и возникновению динамических ударов при изменении направления вращения и передаваемых усилий. А это, в свою очередь, приводит к снижению технологической точности машин и станков, в которых используются эти редукторы, и к быстрому разрушению зубьев зубчатых колес, к необходимости частых и дорогостоящих ремонтов. В предлагаемой конструкции редуктора предусмотрен механизм автоматической выборки зазоров между сопряженными зубчатыми колесами 3 и 5, 8 и 9, а следовательно к недопущению образования люфтов в течении всего срока эксплуатации редуктора.The presence of gaps and play in the gearbox leads to a decrease in the accuracy of transmission of rotational motion and the occurrence of dynamic shocks when changing the direction of rotation and the transmitted forces. And this, in turn, leads to a decrease in the technological accuracy of machines and machines that use these gears, and to the rapid destruction of the gear teeth, the need for frequent and costly repairs. The proposed design of the gearbox provides a mechanism for automatic selection of gaps between the mating gears 3 and 5, 8 and 9, and therefore to prevent the formation of backlash during the entire life of the gearbox.

Происходит это следующим образом. При появлении зазора между рабочими поверхностями зубчатых колес 3 и 5 создается возможность осевого перемещения ведущего зубчатого колеса 3 в сторону ведомого зубчатого колеса 5, т.е. в левую (по чертежу) сторону, с помощью цилиндрической пружины 6. При этом сохраняется точность зубчатого зацепления, а также невозможность смещения зубчатого колеса 3 в правую (по чертежу) сторону благодаря тому, что угол наклона рабочих поверхностей зубчатого колеса 3 к оси его вращения не превышает величины угла трения. При таком угле (α=5-8°) никакой величины передаваемое усилие не в состоянии сдвинуть зубчатое колесо 3 в правую (по чертежу) сторону.It happens as follows. When there is a gap between the working surfaces of the gears 3 and 5, it is possible to axially move the drive gear 3 towards the driven gear 5, i.e. to the left (according to the drawing) side, using a cylindrical spring 6. At the same time, the accuracy of the gearing is preserved, as well as the impossibility of shifting the gear 3 to the right (according to the drawing) side due to the angle of inclination of the working surfaces of the gear 3 to the axis of rotation does not exceed the value of the angle of friction. With this angle (α = 5-8 °) of no magnitude, the transmitted force is not able to move the gear 3 to the right (according to the drawing) side.

Аналогично такая же выборка зазоров происходит в зацеплении сопряженных зубчатых колес 8 и 9 второй ступени.Similarly, the same selection of gaps occurs in the engagement of the mating gears 8 and 9 of the second stage.

Преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что оно обеспечивает точную передачу вращательного движения без зазоров и люфтов даже при частой смене направления вращения передаваемого усилия в течение всего срока эксплуатации при наименьших затратах на ремонт и техническое обслуживание, снижает шум, исключает возможность динамических ударов, а следовательно повышает долговечность и надежность машин, станков и приборов, в которых будут использованы редукторы предлагаемой конструкции.The advantage of the proposed device is that it provides accurate transmission of rotational motion without gaps and backlash even with frequent changes in the direction of rotation of the transmitted force during the entire period of operation at the lowest cost for repair and maintenance, reduces noise, eliminates the possibility of dynamic shocks, and therefore increases the durability and reliability of machines, machine tools and devices in which gearboxes of the proposed design will be used.

Claims

A backlash-free gearbox comprising a housing in which two pairs of gears mounted on three shafts are mounted successively, mounted on three shafts, with the possibility of their joint rotation, characterized in that all the driving and driven gears are made conical, while the leading bevel gears of the first and second stages made with the possibility of axial movement in the direction associated with them driven bevel gears, rigidly mounted on the respective shafts, spring-loaded to them and have an angle of inclination of the workers of tooth surfaces to the axis of rotation is not more than the value of the angle of friction, and the gear ratios of the first and second stages are equal to each other, while the drive shaft of the first stage and the driven shaft of the second stage are parallel to each other, and the intermediate shaft is placed in the same plane between the parallel leading and driven shafts at an angle that provides normal gearing of the conjugate bevel gears, the value of this angle depends on the gear ratio of the gearbox.