Передаточний механізм

1. Передаточний механізм, реалізований по схемі хвильової передачі з проміжними тілами кочення, що містить хвильовий генератор, вузол передачі обертання між неспіввісними валами і передавальний вузол, що складається з ланок, кожна з яких має профільовану кулачкову поверхню у ви гляді періодичної по периметру доріжки кочення, що постійно взаємодіє з тілами кочення, які розташовані в отворах тонкостінного сепаратора, причому одна з ланок пов'язана з хвильовим генератором, який відрізняється тим, що доріжки кочення на ланках передавального вузла виконані у вигляді скруглення між сферичними поверхнями двох різних діаметрів з центрами, співпадаючими з центром прецесії, причому центри скруглення знаходяться на лінії, лежачій на сферичній поверхні, центр якої співпадає з центром прецесії і яка має зигзагоподібний замкнутий періодичний по периметру контур. 2. Передаточний механізм за п. 1, який відрізняється тим, що кожна з ланок передавального вузла містить одну або декілька періодичних по периметру доріжок кочення. 3. Передаточний механізм за п. 1, який відрізняється тим, що хвильовий генератор виконаний у вигляді вала, на кривошипній ділянці якого встановлені підшипники кочення. 4. Передаточний механізм за п. 1, який відрізняється тим, що ланка, яка пов'язана з хвильовим U 2 (11) 1 3 25141 ріодичних 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 підкоряється певній закономірності. Цей принцип реалізований як для радіальної, так і для осьової хвильових передач. Для осьової передачі розроблена така схема: передаючий вузол складається з трьох коаксіально розташованих одна за одною обойм [див. також авторське свідоцтво СРСР №1019148, F16Н25/06, Ігнатіщев P.M., Могильовський машинобудівний інститут, 30.04.88]. Кулачкові поверхні у вигляді періодично зігнутих в осьовому напрямі доріжок кочення, виконаних на звернених один до одного бічних поверхнях зовнішньої і внутрішньої обойм, проміжна обойма виконана з крізними подовжніми прорізами. Таким чином, 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 передаючих моментах. Але компоновка таких передач у вигляді трьох послідовно розташованих деталей обмежує число конструктивних варіантів виконання, оскільки проміжна деталь-сепаратор обов'язково повинна бути з крізними прорізами. У таких конструкціях глибина доріжок кочення і товщина водила-сепаратора з прорізами приблизно рівні один одному і дорівнюють 1/3 діаметра кульки. Аналіз сил, діючих на кульку, показує, що сили, які діють на кульку зі сторони доріжок кочення, мають дві складові: радіальну і осьову. При цьому тільки осьова сила виконує корисну роботу, а радіальна сила збільшує втрати на тертя. Найбільш слабкою по міцності ланкою синусо-кулькових передач є водилосепаратор. Збільшити його товщину неможливо через те, що при цьому точка прикладання результуючої сили, що діє на кульку, зміщується від центру і зменшується її корисна складова. Відомі редуктори на базі прецесійної передачі із зубчато-роликовим зачепленням [Бостан A.I. Зачеплення для прецесіючих передач., Кишинів, 1988г.]. Всі редуктори, описані в джерелі, можна розділити на два типи: перший тип - це редуктори, в яких механізм зв'язку сателітного колеса з вихідним валом виконаний у вигляді зубчатороликового зачеплення [стор.83-85, мал.36; стор.86-87, мал.37; стор.87-89, мал.38; стр.89-90, мал.39], другий тип - редуктори, в яких механізм зв'язку сателітного колеса з відомим валом виконаний у вигляді муфти [стор.92-95, мал.40-42]. У всіх редукторів, що відносяться до першого типу, виділяються загальні конструктивні ознаки. На кривошипній ділянці ведучого валу в підшипниках встановлено 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 перетинаються в центрі прецесії, суміщеному з точкою перетину загальної 4 осі валів з віссю кривошипної ділянки вхідного валу. Сателітне колесо