RU2357138C1

RU2357138C1 - Planetary gear

Info

Publication number: RU2357138C1
Application number: RU2008112441/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Шевчук (RU); Владимир Петрович Шевчук; Михаил Вольфредович Ляшенко (RU); Михаил Вольфредович Ляшенко; Виктор Викторович Шеховцов (RU); Виктор Викторович Шеховцов; Игорь Вячеславович Лавров (RU); Игорь Вячеславович Лавров; Александр Валерьевич Фетисов (RU); Александр Валерьевич Фетисов
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-05-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention is related to machine building, in particular to planetary gears. Planetary gear comprises composite carrier (7), which consists of satellite block (8) and hub (9), which are connected to each other by compensation unit arranged in the form of splined joint. Satellite block (8) consists of two jaws (10, 11), which are rigidly connected to each other by means of links (12). Sections of splined joint are installed on links (12) between jaws (10,11) and on external surfaces of hub (9) crown sectors in annular volume (21), which is limited by central wheels (1,4) and jaws (10,11) of satellite block.

EFFECT: increased reliability and durability of planetary gear, due to balancing of load in length of contact lines of toothed gears of satellites with central wheels and between satellites.

6 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к планетарным передачам.The invention relates to mechanical engineering, in particular to planetary gears.

Известна конструкция планетарного редуктора Д.И.Шаткуса для зернового комбайна с плавающим центральным колесом и сателлитами на сферических опорах, не имеющего избыточных связей, в котором нагрузка выровнена по длине контактных линий зубчатых зацеплений и между сателлитами (Решетов Л.Н. Самоустанавливающиеся механизмы: Справочник. - М.: Машиностроение. - 1979, с.243, рис.5.12).The design of the D.I. Shatkus planetary gearbox for a grain combine with a floating central wheel and satellites on spherical bearings without excessive connections is known, in which the load is aligned along the length of the contact lines of the gears and between the satellites (Reshetov L.N. Self-aligning mechanisms: Reference . - M.: Mechanical Engineering. - 1979, p. 243, Fig. 5.12).

Наружное кольцо двухрядного роликового подшипника, на котором устанавливается сателлит, имеет сферическую наружную поверхность и оно же является внутренним кольцом сферической опоры. В качестве наружного кольца сферической опоры используется сателлит с прошлифованной в нем внутренней сферой.The outer ring of a double row roller bearing on which the satellite is mounted has a spherical outer surface and it is also the inner ring of a spherical support. A satellite with an inner sphere ground in it is used as the outer ring of a spherical support.

Недостатком такой передачи являются то, что она не может быть реализована с малыми осевыми и радиальными габаритами сателлитного узла в связи с недостаточной долговечностью сферической опоры. Кроме того, данная планетарная передача не обладает возможностью самоустановки водила с сателлитами под воздействием радиальных и тангенциальных сил, возникающих в зацеплениях сателлитов с центральными колесами, что снижает ее надежность и долговечность.The disadvantage of such a transmission is that it cannot be realized with small axial and radial dimensions of the satellite assembly due to the insufficient durability of the spherical support. In addition, this planetary gear does not have the ability to self-assembled a carrier with satellites under the influence of radial and tangential forces arising in gears of satellites with central wheels, which reduces its reliability and durability.

Известна планетарная передача, содержащая центральные колеса, водило, сателлиты, установленные на осях, закрепленных в щеках посредством упругих элементов, между которыми размещены втулки, контактирующие одним из своих торцов с торцом водила планетарной передачи (авт.св. СССР 1427117 по М. кл. F16H 1/48, опубликовано 1989).Known planetary gear containing central wheels, carrier, satellites mounted on axles fixed in the cheeks by means of elastic elements, between which are placed bushes in contact with one of their ends with the end face of the planetary gear carrier (ed. St. USSR 1427117 according to M. cl. F16H 1/48, published 1989).

