RU2811198C1

RU2811198C1 - Четырехсателлитный планетарный редуктор

Info

Publication number: RU2811198C1
Application number: RU2023121100A
Authority: RU
Inventors: Семен Павлович Герасимов; Алексей Сергеевич Фомин; Александр Вадимович Чиркин; Даниил Викторович Петелин
Filing date: 2023-08-11
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Изобретение относится к машиностроению. Четырехсателлитный планетарный редуктор включает стойку, на которой жестко установлено неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением, ведущее центральное зубчатое колесо, образующее со стойкой вращательный шарнир, четыре сателлита, установленные посредством зубчатых зацеплений между неподвижным и центральным зубчатыми колесами, и водило, на котором жестко установлен выходной вал. Редуктор снабжен двумя рычагами, каждый из которых установлен посредством вращательных шарниров между водилом и соответствующим сателлитом, трехпарным шатуном, образующим вращательные шарниры с двумя сателлитами и водилом, при этом водило выполнено двухпарным. Обеспечивается увеличение срока службы устройства. 2 ил.

Description

Данное техническое решение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании планетарных передач и редукторов.

Известен планетарный механизм [Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учеб. для втузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М: Наука. Гл. ред. физ. - мат. лит., 1988. - 640 с; стр. 162, рис. 7.32], также называемый планетарным механизмом Джеймса и содержащий в своем составе стойку с жестко установленным на ней неподвижным зубчатым колесом с внутренним зацеплением, ведущее центральное зубчатое колесо, сателлит и водило. Недостатком данного механизма является то обстоятельство, что вся мощность двигателя передается через один сателлит.Кроме этого, в механизме масса сателлита смещена относительно центральной оси вращения и не уравновешена, вследствие чего происходит динамический дисбаланс, что в итоге может привести к раннему разрушению подшипниковых опор и звеньев механизма.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является четырехсателлитный планетарный редуктор [Патент №2631726, МПК F16H 57/04. Планетарный редуктор, в частности, для турбомашины / Феро Б.; заявитель и патентообладатель ИСПАНО-СЮИЗА. - №2015112303; заяв. 29.08.2013; опубл. 26.09.2017, Бюл. №27 - 16 с; 11 ил.], принимаемый в качестве прототипа. Редуктор включает в свой состав стойку с жестко установленным на ней неподвижным зубчатым колесом с внутренним зацеплением, ведущее центральное зубчатое колесо, четыре сателлита и водило, на котором жестко установлен выходной вал. В редукторе ведущее центральное зубчатое колесо образует со стойкой вращательный шарнир, а с сателлитами - зубчатые зацепления. Сателлиты сопряжены с водилом посредством вращательных шарниров (водило выполнено четырехпарным, т.е. образующим с сателлитами четыре кинематические пары), а с неподвижным зубчатым колесом - посредством зубчатых зацеплений.

Водило и стойка сопряжены между собой вращательным шарниром. В данном редукторе обеспечивается уравновешивание сил инерции от четырех сателлитов, вследствие чего снижается динамический дисбаланс.

Недостаток прототипа состоит в повышенных требованиях к точности изготовления его звеньев, а также в повышенных требованиях к точности его сборки. Это связано с тем, что водило соединяется напрямую со всеми четырьмя сателлитами, обеспечивая между ними постоянное расстояние. Наличие переменного расстояния между некоторыми сателлитами могло бы компенсировать неточности изготовления и сборки, сокращающие срок службы устройства.

Кроме этого число степеней свободы прототипа не равно одному, несмотря на то, что механизм считается одноподвижным, т.е. функционирующим от единственного привода. Это можно определить с помощью структурной формулы подвижности Чебышева П.Л.:

где - степень подвижности редуктора; - число подвижных звеньев редуктора; - число одноподвижных шарниров; - число двухподвижных шарниров.

Данный редуктор содержит шесть подвижных звеньев (ведущее центральное зубчатое колесо, водило и четыре сателлита), т.е. n=6; шесть одноподвижных шарниров (ведущее колесо со стойкой, четыре соединения сателлитов с водилом и соединение водила со стойкой), т.е. восемь двухподвижных шарниров (зубчатые зацепления каждого из сателлитов с ведущим и неподвижным колесами), т.е. Тогда степень подвижности редуктора оказывается отрицательной Полученный результат означает невозможность движения в такой системе при заданных параметрах. Движение может быть обеспечено только путем создания зазоров в шарнирах, в том числе, в зубчатых зацеплениях. Однако в этом случае невозможно реализовать равномерное распределение нагрузки между четырьмя сателлитами, что также сокращает срок службы устройства.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в увеличении срока службы устройства.