встановлене плаваючим в осьовому напрямі, що врівноважує навантаження в зачепленнях, виключає осьові навантаження на підшипники ведучого валу, а також знижує вимоги до точності виготовлення ряду деталей. Працює редуктор таким чином. Обертання вхідного валу перетворюється в прецесійний рух сателітного колеса навколо центру прецесії за допомогою підшипників, розташованих на кривошипній ділянці вхідного валу. При цьому конічні ролики перекочуються по зубах нерухомого колеса і завдяки різниці кількості зубів і роликів, повідомляють сателітному колесу обертання з редукцією навколо власної геометричної осі. Другий ряд конічних роликів прецесіючого колеса, перекочуючись по зубах рухомого колеса, зв'язаного вихідним валом, повідомляє йому обертання з редукцією, напрям якого може співпадати, або не співпадати з обертанням вхідного валу. В цілому передаточне відношення редуктора має широкий діапазон і визначається комбінацією чисел зубів рухомого і нерухомого коліс і кількістю роликів в вінцях сателітного колеса. Другий тип редукторів має аналогічну конструкцію і відрізняється від першого тим, що механізм зв'язку сателітного колеса виконаний у вигляді муфти, а не у вигляді роликового вінця прецесіючого колеса, що взаємодіє з рухомим зубчатим колесом. Муфта може бути з убчата або синхронна. Редуктори на базі прецесіючої передачі з роликовим зачепленням реалізують широкий діапазон передаточних відношень, здатні передавати великі потужності при порівняно невеликих вазі і габаритних розмірах. Разом з достоїнствами, ці редуктори мають і недоліки. Ролики прецесіючого колеса встановлені на осях і обертаються з тертям ковзання. Це приводить до передчасного зносу осей і отворів роликів, а також до зниження ККД. Пропонується конструкція, в якій ролики встановлені на осях на голчатих підшипниках кочення. Проте в цьому випадку вартість такого редуктора значно зростає. Якість зачеплення залежить від точності осьового і просторового розміщення роликів. Високу точність такого їх розміщення отримати технологічно складно. Ме ханізм зв'язку сателітного колеса з вихідним валом для другого описаного виду редукторів, виконаний у вигляді зубчатої або синхронної муфти, має недоліки. Зубчата муфта допускає втрати на тертя ковзання, нерівномірність ходу вихідного валу. Синхронна муфта здатна передати обертання лише в одному напрямі. Найбільш близьким по технічній суті є диференціальний перетворювач швидкості «редукторпідшипник [патент RU 1279272 СІ, F16Н25/06, Становськой В.В., 30.03.2001г.]», що складається з хвильового генератора, передаючого вузла і вузла передачі обертання між неспівісними валами. Передаючий вузол перетворювача містить три ланки (обойми). Ланка (обойма) хвильового генератора виконана коаксіальне відносно двох інших, а бічні поверхні ланок (обойм), що сполучаються, виконані у вигляді сферичного поясу. Між коаксіальними 5 25141 поверхнями, що сполучаються, розташований тонкостінний сепаратор з крізними подовжніми прорізами. Періодична доріжка кочення на бічній поверхні прецесіючої ланки (обойми) хвильового генератора виконана у вигляді зигзагоподібної в осьовому напрямі замкнутої канавки. Дві інші ланки (обойми) торцями сполучені один з одним і утворюють одну загальну ланку, а їх періодичні доріжки кочення виконані з однаковим числом періодів так, що утворюють загальну періодичну зигзагоподібну в осьовому напрямі замкнуту канавку на загальній сферичній поверхні ланки. Прецесіюча ланка (обойма) пов'язана з вихідною ланкою вузлом передачі обертання між неспівісними валами. Цей вузол повинен передавати обертання при куті нахилу осей валів, що змінюється. Вузол передачі обертання між неспівісними валами може бути виконаний у вигляді хрестовини, системи гнучких тяг або важелів. Він може бути виконаний також по будь-якій з відомих схем. Наприклад, це може бути застосована компенсуюча, рухома