Недостатком данной планетарной передачи является то, что избыточные связи здесь заменены упругими, при этом равномерность распределения нагрузки между сателлитами и по длине контактных линий зубчатых зацеплений пропорциональна жесткости упругих элементов, поэтому полного выравнивания нагрузки не достигается, что снижает надежность и долговечность планетарной передачи. Кроме того, при неравномерном распределении нагрузки в зацеплениях сателлита с центральными колесами происходит перекос сателлита относительно его оси, что приводит к неравномерному распределению нагрузки в игольчатом подшипнике, расположенном в ободе сателлита, и снижению надежности и долговечности планетарной передачи.The disadvantage of this planetary gear is that the excess links are replaced by elastic ones, while the uniform distribution of the load between the satellites and along the length of the contact lines of the gears is proportional to the stiffness of the elastic elements, therefore, full load balancing is not achieved, which reduces the reliability and durability of the planetary gear. In addition, with an uneven load distribution in the gears of the satellite with the central wheels, the satellite is skewed about its axis, which leads to an uneven load distribution in the needle bearing located in the rim of the satellite and a decrease in the reliability and durability of the planetary gear.

Известна планетарная передача, которая содержит солнечную шестерню, сателлиты, каждый из которых состоит из двух колес, неподвижное колесо с внутренними зубьями и водило. Колеса сателлитов установлены на оси на сферических подшипниках. Узел каждого сателлита снабжен резиновым кольцом с переменной площадью поперечных сечений. Резиновое кольцо опирается на центрирующую шайбу и расположено между колесами сателлита. Водило выполнено с отверстиями, расположенными в щеках в шахматном порядке. Диаметр отверстий возрастает по мере удаления от места расположения оси сателлита (Патент RU 2291335 по М. кл. F16H 1/48, опубликовано 2007).Known planetary gear, which contains a sun gear, satellites, each of which consists of two wheels, a fixed wheel with internal teeth and a carrier. The wheels of the satellites are mounted on an axis on spherical bearings. Each satellite assembly is equipped with a rubber ring with a variable cross-sectional area. The rubber ring rests on the centering washer and is located between the wheels of the satellite. The carrier is made with holes located in the cheeks in a checkerboard pattern. The diameter of the holes increases with distance from the location of the axis of the satellite (Patent RU 2291335 for M. CL F16H 1/48, published 2007).

Недостатком данной планетарной передачи является то, что повышение нагрузочной способности обеспечивается за счет демпфирования динамической (ударной) нагрузки резиновыми кольцами, имеющими низкий ресурс при достаточно высоких рабочих температурах смазочной и охлаждающей жидкости.The disadvantage of this planetary gear is that the increase in load capacity is ensured by damping the dynamic (shock) load with rubber rings having a low resource at sufficiently high operating temperatures of the lubricant and coolant.

Известна планетарная передача, принятая в качестве прототипа (Патент RU 2217634 по М. кл. F16H 1/48, опубликовано 2003), содержащая центральные колеса, водило, сателлиты, установленные на осях посредством компенсационного узла, содержащего шарнирный подшипник с двумя выступами на внутреннем кольце, которые обеспечивают его радиальное перемещение вдоль направляющих буртов втулок, причем направляющие бурты имеют заплечики для ограничения радиального перемещения внутреннего кольца шарнирного подшипника, а между отверстием внутреннего кольца шарнирного подшипника и наружной поверхностью втулок установлен набор колец с большим и меньшим диаметром сечения, расположенных поочередно и выполненных из упругоэластичного материала.Known planetary gear adopted as a prototype (Patent RU 2217634 for M. CL F16H 1/48, published 2003), containing the Central wheels, carrier, satellites mounted on the axles by means of a compensation unit containing an articulated bearing with two protrusions on the inner ring which provide its radial movement along the guide collars of the bushings, and the guide collars have shoulders to limit the radial movement of the inner ring of the articulated bearing, and between the bore of the inner ring Foot and the outer surface bearing sleeves mounted set of rings with a large and a smaller diameter section disposed alternately and are made of elastic material.

Недостатком данной планетарной передачи является то, что материал колец, заменяющих жесткие избыточные связи упругими, выполнен из упругоэластичного материала, не обеспечивающего высокую надежность и долговечность планетарной передачи при достаточно высоких температурах смазочной и охлаждающей жидкости.The disadvantage of this planetary gear is that the material of the rings replacing the rigid excess bonds with elastic ones is made of an elastic material that does not provide high reliability and durability of the planetary gear at sufficiently high temperatures of the lubricant and coolant.

Задача изобретения - создание планетарной передачи с малыми осевыми и радиальными габаритами сателлитного узла, позволяющего реализовывать малые передаточные числа, с выровненной нагрузкой между сателлитами и по длине зубьев сателлитов.The objective of the invention is the creation of a planetary gear with small axial and radial dimensions of the satellite assembly, which allows to realize small gear ratios, with a balanced load between the satellites and along the length of the teeth of the satellites.

