RU2253776C2 - Передающий узел планетарной шариковой передачи - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин и механизмов самого широкого назначения. Передающий узел содержит три дисковых звена, одно входное 1, посаженное на эксцентрик 2, и два соосных звена: опорное 5, связанное с корпусом, и выходное 7, связанное с выходным валом. Звенья 1, 5, 7 взаимодействуют между собой посредством цепочки шариков 9, расположенных в периодических дорожках качения на соответствующих обращенных друг к другу поверхностях выходного 7 и опорного 5 звеньев. Дорожка 8 звена 7 является замкнутой. Дорожка звена 5 - прерывистая и состоит из равномерно разнесенных по окружности канавок. Каждая канавка выполнена замкнутой тороидальной с радиусом вращающейся образующей окружности, равной радиусу шарика 9, и расстоянием до оси ее вращения, равным эксцентриситету передающего узла. Технический результат - обеспечение равномерного движения шариков и, соответственно, снижение биений и износа. 5 ил.

Description

Изобретение относится к области общего машиностроения, а именно к передающим узлам для передачи вращения с преобразованием скорости посредством цепочки шариков, обеспечивающим снижение осевых размеров, обладающим простой структурой, которые могут быть использованы в приводах машин и механизмов самого широкого назначения.

Примеры редукторов со сниженными осевыми размерами, т.е. в плоском дисковом исполнении, известны, но они обладают рядом недостатков, которые устраняются предлагаемым изобретением.

Известно устройство по патенту ЕР 0107485 (см. Фиг.4 описания к указанному патенту), которое содержит эксцентрик 204 на входном валу 202. На эксцентрике свободно вращается посаженный через подшипник входной диск 207, на одной из торцевых поверхностей которого выполнены лунки 208. В каждой из лунок расположен шарик 209. Радиус лунки превышает радиус шарика на величину эксцентриситета. Шарики 209 зацепляются с лунками 210 на внутренней стороне опорного элемента 201, являющегося корпусом, а также с периодической циклоидальной дорожкой на выходном элементе 212, жестко связанном с выходным валом 213. Число шариков, число лунок на корпусной детали и число периодов дорожки качения отличаются друг от друга на единицу. Здесь входная деталь не только толкает шарики, но и одновременно несет вращательную нагрузку. При этом каждый шарик в одной части цикла зацепляется с корпусом, а в другой - с выходным элементом, то есть величина отклонения шарика во время его колебательного движения примерно соответствует радиусу шарика. Отсюда необходимость большого эксцентриситета, являющегося источником большого дисбаланса. Большой дисбаланс в свою очередь вызывает необходимость введения большого противовеса, что приводит к увеличению веса всего устройства. Кроме того, недостатком указанного устройства является невозможность получения высокого передаточного отношения, большие осевые нагрузки на подшипники валов и эксцентрика. Для того чтобы шарики не выходили из зацепления с передающими элементами вследствие износа, есть необходимость введения регулировочных гаек 215 и 216, что еще более усложняет реализацию устройства.

Известны разработки Могилевского машиностроительного института, относящиеся к так называемым синусошариковым передачам, в которых передающий узел обычно состоит из трех дисковых элементов: дискового водила и двух центральных обойм. В радиальных прорезях дискового водила-сепаратора расположены шарики. Центральные обоймы выполнены с замкнутыми периодическими канавками на обращенных друг к другу поверхностях, взаимодействующими друг с другом посредством цепочки шариков. Один из дисков связан с корпусом, другой с входным, а третий - с выходным валом. Отличаются передающие узлы только выполнением сепаратора и выполнением связи одного из звеньев с входным валом. Наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются передающие узлы, в которых входной диск посажен на эксцентрик входного вала. Примерами таких устройств являются передающие узлы, описанные в авторских свидетельствах №1321965, 1260604, 1276869 и других, которые будут упомянуты ниже. Самым слабым звеном с точки зрения прочности в таких передающих узлах является сепаратор с прорезями. Он подвергается повышенному износу в результате ударов шариков о рабочие поверхности канавок. Для устранения этого недостатка в известных передающих узлах предпринимаются различные дополнительные меры для увеличения износостойкости сепаратора или для исключения ударов шариков о рабочие поверхности дорожек качения. Например, в авторском свидетельстве №1218215 сепаратор выполнен в виде набора упругодеформируемых консолей с радиальными прорезями в них, упругая деформация консолей компенсирует неравномерность нагрузок. В авторских свидетельствах 1357633 и 1359524 нагрузку по шарикам выравнивают упругие вставки в сепараторе, в авторских свидетельствах 1399548 и 1821597 - дополнительные прорези, а в авторском свидетельстве №1663277 для повышения долговечности используют составной синхросепаратор. Но все эти средства либо усложняют передающий узел, либо, в случае дополнительных прорезей в сепараторе, выравнивая нагрузку по шарикам, уменьшают прочность сепаратора в целом.

В качестве прототипа нами выбран передающий узел по авторскому свидетельству №1260604. Узел состоит из трех дисковых звеньев. Входной диск свободно посажен на эксцентрик входного вала и имеет замкнутую дорожку качения на боковой поверхности. Два других диска соосны, и один из них является опорным звеном, а другой - выходным. Один из этих дисков является водилом-сепаратором и имеет на торцевой поверхности радиальные канавки, равномерно разнесенные по окружности. Другой соосный диск выполнен с замкнутой периодической дорожкой качения, на поверхности, обращенной к диску водила-сепаратора. В каждой канавке сепаратора расположен шарик, одновременно взаимодействующий с замкнутыми дорожками качения на других дисках.

Недостатком таких устройств является то, что шарики при вращении входного элемента движутся в радиальных прорезях сепаратора к центру и от центра окружности, что создает пульсирующее неравномерное их движение при передаче вращения, и возникающие из-за этого биения и повышенный износ деталей.

