RU2398145C1

RU2398145C1 - Planetary gear

Info

Publication number: RU2398145C1
Application number: RU2009125207/11A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Викторович Марюшин (RU); Анатолий Викторович Марюшин
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолётный Завод Им. М.Л. Миля"
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2010-08-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: planetary gear consists of central gears (1, 2), of carrier (4), of satellites (3) installed on pins (5) of carrier by means of bearings (6). Bearings (6) are positioned concentrically with the pins of the carrier. External diametre of the bearing is less, than internal diametre of the satellite at a value of doubled eccentricity. Pins axes are offset relative to the satellites at the value of eccentricity. Difference in diametres of the external ring of bearing (6) and internal diametre of satellite (3) in the value of eccentricity facilitates satellite to perform both rolling motions relative to surface of contact with external ring of bearing (6) and generating motion relative to whole surface of bearing (6) at interaction of elements of the planetary gear.

EFFECT: due to rotating motion of satellite relative to bearing there is facilitated uniform wear of surface for generating motion of satellite, also there is increased uniformity of wear and service life of planetary gear.

2 dwg

Description

Изобретение относится к деталям машин, а именно к передачам с зубчатыми колесами, совершающими планетарное движение и имеющим средства, компенсирующие неточность изготовления деталей и деформации корпусов планетарной передачи в эксплуатации для повышения равномерности нагрузок на сателлиты. Изобретение может применяться, в частности, в конструкции редукторов вертолетов.The invention relates to machine parts, namely to gears with gears making planetary motion and having means compensating for inaccurate manufacturing of parts and deformation of planetary gear housings in operation to increase the uniformity of satellite loads. The invention can be applied, in particular, in the design of helicopter gearboxes.

Применяющиеся в известных конструкциях средства для обеспечения равномерности нагружения подшипников сателлитов направлены на обеспечение повышенной точности изготовления шестерен, точности расточек гнезд под подшипники, увеличения жесткости и массы корпусов механизма, попытки введения несимметричности конструкции, учитывающей эксплуатационные деформации от внешних нагрузок и неравномерности температур, сложных расчетов и измерений реальных погрешностей изготовления шестерен, расточки гнезд под подшипники, разницы во внутренних зазорах в подшипниках, разницы посадок подшипников в гнезда корпусов механизмов.The means used in the known constructions to ensure uniform loading of the bearings of the satellites are aimed at providing increased precision in the manufacture of gears, the accuracy of bore of bearings for bearings, increasing the rigidity and mass of the mechanism housings, attempts to introduce asymmetric designs that take into account operational deformations from external loads and temperature unevenness, complex calculations and measurements of real errors in the manufacture of gears, bores of bearings under bearings, differences in internal x bearing clearance, the difference in landing bearing socket housing arrangements.

Известны планетарные передачи (патенты RU №2017032, 1994 г, RU №2018744, 1994 г.), содержащие центральные зубчатые колеса и водило с размещенными на нем сателлитами. В устройстве по патенту №2017032 для обеспечения равномерности нагрузки на сателлиты за счет выравнивания начальных зазоров подвижное центральное колесо с внешними зубьями выполнено составным, из основного и двух дополнительных колес, с возможностью их регулировки для взаимодействия каждого колеса с соответствующим сателлитом. В устройстве планетарной передачи по патенту №2018744 с той же целью в опорах сателлита в водиле размещены эксцентриковые втулки, зафиксированные от проворота.Known planetary gears (patents RU No. 201732, 1994, RU No. 20178744, 1994) containing central gears and a carrier with satellites placed on it. In the device according to patent No. 201132, to ensure uniformity of the load on the satellites due to the alignment of the initial clearances, the movable central wheel with external teeth is made integral of the main and two additional wheels, with the possibility of their adjustment for the interaction of each wheel with the corresponding satellite. In the planetary gear device according to patent No. 20178744, for the same purpose, eccentric bushings fixed from rotation are placed in the supports of the satellite in the carrier.

