Передавальний механізм

1. Передавальний механізм, реалізований за схемою хвильової передачі із проміжними тілами кочення, що містить хвильовий генератор, вхідний і вихідний вали та передавальний вузол, що складається з ланок, одну з яких виконано у вигляді прецесуючого колеса, а інші - у вигляді рухомого колеса й нерухомо встановленого в корпусі колеса, при цьому кожне з коліс має, щонайменше одну, профільовану кулачкову поверхню у вигляді періодичної по периметру доріжки кочення, що постійно взаємодіє з тілами кочення, розміщеними в отворах тонкостінного сепаратора, який відрізняється тим, що хвильовий генератор виконаний у вигляді ексцентрикової втулки, встановленої на вхідному валу, та двох дисків, розміщених усередині прецесуючого колеса з можливістю взаємодії з ним. 2. Передавальний механізм за п. 1, який відрізняється тим, що ексцентрикова втулка рухливо сполучається з вхідним валом через шпонкове з'єднання. Винахід відноситься до області загального машинобудування, а саме до засобів, призначених для передачі обертання з перетворенням швидкості і може бути використаний як силовий або кінематичний агрегат. Відомі синусо-кулькові редуктори, які відносять до хвильових передач з проміжними тілами кочення (Ігнатіщев P.M. Загальні відомості про синусо-кулькові передачі «Вісник машинобудування», 1986 №2, стор. 24-28). Передаючий вузол синусо-кулькової передачі складається з трьох послідовно розташованих деталей. На двох крайніх деталях виконані кулачкові поверхні у вигляді періодичних по периметру доріжок кочення для кульок. Проміжна деталь з прорізами для кульок виконує функцію водила-сепаратора. Одна з деталей з кулачковою поверхнею є хвильовим генератором. Співвідношення періодів кулачкових поверхонь залежить від числа тіл кочення і підкорюється певній закономірності. Синусо-кулькові передачі володіють рядом позитивних властивостей, серед яких можливість отримання високих передаточних відношень в одній ступені, простота конструкції і малі габаритні розміри при високих передаточних моментах. В той же час, в зачепленні відбуваються великі втрати енергії на подолання тертя ковзання, внаслідок чого зменшується ККД передачі, спостерігається передчасний знос ланок. Хвилеподібні рухи кульок ведуть до динамічної неврівноваженості передачі. Водило-сепаратор із-за малої товщини є лімітуючою ланкою по міцності й довговічності. Відомі редуктори на базі прецесійної передачі із зубчато-роликовим зачепленням (Бостан А.І. Зачеплення для прецесійних передач, Кишинів, 1988p.). Прецесійні редуктори містять корпус, вхідний, вихідний вали. На кривошипній ділянці вхідного валу в підшипниках поміщено сателітне колесо з двома роликовими вінцями. Конічні ролики обертаються вільно на осях, запресованих в корпусі колеса. Нерухоме колесо закріплене в корпусі, а рухоме закріплене на вихідному валу. Продовження твірних зубів коліс і конічних роликів перетина (19) UA (11) 91800 (13) (21) a200907065 (22) 06.07.2009 (24) 25.08.2010 (46) 25.08.2010, Бюл.№ 16, 2010 р. (72) МАРГУЛІС МИХАЙЛО ВОЛОДИМИРОВИЧ, ШАЙДА АРТЕМ СЕРГІЙОВИЧ, МІТІН В'ЯЧЕСЛАВ ВІКТОРОВИЧ (73) ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) US 4563915, 14.01.1986 US 4620456, 04.11.1986 US 5383821, 24.01.1995 JP 61119850, 07.06.1986 UA 25141, 25.07.2007 Игнатищев Р. М. Общие сведения о синусоидальных передачах // Вестник машиностроения. - 1986. - № 2. - С. 24-28 SU 1545019, 23.02.1990 RO 116120, 30.10.2000 US 2545562, 24.07.1946 US 3590659, 06.07.1969 C2 1 3 ються в центрі прецесії, суміщеному з точкою перетину загальної осі валів з віссю кривошипної ділянки вхідного валу. Редуктори на базі прецесійної передачі з роликовим зачепленням мають великий діапазон передаточних відношень, здатні передавати великі потужності при порівняно невеликих масоємності і габаритних розмірах. Разом з перевагами, ці редуктори мають і недоліки. Ролики прецесуючого колеса встановлені на осях і обертаються з тертям ковзання. Це приводить до передчасного зносу осей і отворів роликів, а також до зниження ККД. Якість зачеплення залежить від точності осьового і просторового розміщення роликів. Високу точність такого їх розміщення отримати технологічно складно. Прецессія колеса викликає динамічну неврівноваженість редуктора, приводить до появи шуму, вібрацій, додаткових динамічних навантажень на підшипники вхідного валу. Найбільш близьким по технічній суті є передаточний механізм (патент №25141 МПК F16 Η 25/00, Маргуліс М.