Целью изобретения является создание простого по конструкции и недорогого в изготовлении и долговечного передающего узла с малым количеством звеньев, но в котором сохраняется компактность, способность к высоким нагрузкам и возможность получения высоких передаточных отношений.

Техническим результатом является обеспечение равномерного движения шариков, а соответственно, снижение биений и износа.

Поставленная цель достигается тем, что передающий узел шариковой планетарной передачи, как и прототип, содержит три дисковых звена: одно входное, посаженное на эксцентрик, и два соосных звена, одно из которых является опорным и связано с корпусом, а другое выходным. Все три звена взаимодействуют между собой посредством цепочки шариков, расположенных в периодических дорожках качения на соответствующих обращенных друг к другу поверхностях выходного и опорного звеньев, причем одна из дорожек является замкнутой, а другая - прерывистой, состоящей из равномерно разнесенных по окружности канавок. В отличие от прототипа, каждая из равномерно разнесенных канавок выполнена замкнутой тороидальной, с радиусом вращающейся окружности, равной радиусу шарика, и расстоянием до оси ее вращения, равным эксцентриситету передающего узла.

Такая конфигурация канавок обеспечивает равномерное непрерывное движение каждого шарика, без резкой смены направления его движения, как это происходит в радиальных канавках прототипа. Результатом этого является устранение биений и снижение износа, более равномерное распределение нагрузок.

Сущность изобретения далее поясняется с помощью чертежей.

Фиг.1 - схематически представлен продольный разрез одного из вариантов выполнения передающего узла.

Фиг.2 - схематически показано поперечное сечение передающего узла со схемой расположения дорожек качения относительно друг друга.

Фиг.3 показывает сечение кольцевой лунки с находящимся в ней шариком.

Фиг.4 - вид в аксонометрии диска с замкнутой периодической канавкой.

Фиг.5 - вид в аксонометрии элемента с тороидальными канавками.

Передающий узел состоит из дискового входного элемента 1, расположенного на эксцентрике 2 входного вала 3 с возможностью свободного вращения. Такую посадку обеспечивает подшипник скольжения 4. Следует отметить, что для высокоскоростных передающих узлов лучше выбирать подшипник качения. Элемент 1 выполнен в виде плавающей шайбы. Диск 5 является корпусом передающего узла и выполнен с замкнутыми тороидальными канавками 6, равномерно расположенными по окружности на его торцевой поверхности, обращенной к выходному диску 7. В свою очередь выходной диск 7 имеет на своей торцевой поверхности периодическую (синусоидальную) дорожку 8, число периодов которой отличается от числа канавок 6. В каждой канавке 6 размещен шарик 9, взаимодействующий с дорожкой качения 8 на диске 7 и с боковой поверхностью 10 плавающей шайбы 1. Следует отметить, что на боковой поверхности плавающей шайбы 1 может быть также выполнена круговая дорожка качения для шарика 9, глубиной, меньшей радиуса шарика и определяемой толщиной плавающей шайбы 1. Каждая из канавок 6 на диске 5 образована вращением окружности 11, радиус которой равен радиусу шарика, вокруг оси, расположенной на расстоянии, равном эксцентриситету е. На Фиг.3 представлена форма канавки 6 в сечении, где буквами O₁ и O₂ обозначены центр образующей окружности и центр вращения этой окружности, соответственно. Следует отметить, что в приведенном на чертежах варианте изобретения прерывистые, разнесенные по окружности канавки 6 выполнены в корпусном диске 5, но с одинаковым результатом они могут быть выполнены и на выходном диске 7, т.е. корпусный и выходной диски можно менять местами.

Устройство работает следующим образом. При вращении входного вала 2 плавающая шайба 1 своей боковой поверхностью 10 воздействует на шарики 9, помещенные в канавки 6, вызывая их качение в этих канавках 6. Шарики, обкатываясь по замкнутым тороидальным канавкам 6, воздействуют на стенки дорожки 8, приводя в движение диск 7. При этом вся цепочка шариков совершает плоскопараллельное планетарное движение, т.е. отсутствует радиальная пульсация шариков. Отсутствие пульсаций уменьшает биения и износ шариков и дорожек, увеличивая срок службы передающего узла. Передаточное отношение определяется как Z+/-1, где Z - количество шариков. Знак + или - определяется тем, какой из элементов 5 и 7 является опорным.

Результатом изобретения явился передающий узел, в котором канавки в форме замкнутых тороидальных колец обеспечивают более равномерное движение шариков, чем радиальные лунки в известных передающих узлах. Упрощено изготовление такого передающего узла, поскольку периодическая дорожка выполняется только на одном элементе, лунки, предусмотренные на другом элементе, не сложны для изготовления, а входной элемент вообще представляет собой простую шайбу в виде диска, не имеющую ни дорожек, ни лунок ни на одной из своих поверхностей.

Claims (1)

1. Передающий узел шариковой планетарной передачи, содержащий три дисковых звена, одно входное, посаженное на эксцентрик, и два соосных звена: опорное, связанное с корпусом, и выходное, связанное с выходным валом, в котором звенья взаимодействуют между собой посредством цепочки шариков, расположенных в периодических дорожках качения на соответствующих обращенных друг к другу поверхностях выходного и опорного звеньев, причем одна из дорожек является замкнутой, а другая - прерывистой, состоящей из равномерно разнесенных по окружности канавок, отличающийся тем, что каждая из равномерно разнесенных канавок выполнена замкнутой тороидальной с радиусом вращающейся образующей окружности, равной радиусу шарика, и расстоянием до оси ее вращения, равным эксцентриситету передающего узла.

Images