Технический результат - повышение надежности и долговечности планетарной передачи за счет выравнивания нагрузки между сателлитами и по длине зубьев сателлитов при малых осевых и радиальных габаритах сателлитного узла и независимо от температуры смазочной среды по причине отсутствия в конструкции элементов, изготовленных из упругоэластичных материалов, чувствительных к температурам, возникающим при рабочих режимах передачи.The technical result is an increase in the reliability and durability of the planetary gear due to load balancing between the satellites and along the length of the teeth of the satellites at small axial and radial dimensions of the satellite assembly and regardless of the temperature of the lubricating medium due to the lack of elements made of elastic materials that are sensitive to temperatures, arising during transmission operating modes.

Указанный технический результат достигается тем, что в планетарной передаче, содержащей центральные колеса, сателлиты, составное водило и компенсационный узел, состоящий из шлицевого соединения, составное водило выполнено из сателлитного блока и ступицы, соединенных между собой компенсационным узлом, выполненным в виде шлицевого соединения, расположенного в промежутках между сателлитами с радиальными и осевыми зазорами, которые обеспечивают самоустановку сателлитного блока относительно центральных колес в угловом направлении и выравнивание нагрузки между сателлитами, при этом участки внутренней поверхности шлицевого соединения расположены на перемычках между щеками сателитного блока на одинаковом расстоянии от них, а внешние участки шлицевой поверхности шлицевого соединения расположены на внешних поверхностях секторов венца ступицы, расположенных между сателлитами, в кольцевом объеме, ограниченном центральными колесами и щеками сателлитного блока.The specified technical result is achieved by the fact that in a planetary gear containing central wheels, satellites, a composite carrier and a compensation unit consisting of a spline connection, the composite carrier is made of a satellite unit and a hub interconnected by a compensation unit made in the form of a spline connection located in the intervals between satellites with radial and axial clearances, which provide self-alignment of the satellite block relative to the central wheels in the angular direction and load reduction between the satellites, while the sections of the inner surface of the spline connection are located on the jumpers between the cheeks of the satellite unit at the same distance from them, and the outer parts of the spline surface of the spline connection are located on the outer surfaces of the sectors of the hub crown located between the satellites in an annular volume limited by central wheels and cheeks of the satellite unit.

Снижение неравномерности распределения нагрузки между сателлитами и, частично, по длине зубьев сателлитов происходит за счет радиального смещения и поворота сателлитного блока под воздействием сил, возникающих в зацеплениях всех сателлитов с центральными колесами в пределах осевых зазоров в зацеплениях короткого шлицевого соединения сателлитного блока с секторами перемычек ступицы составного водила, расположенными в цилиндрическом пространстве между центральными колесами в промежутках между сателлитами.Reducing the uneven load distribution between the satellites and, in part, along the length of the teeth of the satellites occurs due to the radial displacement and rotation of the satellite block under the influence of forces arising in the meshings of all satellites with central wheels within the axial clearances in the meshings of the short splined connection of the satellite block with sectors of the hubs of the hub of the hub a composite carrier located in a cylindrical space between the central wheels in the spaces between satellites.

Короткое шлицевое соединение сателлитного блока и ступицы, длина которого определяется из соотношения: L_ш.ст./L_ш.в.=0,2, имеет осевой и радиальный зазоры, которые позволяют сателлитному блоку самоустанавливаться между центральными колесами, выравнивая нагрузку между сателлитами с учетом погрешностей изготовления всех элементов планетарной передачи и погрешностей монтажа. В угловом направлении сателлитный блок также может самоустанавливаться в пределах зазоров в его шлицевом соединении со ступицей водила под воздействием сил, возникающих в зацеплениях сателлитов с центральными колесами. При этом влияние перекосов и непараллельностей усредняется для всех зацеплений сателлитов с центральными колесами, таким образом, указанная планетарная передача обеспечивает повышение надежности.Short spline connection of the satellite unit and the hub, the length of which is determined from the ratio: L _W / L _b.w. = 0.2, has axial and radial clearances that allow the satellite unit to self-align between the central wheels, balancing the load between the satellites taking into account manufacturing errors of all planetary gear elements and mounting errors. In the angular direction, the satellite unit can also be self-mounted within the gaps in its spline connection with the carrier hub under the influence of forces arising in the engagement of the satellites with the central wheels. In this case, the effect of distortions and non-parallelities is averaged for all gears of the satellites with the central wheels, thus, the specified planetary gear provides increased reliability.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид планетарной передачи, на фиг.2 - сателлитный блок, на фиг.3 - поперечный разрез по А-А на фиг.2 сателлитного блока, на фиг.4 - ступица водила, на фиг.5 - поперечный разрез по В-В на фиг.4, на фиг.6 - компенсационный узел в виде шлицевого соединения.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the planetary gear, figure 2 - satellite block, figure 3 - cross section along aa in figure 2 satellite block, figure 4 - carrier hub, figure 5 is a cross section along BB in figure 4, figure 6 is a compensation unit in the form of a spline connection.