Известным недостатком планетарных передач является сложность равномерно распределить нагрузку по сателлитам при числе сателлитов больше трех. При числе сателлитов равным трем применяют упомянутые выше технические решения с плавающими центральными зубчатыми колесами, которые самоустанавливаются относительно трех сателлитов. Если число сателлитов будет больше трех, то плавающие центральные колеса будут стремиться самоустановиться относительно каких-либо трех сателлитов, что приводит к уменьшению нагрузки на недогруженных сателлитах и увеличению нагрузки на нагруженных трех сателлитах с соответствующим уменьшением расчетного ресурса нагруженных сателлитов и их подшипниковых опор.A known disadvantage of planetary gears is the difficulty to evenly distribute the load among the satellites with the number of satellites more than three. With the number of satellites equal to three, the above-mentioned technical solutions with floating central gears, which are self-installing relative to three satellites, are used. If the number of satellites is more than three, then the floating central wheels will tend to self-establish with respect to any three satellites, which will lead to a decrease in the load on underloaded satellites and an increase in the load on loaded three satellites with a corresponding decrease in the estimated life of loaded satellites and their bearing bearings.

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является техническое решение планетарной зубчатой передачи в соответствии с описанием к патенту (US №3635103, 1972 г), в котором для выравнивания нагрузок по сателлитам используют эксцентриковую втулку, установленную на шип водила, что позволяет решить вопрос о равномерности распределения нагрузок между сателлитами при любом числе сателлитов. Сателлит вместе с расположенной концентрично относительно него подшипниковой опорой установлен эксцентрично относительно оси шипа водила и имеет возможность качательного движения между внутренним и наружным центральными колесами, компенсируя в динамике погрешности изготовления шестерен, сателлитов и подшипниковых опор в корпусах.The closest analogue of the claimed device is the technical solution of the planetary gear transmission in accordance with the description of the patent (US No. 3635103, 1972), in which to align the loads on the satellites using an eccentric sleeve mounted on the spike carrier, which allows to solve the question of the uniform distribution of loads between satellites for any number of satellites. The satellite, together with the bearing support located concentrically relative to it, is mounted eccentrically relative to the axis of the carrier pin and has the possibility of rocking motion between the inner and outer central wheels, compensating for the dynamics of manufacturing errors of gears, satellites and bearing bearings in the housings.

Недостатком известного технического решения является то, что эксцентриковая втулка совершает относительно поверхности контакта с шипом, на который она установлена, только качающиеся движения, что приводит к неравномерности износа шипа по его окружности. Поверхность шипа, по которой происходит качание, будет изнашиваться, в то время как незадействованная поверхность шипа не будет изнашиваться. Неравномерная нагрузка и неравномерный износ шипа снизят ресурс передачи за счет снижения ресурса шипа.A disadvantage of the known technical solution is that the eccentric sleeve makes only swinging motion relative to the contact surface with the stud on which it is mounted, which leads to uneven wear of the stud around its circumference. The surface of the tenon over which the swing occurs will wear out, while the idle surface of the tenon will not wear out. Uneven load and uneven wear of the spike will reduce the transmission resource by reducing the spike resource.

Задачей изобретения является повышение ресурса планетарной передачи за счет исключения неравномерной нагрузки и неравномерного износа рабочих поверхностей элементов передачи.The objective of the invention is to increase the resource of the planetary gear by eliminating uneven load and uneven wear of the working surfaces of the transmission elements.

Поставленная задача решена благодаря тому, что в планетарной передаче, содержащей центральные колеса, водило, сателлиты, установленные на шипах водила с помощью подшипников, причем сателлиты и шипы установлены с заданным эксцентриситетом, - в соответствии с заявляемым техническим решением, подшипники установлены концентрично с шипами водила, наружный диаметр подшипника меньше внутреннего диаметра сателлита на величину удвоенного эксцентриситета, а оси шипов смещены относительно сателлитов на величину эксцентриситета.The problem is solved due to the fact that in a planetary gear containing central wheels, a carrier, satellites mounted on the carrier spikes with bearings, and the satellites and spikes are installed with a given eccentricity, - in accordance with the claimed technical solution, the bearings are mounted concentrically with the carrier spikes , the outer diameter of the bearing is less than the inner diameter of the satellite by the amount of doubled eccentricity, and the axis of the studs are offset relative to the satellites by the amount of eccentricity.