В., Шайда А.С., 2007p.), що складається з хвильового генератора та передавального вузла. Передавальний вузол складається з ланок, кожна з яких має профільовану кулачкову поверхню у вигляді періодичної по периметру доріжки кочення, що постійне взаємодіє з тілами кочення, які розташовані в отворах тонкостінного сепаратора, причому одна з ланок пов'язана з хвильовим генератором. Доріжки кочення на ланках передаточного вузла виконані у вигляді скруглення між сферичними поверхнями різних діаметрів з центрами, співпадаючими з центром прецесії, причому центри округлення знаходяться на лінії, лежачій на сферичній поверхні, центр якої співпадає з центром прецесії і має зигзагоподібний замкнутий періодичний по периметру контур. Хвильовий генератор виконаний у вигляді валу, на кривошипній ділянці якого встановлені підшипники кочення. Передавальний вузол містить прецесуюче колесо, що взаємодіє з хвильовим генератором, нерухомо встановлене в корпусі колесо та рухоме колесо, сполучене з вихідним валом. На сферичній поверхні рухомого колеса виконана періодична по периметру доріжка кочення, яка розташована з можливістю контакту через проміжні тіла кочення з аналогічною доріжкою кочення, виконаною на сферичній поверхні прецесуючого колеса. Доріжки кочення виконані таким чином, що спрощено їх виготовлення і збірку механізму в цілому. При виготовленні коліс з описаними доріжками кочення відкритий доступ ріжучому інструменту. При збірці ряд ланок може бути незафіксований в осьовому напрямі, що дозволить їм самовстановлюватись в процесі роботи. В той же час, прецесійний рух ланок, кривошипна ділянка вхідного валу і підшипники, встановлені на ньому, створюють додаткові динамічні навантаження на ланки механізму, підвищують шум і вібрацію, що знижує надійність і довговічність механізму. Необхідно зменшувати кут нахилу прецесуючого колеса з метою зменшення динамічних навантажень. Це негативно позначається на 91800 4 розподілі сил в зачепленні - збільшується кут зачеплення, внаслідок чого зменшується корисна складова сили зачеплення. У основу винаходу поставлено завдання створити передавальний механізм, в якому за рахунок зміни форми конструктивних елементів і їх взаємозв'язків забезпечено повне врівноваження механізму, що дозволить виключити динамічні навантаження, що діють на ланки, забезпечити пониження шуму і вібрацій в процесі експлуатації, підвищити надійність і довговічність механізму, а також спростити конструкцію прецесуючого колеса задля зручності його виготовлення й зборки вузла, що дасть змогу уникнути використання валу, що має ділянку з нахиленою віссю. Для вирішення поставленого завдання в передаточному механізмі, що містить корпус, хвильовий генератор, вхідний і вихідний вали та передавальний вузол, що складається з ланок, одну з яких виконано у вигляді прецесуючого колеса, а інші - у вигляді рухомого колеса й нерухомо встановленого в корпусі колеса, при цьому кожне з коліс має, щонайменше, одну профільовану кулачкову поверхню у вигляді періодичної по периметру доріжки кочення, що постійно взаємодіє з тілами кочення, розміщеними в отворах тонкостінного сепаратора, відповідно до винаходу, хвильовий генератор виконаний у вигляді ексцентрикової втулки, встановленої на вхідному валу, та двох дисків, розміщених усередині прецесуючого колеса з можливістю взаємодії з ним, при цьому ексцентрикова втулка рухливо сполучається з вхідним валом через шпонкове з'єднання. З метою мінімізації динамічних навантажень в процесі роботи даний передавальний механізм є повністю урівноваженим статично і динамічно. Головний вектор сил інерції дорівнює нулеві, тому що центри мас груп однакових деталей зміщені на рівні відстані відносно осі обертання. Таким чином досягається статичне врівноваження. Диски, що контактують з прецесуючим колесом, встановлені на підшипниках кочення ексцентрично відносно осі обертання вхідного валу. При обертанні виникає момент сил інерції, який викликає додаткові динамічні реакції в підшипниках кочення. Для