Планетарная передача содержит центральное колесо внешнего зацепления 1 (фиг.1), размещенное в стакане 2 на подшипниках скольжения 3, центральное колесо внутреннего зацепления 4, установленное на подшипниках качения 5, опирающихся на стакан 2, установленный в расточке корпуса 6 составного водила 7, состоящего из сателлитного блока 8 и ступицы 9.The planetary gear includes a central wheel of external gearing 1 (Fig. 1), placed in a cup 2 on sliding bearings 3, a central wheel of internal gear 4, mounted on rolling bearings 5, supported on a cup 2, mounted in a bore of the housing 6 of the composite carrier 7, consisting from satellite unit 8 and hub 9.

Сателлитный блок 8 состоит из двух щек 10 и 11 (фиг.2), которые жестко связаны между собою перемычками 12 (фиг.3), расположенными по окружности между сателлитами 13. Для передачи крутящего момента ступице 9 на внутренних, расположенных ближе к оси водила, поверхностях перемычек 12 между щеками 10 и 11 в их средней в осевом направлении части выполнены участки внутренней поверхности шлицевого соединения 14 на одинаковом расстоянии от них. На внешних поверхностях секторов 15 (фиг.4) сектора венца ступицы 9 в промежутках между сателлитами выполнены внешние участки шлицевой поверхности 16 (фиг.5), зацепляющейся с внутренней шлицевой поверхностью 14, расположенными на перемычках 12 между щеками (фиг.3).The satellite unit 8 consists of two cheeks 10 and 11 (Fig. 2), which are rigidly interconnected by jumpers 12 (Fig. 3), located around the circumference between the satellites 13. To transmit torque to the hub 9 on the internal, located closer to the axis of the carrier , the surfaces of the jumpers 12 between the cheeks 10 and 11 in their axially middle part are sections of the inner surface of the spline connection 14 at the same distance from them. On the outer surfaces of the sectors 15 (Fig. 4) of the crown segment of the hub 9, in the spaces between the satellites, external portions of the spline surface 16 (Fig. 5) are made, which mesh with the inner spline surface 14 located on the jumpers 12 between the cheeks (Fig. 3).

В щеках 10, 11 (фиг.1) установлены на осях 17 три сателлита 13, оси 17 опираются на игольчатые подшипники качения 18.In the cheeks 10, 11 (Fig. 1) three satellites 13 are mounted on the axes 17, the axes 17 are supported by roller bearings 18.

Планетарный ряд образуют центральное колесо внешнего зацепления 1, которое является заторможенным, центральное колесо внутреннего зацепления 4, к которому подводится крутящий момент, сателлиты 13 и водило 7, предназначенное для передачи крутящего момента валу 19, с которого он снимается.The planetary gears form the central wheel of the external gearing 1, which is inhibited, the central wheel of the internal gearing 4, to which the torque is supplied, satellites 13 and carrier 7, designed to transmit torque to the shaft 19 from which it is removed.

Стакан 2 выполняет роль опоры центрального колеса внешнего зацепления 1 посредством подшипников скольжения 3, выполненных в виде бронзовых втулок, которые запрессовываются в отверстие стакана 2. Также стакан 2 служит опорой для центрального колеса внутреннего зацепления 4, установленного на нем через подшипник качения 5.The cup 2 acts as a support of the central wheel of the external gearing 1 by means of sliding bearings 3 made in the form of bronze bushes, which are pressed into the hole of the cup 2. Also, the cup 2 serves as a support for the central wheel of the internal gear 4 mounted on it through the rolling bearing 5.