Предлагаемое изобретение лишено указанных недостатков устройства аналога (US №3635103), а именно неравномерности нагрузки и неравномерного износа шипа, за счет того, что в нем отсутствует неработающая зона. Сателлит, установленный с эксцентриситетом относительно подшипниковой опоры, совершает не только качательные движения относительно поверхности контакта с подшипниковой опорой, но и движение обката относительно всей поверхности подшипниковой опоры.The present invention is devoid of these disadvantages of the analog device (US No. 3635103), namely, uneven loading and uneven wear of the spike, due to the fact that there is no idle zone. A satellite mounted with an eccentricity with respect to the bearing support performs not only rocking movements relative to the contact surface with the bearing support, but also a rolling movement relative to the entire surface of the bearing support.

Качательное движение сателлита позволяет также как и в известном техническом решении компенсировать погрешности изготовления шестерен планетарной передачи, корпусов планетарной передачи, погрешностей расположения шипов (гнезд) подшипниковых опор, деформации корпусов планетарной передачи при неравномерном ее нагреве в условиях эксплуатации и при неравномерном нагружении корпусов внешними силами также в условиях эксплуатации.The rocking motion of the satellite allows, as well as in the known technical solution, to compensate for errors in the manufacture of planetary gears, planetary gear housings, errors in the location of the studs (bearings) of bearing bearings, deformation of planetary gear housings during uneven heating under operating conditions and during uneven loading of the housings by external forces in operating conditions.

Вращательное движение сателлита относительно подшипниковой опоры позволяет равномерно изнашивать поверхность, по которой обкатывается сателлит, увеличивая равномерность износа и, соответственно, ресурс планетарной передачи в целом.The rotational movement of the satellite relative to the bearing support allows you to evenly wear out the surface on which the satellite is rolled, increasing the uniformity of wear and, accordingly, the resource of the planetary gear as a whole.

На фиг.1 схематично показана планетарная передача, разрез; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.Figure 1 schematically shows a planetary gear, section; figure 2 is a section aa of figure 1.

Планетарная передача состоит из внутреннего и наружного центральных колес 1 и 2, соответственно, сателлитов 3, водила 4 с шипами 5 по числу сателлитов 3, на которые последние установлены с помощью подшипников 6 с телами качения 7.The planetary gear consists of the inner and outer central wheels 1 and 2, respectively, of satellites 3, drove 4 with spikes 5 according to the number of satellites 3, on which the latter are mounted using bearings 6 with rolling bodies 7.

Подшипники 6 установлены концентрично с шипами 5 водила 4. При этом наружный диаметр подшипников 6 (наружного кольца подшипника) меньше внутреннего диаметра шестерни сателлита 3 на удвоенную величину заданного эксцентриситета «е». За счет этого зазора при взаимодействии шестерен передачи (при любом направлении вращения шестерен) шипы 5 вместе с подшипниками 6 оказываются установленными эксцентрично относительно сателлитов 3, то есть оси шипов 5 смещены относительно осей сателлитов 3 на величину заданного эксцентриситета «е».The bearings 6 are mounted concentrically with the spikes 5 of the carrier 4. In this case, the outer diameter of the bearings 6 (the outer ring of the bearing) is less than the inner diameter of the pinion of the satellite 3 by twice the specified eccentricity “e”. Due to this gap, during the interaction of the gears (for any direction of rotation of the gears), the spikes 5 together with the bearings 6 are eccentrically mounted relative to the satellites 3, that is, the axes of the spikes 5 are offset relative to the axes of the satellites 3 by the value of the specified eccentricity “e”.

