Механічна передача

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к конструкциям механических передач и может быть использовано в рабочих машинах с механическим приводом исполнительного органа. Известны механические передачи одностороннего действия (роликовые механизмы свободного хода с фрикционным самозатягиванием), содержащие внутреннюю и наружную обоймы с цилиндрическими поверхностями и вырезами и подпружиненные ролики [1]. Недостатком таких передач является наличие высоких контактных напряжений в сопряжении роликов и обойм, что ограничивает их ресурс и ставит высокие требования к точности изготовления. Известны механические передачи с изменяемым передаточным отношением (фрикционные вариаторы), основанные на тангенциальном фрикционном взаимодействии ведущего и ведомого колес разного диаметра [2]. Недостатком таких передач являются высокие контактные напряжения в сопряжении колес, что ограничивает их ресурс и увеличивает габариты и металлоемкость передач. Известны механические передачи с изменяемым передаточным отношением (импульсивные вариаторы), основанные на преобразовании вращательного движения ведущего звена в колебания промежуточного звена и вновь в неравномерное вращение ведомого звена [3]. Недостатком таких передач является неравномерность вращения ведомого звена и высокие динамические нагрузки, возникающие в элементах передачи, а также конструктивная сложность передачи. Известна принятая в качестве прототипа механическая передача (микрохраповой механизм свободного хода), содержащая корпус, входное и выходное звенья, храповое колесо и второе колесо, снабженное установленными упруго пластинами, взаимодействующими с выступами храпового колеса и образующими внутреннее зацепление колес. Колеса располагаются соосно [4]. Недостатком передачи-прототипа является ограниченность возможностей, конкретно невозможность изменения передаточного отношения, всегда равного единице. Недостатки непосредственно связаны с конструкцией передачи, обеспечивающей либо прямое соединение ведущего и ведомого звеньев, либо, при реверсе привода, их рассоединение с прекращением передачи вращения. В основу изобретения положена задача создания механической передачи на основе микрохрапового механизма свободного хода, в которой, без высоких контактных давлений, путем осуществления нормального взаимодействия звеньев, обеспечена передача вращения с передаточным отношением, не равным единице и возможность его бесступенчатого изменения, а за счет этого расширены возможности передачи по сравнению с прототипом и также уменьшены затраты на изготовление и эксплуатацию по сравнению с аналогами. Поставленная задача решается тем, что в известной механической передаче, содержащей корпус, входное и выходное звенья, храповое колесо и второе колесо, снабженное установленными упруго пластинами, взаимодействующими с выступами храпового колеса и образующими внутреннее зацепление колес, согласно изобретению, колеса расположены несоосно, с величиной взаимного эксцентриситета, превышающей отношение радиуса храпового колеса к числу его зубьев. В варианте исполнения механическая передача снабжена механизмом изменения величины взаимного эксцентриситета охватывающего и вн утреннего колес. В варианте исполнения механической передачи охватывающее колесо соединено со входным звеном, а охватываемое колесо соединено с выходным звеном передачи. В планетарном варианте исполнения механической передачи одно колесо свободно установлено на водиле, связанном со входным звеном привода, и соединено с выходным звеном, а второе колесо зафиксировано от вращения относительно корпуса. В планетарном варианте исполнения механической передачи одно колесо свободно установлено на водиле, связанном со входным звеном привода и зафиксировано от вращения относительно корпуса, а второе колесо соединено с выходным звеном. В варианте исполнения механическая передача снабжена промежуточным элементом, размещенным в проточке храпового колеса и взаимодействующим с пластинами второго колеса в направлении, противоположном направлению эксцентриситета. Технический результат применения предлагаемого устройства является следствием реализации совокупности признаков формулы изобретения. В частности, вследствие расположения колес несоосно, с величиной взаимного эксцентриситета, превышающей отношение радиуса храпового колеса к числу его зубьев, передаточное отношение предлагаемой механической передачи не равно единице, т.