динамічного врівноваження механізму встановлено два балансувальних диски на вхідному валу передавального механізму. їх маси повинні бути підібрані так, щоб момент сил інерції балансувальних дисків дорівнював сумі моментів сил інерції, що виникають в результаті прецесії сукупності ланок, і моментів сил інерції, що виникають в результаті зміщення центрів мас груп деталей відносно осі обертання. Деякі ланки даного механізму мають можливість самовстановлюватися у процесі роботи. Диски установлені на ексцентриковій втулці, що незафіксована в осьовому напрямку, що забезпечує постійний контакт двох дисків із прецесуючим колесом. Всі зазори в підшипниках механізму, а також у кулькових зачепленнях можна регулювати за допомогою підбору певної товщини прокладок під кришки підшипників, або за допомогою гайок. Регулювання й самоустановка ланок дозволили за 5 стосувати кінематичні пари більш низького класу й тим самим виключити зайві зв'язки. У зачепленні одночасно контактує декілька тіл кочення, що дає можливість досягти зменшення маси і габаритних розмірів, підвищити плавність і безшумність роботи механізму. Винахід ілюструється кресленнями. На Фіг.1 представлений подовжній розріз передавального механізму. На Фіг.2 показано об'ємне зображення передавального вузла механізму. Передавальний механізм (Фіг.1) містить корпус 1, в якому на підшипниках 2, 3 встановлений вхідний вал 4. На вхідному валу 4 по посадці з гарантованим зазором установлена ексцентрикова втулка 5. На підшипниках 6, 7 установлені два диски 8, 9. Прецесуюче колесо 10 із двома періодичними криволінійними доріжками кочення на сферичній поверхні контактує з розміщеними усередині нього дисками 8, 9. Нерухоме колесо 11 з періодичною криволінійною доріжкою кочення на сферичній поверхні закріплено в корпусі 1. Рухливе колесо 12 з періодичною криволінійною доріжкою кочення на сферичній поверхні жорстко пов'язане з вихідним валом 13. Прецесуюче колесо 10 одночасно входить у зачеплення з нерухомим колесом 11 через проміжні тіла кочення 14, які розміщені в тонкостінному сепараторі 15 і з рухливим колесом 12 через проміжні тіла кочення 16, які розміщені в тонкостінному сепараторі 17. Працює передавальний механізм наступним чином. При обертанні вхідного валу 4 за допомогою ексцентрикової втулки 5 і дисків 8, 9 генеруються хвилі прецесії колеса 10. При цьому кульки 14, що перебувають у тонкостінному сепараторі 15, контактують одночасно з періодичними криволінійними доріжками кочення прецесуючого 10 і 91800 6 нерухомого 11 коліс й завдяки різниці в кількості періодів доріжок кочення цих коліс повідомляють колесу 10 обертання з редукцією навколо власної геометричної осі. Інший ланцюг кульок 16, що перебувають у тонкостінному сепараторі 17, контактує одночасно з періодичними криволінійними доріжками кочення прецесуючого 10 і рухливого 12 коліс, і повідомляє рухливому колесу 12 обертання з редукцією. Передатне відношення буде визначатися кількостями періодів доріжок кочення прецесуючого, рухливого й нерухомого коліс. Передавальний вузол механізму, зображений на Фіг.2, включає в себе прецесуюче 10, рухоме 12 і нерухомо встановлене в корпусі 11 колесо, які контактують через проміжні тіла кочення - кульки 14, 16, що розташовані в сепараторах 15, 17. Обертання ексцентрикової втулки 5 призводить до генерації хвиль, які через диски 7, 8, встановлені на підшипниках кочення, передаються на прецесуюче колесо 10, яке при цьому тисне на нерухоме колесо 11 через кульки 14, що викликає його обертання з редукцією навколо власної геометричної осі. На рухоме колесо 12 обертання передається через кульки 16. Представлена конструкція передавального механізму придатна до використання в силових і кінематичних агрегатах. Використання даної конструкції передавального механізму забезпечить зменшення трудомісткості й собівартості виготовлення механізму за рахунок спрощення конструкції деталей передавального вузла й зниження необхідної точності їхнього виготовлення, а також збільшення надійності й довговічності в процесі експлуатації механізму за рахунок відсутності надлишкових зв'язків. 7 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 91800 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601