Сателлитный блок 8 соединен шлицевым соединением 20 (фиг.6) со ступицей 9 (фиг.1), поверхности которого располагаются в кольцевом объеме 21, ограниченном центральными колесами 1 (D_внутр) и 4 (D_наруж) и щеками 10 и 11 сателлитного блока 8. Это шлицевое соединение 20, представляющее собой компенсационный узел и имеющее достаточные осевые и радиальные зазоры, обеспечивает передачу крутящего момента от водила 7 к валу 19 планетарной передачи с самоустановкой сателлитного блока в радиальном и угловом направлениях относительно центральных колес под воздействием сил, возникающих в зацеплениях сателлитов с центральными колесами передачи, и выравнивание нагрузки между сателлитами.The satellite unit 8 is connected by a spline connection 20 (Fig. 6) to the hub 9 (Fig. 1), the surfaces of which are located in the annular volume 21, limited by the central wheels 1 (D _int. ) And 4 (D _out ) and the cheeks 10 and 11 of the satellite unit 8. This spline connection 20, which is a compensation unit and has sufficient axial and radial clearances, provides torque transmission from the carrier 7 to the planetary shaft 19 with self-installation of the satellite unit in radial and angular directions relative to the central wheels under the air the action of forces arising in gears of satellites with central gear wheels, and load balancing between satellites.

Планетарная передача работает следующим образом.The planetary gear operates as follows.

Крутящий момент, подводимый к центральному колесу внутреннего зацепления 4, передается сателлитному блоку 8 составного водила 7 и валу 19 через зацепления сателлитов 13 с центральными колесами внешнего зацепления 1 и внутреннего зацепления 4, оси 17 и подшипникам 18. От сателлитного блока 8 момент передается ступице водила 9, внешняя поверхность которого располагается в кольцевом объеме 21, посредством участков подвижного шлицевого соединения 20, расположенного участками в промежутках между сателлитами 13, представляющего собой компенсационный узел и имеющего осевые и радиальные зазоры. Участки внутренней шлицевой поверхности 14 расположены на внутренних, расположенных ближе к оси водила 7, поверхностях перемычек 12 между щеками 10 и 11 в их средней в осевом направлении части. Внешние участки шлицевой поверхности - на внешних поверхностях секторов 15 венца ступицы 9, в промежутках между сателлитами 13 образована внешняя шлицевая поверхность 16.The torque supplied to the central wheel of internal gearing 4 is transmitted to the satellite block 8 of the composite carrier 7 and to the shaft 19 through gears of the satellites 13 with the central wheels of the external gearing 1 and internal gearing 4, the axis 17 and the bearings 18. From the satellite block 8, the moment is transmitted to the hub of the carrier 9, the outer surface of which is located in the annular volume 21, by means of sections of the movable spline connection 20 located in sections between the satellites 13, which is a compensation node and having axial and radial clearances. Sections of the inner spline surface 14 are located on the inner surfaces closer to the axis of the carrier 7, the surfaces of the webs 12 between the cheeks 10 and 11 in their axially middle part. The outer sections of the spline surface are on the outer surfaces of the sectors 15 of the crown of the hub 9, in the spaces between the satellites 13 an outer spline surface 16 is formed.

Описанная конструкция планетарной передачи позволяет повысить надежность и долговечность передачи за счет применения составного водила, состоящего из сателлитного блока и ступицы, соединенных подвижным шлицевым соединением, одновременно выравнивающим нагрузку между сателлитами и, частично, по длине контактных линий зубчатых зацеплений сателлитов с центральными колесами, при малых осевых габаритах сателлитного узла.The described design of the planetary gear allows to increase the reliability and durability of the gear due to the use of a composite carrier, consisting of a satellite unit and a hub connected by a movable spline connection, simultaneously balancing the load between the satellites and, partially, along the length of the contact lines of the gears of the satellites with the central wheels, for small axial dimensions of the satellite node.

Claims

A planetary gear comprising central wheels, satellites, a composite carrier and a compensation unit, characterized in that the composite carrier is made of a satellite unit and a hub, interconnected by a compensation unit made in the form of a spline connection located between the satellites with radial and axial clearances that provide self-alignment of the satellite block relative to the central wheels in the angular direction and load balancing between the satellites, while sections of the inner the spline connection surfaces are located on the jumpers between the cheeks of the satellite unit at the same distance from them, and the outer parts of the spline connection of the spline connection are located on the outer surfaces of the hub crown sectors located between the satellites in an annular volume limited by the central wheels and cheeks of the satellite unit.