Данная проблема решается тем, что в предлагаемом четырехсателлитном планетарном редукторе, включающем стойку, на которой жестко установлено неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением, ведущее центральное зубчатое колесо, образующее со стойкой вращательный шарнир, четыре сателлита, установленные посредством зубчатых зацеплений между неподвижным и центральным зубчатыми колесами, и водило, на котором жестко установлен выходной вал, согласно изобретению, редуктор снабжен двумя рычагами, каждый из которых установлен посредством вращательных шарниров между водилом и соответствующим сателлитом, трехпарным шатуном, образующим вращательные шарниры с двумя сателлитами и водилом, при этом водило выполнено двухпарным.

Технический результат, получаемый при использовании предложенного изобретения, заключается в увеличении срока службы устройства за счет обеспечения более равномерного распределения усилий между сателлитами, путем исполнения водила составным в виде шарнирно соединенных рычагов, что обеспечивает переменное расстояние между некоторыми сателлитами, это позволяет компенсировать неточности изготовления и сборки.

Предлагаемый четырехсателитный планетарный редуктор показан на фиг.1 в виде структурной схемы (левая схема - вид спереди; правая схема -вид сбоку) и на фиг.2 в виде сборочной модели. Редуктор содержит следующие звенья: стойку 1, на которой жестко установлено неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением 2, ведущее центральное зубчатое колесо 3, сателлиты 4, 5, 6 и 7, рычаги 8 и 9, трехпарный (образующий с сопрягаемыми звеньями три кинематические пары) шатун 10, водило 11, выполненное двухпарным, и выходной вал 12.

Звенья 1 и 2, 11 и 12 образуют жесткие соединения. Звенья 1 и 3, 4 и 10, 5 и 8, 6 и 10, 7 и 9, 8 и 11, 9 и 11, 10 и 11 образуют вращательные шарниры. Причем геометрическая ось вращательного шарнира звеньев 1 и 3, а также геометрические оси вращения звеньев 11 и 12 являются соосными. Звенья 2 и 4, 2 и 5, 2 и 6, 2 и 7, 3 и 4, 3 и 5, 3 и 6, 3 и 7 образуют зубчатые зацепления.

Предлагаемый четырехсателлитный планетарный редуктор работает следующим образом. Входное движение задается ведущему центральному зубчатому колесу 3 относительно стойки 1 и передается сателлитам 4, 5, 6 и 7, смещающимся относительно неподвижного зубчатого колеса 2. Движение от сателлитов 4 и 6 передается на трехпарный шатун 10, а от сателлитов 5 и 7 на рычаги 8 и 9. Далее движение передается на водило 11 и жестко соединенный с ним выходной вал 12.

Число степеней свободы заявляемого редуктора может быть рассчитано по указанной выше структурной формуле Чебышева П.Л. Для данного редуктора параметры формулы соответственно равны: (здесь следует учитывать дополнительный вращательный шарнир со стороны звена 12 в связи с вращением данного звена относительно неподвижной геометрической оси) и Тогда степень подвижности редуктора оказывается равной одному Таким образом, для определенного движения всех звеньев редуктора, в нем достаточно задать движение единственному звену. В данном случае входное движение задается ведущему центральному зубчатому колесу 3.

Claims

Четырехсателлитный планетарный редуктор, включающий стойку, на которой жестко установлено неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением, ведущее центральное зубчатое колесо, образующее со стойкой вращательный шарнир, четыре сателлита, установленные посредством зубчатых зацеплений между неподвижным и центральным зубчатыми колесами, и водило, на котором жестко установлен выходной вал, отличающийся тем, что редуктор снабжен двумя рычагами, каждый из которых установлен посредством вращательных шарниров между водилом и соответствующим сателлитом, трехпарным шатуном, образующим вращательные шарниры с двумя сателлитами и водилом, при этом водило выполнено двухпарным.