е. вращение передается с редукцией, при этом граничное значение передаточного отношения определяется указанными параметрами храпового колеса. Реализация признаков обеспечивает новое качество по сравнению с прототипом, упрощение конструкции и эксплуатации приводов с применением предлагаемой механической передачи по сравнению с передачами-аналогами. Формула изобретения содержит в отличительной части признаки, специально созданные для использования в данном изобретении. Отсутствуют сведения о достижении указанного эффекта ранее посредством реализации полностью или частично предлагаемой совокупности признаков. Указанный эффект усиливается в случае применения признаков дополнительных пунктов формулы изобретения, кроме того, снабжение передачи механизмом изменения величины взаимного эксцентриситета колес позволяет плавно изменять передаточное отношение, придавая передаче свойства вариатора и значительно расширяя ее возможности. Признаки пунктов 3, 4, 5 являются альтернативными и их реализация обеспечивает, в зависимости от решаемой задачи, повышение или понижение оборотов выходного звена, изменение направления его вращения, что также расширяет возможности передачи. Снабжение передачи промежуточным элементом, размещенным в проточке храпового колеса и взаимодействующим с пластинами охватывающего колеса со стороны, противоположной направлению эксцентриситета, позволяет сократить нерабочее взаимодействие храпового колеса и пластин, повысив таким образом их долговечность и снизив шум при работе передачи. На чертежах приведены схемы механической передачи: фиг.1 - схема передачи, продольное сечение; фиг.2 - схема передачи, поперечное сечение; фиг.3 - схема передачи, продольное сечение, вариант исполнения; фиг.4 - схема передачи, поперечное сечение, вариант исполнения; фиг.5 - схема планетарной передачи, продольное сечение, вариант исполнения; фиг.6 схема планетарной передачи, поперечное сечение, вариант исполнения; фиг.7 - схема планетарной передачи, продольное сечение, вариант исполнения; фиг.8 - схема планетарной передачи, поперечное сечение, вариант исполнения; фиг.9 - схема зацепления в передаче с охватываемым храповым колесом; фиг.10 схема зацепления в передаче с охватывающим храповым колесом. Ме ханическая передача включает в себя корпус 1 (на фиг.1, 2, 3, 4 не показан), входное звено 2 и выходное звено 3, храповое колесо 4 с диаметром Dx (радиусом Rx) и количеством зубьев Z, колесо 5 с установленными на шарнирах 6 пластинами 7, взаимодействующими с упругими элементами 8. Передача может быть снабжена механизмом 9 изменения взаимного эксцентриситета "e" колес 4 и 5. Храповое колесо 4 может быть непосредственно закреплено на валу (входном звене 2) или свободно установлено с эксцентриситетом "e" на водиле 10, соединенном со входным звеном 2. В этом случае храповое колесо 4 соединяется компенсирующей муфтой 11 с выходным звеном 3 (фиг.5) или корпусом 1 (фиг.7) передачи. В проточке 12 храпового колеса 4 может быть установлено кольцо 13, взаимодействующее с пластинами 7 в направлении, противоположном направлению эксцентриситета "e". Работает передача следующим образом. Входному звену 2 сообщается вращение с угловой скоростью w1 (фиг.9). Пластины 7 охва тывающего колеса, прижимаемые упругими элементами 8 к поверхности храпового колеса, взаимодействуют с его выступами, образуя внутреннее зацепление колес - храпового с радиусом Rx и воображаемого, образованного концами пластин. В зоне "в" пластины 7 упруго деформируются под действием нагрузки и в зацеплении окружная скорость концов пластин Vок1 равна окружной скорости храпового колеса Vок2. Храповое колесо получает вращение со скоростью w2. Радиус воображаемого колеса в этой зоне зависит от величины эксцентриситета "e" и составляет R1max = Rx + e, а передаточное отношение равно I = Rx/(Rx + e). В зоне "c" храповое колесо начинает "обгонять" пластины 7, они распрямляются и выходят из зацепления. В любой I - ой точке зоны "a" окружная скорость храпового колеса превышает окружную скорость концов пластин и пластины свободно проскальзывают по поверхности храпового колеса 4. Возможно зацепление охватывающего храпового колеса 4 с внутренним, охватываемым колесом с пластинами 5 (фиг.10). Тогда ведущим по-прежнему является охватывающее колесо, но уже храповое. Передаточное отношение такой передачи равно I = (Rx - e)/R x, т.е. для указанных передач всегда I Rx/Z). Для передачи, изображенной на фиг.1, 2, конструктивно приемлемый диапазон изменения передаточного отношения лежит в пределах 0,25 < i < 1, а для передач, изображенных на фиг.5, 6, 7, 8, - в пределах 5 < i < 200. Потери энергии непосредственно в зацеплении незначительны и, в основном, связаны с проскальзыванием концов пластин по храповому колесу. КПД передач составляет 90 ... 95% при любом передаточном отношении. Так как в передачах имеет место упругое взаимодействие храпового колеса 4 и колеса с пластинами 7, требования к точности изготовления колес относительно невысокие, а число пластин, находящихся в зацеплении, возрастает с увеличением нагрузки, что повышает эффективность передачи. Поломка одной или нескольких пластин не делает передачу неработоспособной, а лишь незначительно изменяет ее показатели. Описанные передачи в виду их простоты, низких требований к точности изготовления и высокой надежности могут эффективно использоваться в нереверсивных приводах технологических машин различного назначения.