Наличие разницы диаметра наружного кольца подшипника 6 и внутреннего диаметра сателлита 3 на величину эксцентриситета «е» позволяет при взаимодействии элементов планетарной передачи совершать сателлиту 3 как качательные движения относительно поверхности контакта с наружным кольцом подшипника 6, так и движение обката относительно всей поверхности подшипника 6. Благодаря вращательному движению сателлита 3 относительно подшипника 6 обеспечивается равномерность износа поверхности, по которой обкатывается сателлит, увеличивая равномерность износа и, таким образом, увеличивая ресурс планетарной передачи.The difference between the diameter of the outer ring of the bearing 6 and the inner diameter of the satellite 3 by the amount of eccentricity “e” allows the interaction of planetary gear elements to make the satellite 3 both oscillating movements relative to the contact surface with the outer ring of the bearing 6 and rolling movement relative to the entire surface of the bearing 6. Thanks the rotational movement of the satellite 3 relative to the bearing 6 ensures uniform wear of the surface on which the satellite is rolled, increasing uniform st and wear, thus increasing the planetary transmission resource.

Мощность передается сначала на внутреннее центральное колесо 1 с направлением вращения против часовой стрелки, далее на сателлиты 3, заставляя их вращаться по часовой стрелке. От сателлитов 3 мощность передается на наружное центральное колесо 2, которое будет вращаться против часовой стрелки. При передаче мощности от внутреннего центрального колеса 1 к сателлитам 3 возникает окружная сила «В», действующая на сателлит 3. При передаче мощности от сателлита 3 к внешнему центральному колесу 2 возникает сила реакции «С», действующая в ту же сторону, что и сила «В». Силы «С» и «В» направлены в одну сторону (это известное свойство сателлитов как паразитных шестерен) и прижимают сателлит 3 к подшипниковой опоре (подшипнику) 6 в точке «D». Кроме окружных сил в местах контакта сателлита 3 с внутренним и наружным колесами 1 и 2, на сателлит 3 действуют также и радиальные силы, направленные к оси сателлита. Изменяющееся в процессе работы и в процессе деформации передачи соотношение между окружными силами «В», силами реакции «С» и радиальными силами, действующими на сателлит 3 планетарной передачи, изменяет положение оси сателлита 3 относительно точки контакта «D» с подшипниковой опорой (подшипником 6), за счет чего и достигается равномерность распределения нагрузок между сателлитами 3. В зависимости от назначения планетарной передачи внешнее и внутреннее центральные шестерни могут быть выполнены как фиксированными, так и плавающими.Power is transmitted first to the inner central wheel 1 with a counterclockwise direction of rotation, then to satellites 3, forcing them to rotate clockwise. From satellites 3, power is transmitted to the outer central wheel 2, which will rotate counterclockwise. When power is transmitted from the inner central wheel 1 to the satellites 3, a circumferential force “B” arises which acts on the satellite 3. When the power is transmitted from the satellite 3 to the outer central wheel 2, a reaction force “C” arises which acts in the same direction as the force "AT". The forces "C" and "B" are directed in one direction (this is a well-known property of satellites as spurious gears) and press the satellite 3 against the bearing support (bearing) 6 at the point "D". In addition to the circumferential forces at the contact points of the satellite 3 with the inner and outer wheels 1 and 2, radial forces directed to the axis of the satellite also act on the satellite 3. The ratio between the circumferential forces “B”, the reaction forces “C” and the radial forces acting on the satellite 3 of the planetary gear, which changes during the operation and during the deformation of the gear, changes the position of the axis of the satellite 3 relative to the contact point “D” with the bearing support (bearing 6 ), due to which a uniform distribution of loads between satellites is achieved 3. Depending on the purpose of the planetary gear, the external and internal central gears can be either fixed or floating.

Claims

A planetary gear containing central wheels, a carrier, satellites mounted on the carrier spikes with bearings, and the satellites and spikes installed with a given eccentricity, characterized in that the bearings are mounted concentrically with the carrier spikes, the outer diameter of the bearing is less than the internal diameter of the satellite by twice the eccentricity , and the axis of the spikes are offset relative to the satellites by the amount of eccentricity.