або нерухома муфти, к ульова синхронна муфта. Генератор, що забезпечує прецесію ланок (обойм), містить вал, виконаний у вигляді обойми і розташований коаксіально з прецесіючими ланками (обоймами) з протилежного боку від їх профільованих кулачкових поверхонь. На бічних поверхнях валу-генератора і прецесіючих ланок (обойм), що сполучаються, виконані кільцева канавка і кільцевий виступ, який введений в канавку і сполучається з нею так, що між виступом і канавкою з протилежних боків від виступу і діаметрально протилежно одна одній розміщено дві кульки. Диференціальні перетворювачі швидкості володіють широкими кінематичними і функціональними можливостями, мають зменшену питому вагу і габаритні розміри, мають підвищену здатність навантаження за рахунок використання багатоточкового контакту в зачепленні, підвищений ККД за рахунок виключення тертя ковзання в кінематичних парах. Але деякі деталі і вузли перетворювача володіють підвищеною складністю виготовлення і збірки. Зовнішня обойма перетворювача складається з двох обойм, торцями сполучених одна з одною, а їх доріжки кочення виконані так, що утворюють загальну періодичну зигзагоподібну в осьовому напрямі замкнуту канавку. Необхідно виконати і з'єднати обойми з високою точністю, щоб створена доріжка кочення мала рівну гладку поверхню, без уступів. Це складне технічне завдання. Крім того, місця стиків будуть являтись концентраторами напруги. Це буде негативно впливати на надійність і довговічність перетворювача. Пропоновані варіанти виконання вузла передачі обертання між неспівісними валами не здатні передавати великі потужності, або складні в виготовленні. Пропонований автором, хвильовий генератор має недоліки. Прецесія обойми здійсниться тільки в тому випадку, якщо сила зачеплення між кулькою і кільцевими виступами буде достатньою для забезпечення відсутності прослизання між двома кульками і обоймами. Збільшення сили зачеплення веде до зростання контактної напруги на пове 6 рхні кульок і кільцевих виступів, а зменшення - до появи прослизання. Крім того, застосування в генераторі лише двох кульок не дозволяє передавати значні зусилля. З вищесказаного виходить, що диференціальні перетворювачі швидкості Становського не можуть володіти достатньою надійністю і довговічністю, не можуть передавати великі потужності, складні у виго товленні і збірці. В основу корисної моделі поставлено завдання створити передаточний механізм, в якому за рахунок зміни форми конструктивних елементів і їх взаємозв'язків забезпечено підвищення несучої здатності і спрощення конструкції ланок і кінематичних пар, що дозволить передавати високі обертаючі моменти при великих передаточних відносинах, підвищити надійність і довговічність механізму, підвищити технологічність виготовлення деталей і збірки механізму і використовувати його як силовий агрегат. Для вирішення поставленого завдання в передаточному механізмі, реалізованому по схемі хвильової передачі з проміжними тілами кочення, містяться хвильовий генератор, вузол передачі обертання між неспівісними валами і передаючий вузол, що складається з ланок, кожна з яких має профільовану кулачкову поверхню у вигляді періодичної по периметру доріжки кочення, що постійно взаємодіє з тілами кочення, які розташовані в отворах тонкостінного сепаратора, причому одна з ланок пов'язана з хвильовим генератором, відповідно до корисної моделі, доріжки кочення на ланках передаючого вузла виконані у ви гляді скруглення між двома сферичними поверхнями різних діаметрів з центрами, співпадаючими з центром прецесії, причому центри скруглення знаходяться на лінії, лежачій на сферичній поверхні центр якої співпадає з центром прецесії і яка має зигзагоподібний замкнутий періодичний по периметру контур. Кожна з ланок передаючого вузла містить одну або декілька періодичних по периметру доріжок кочення. Хвильовий генератор виконаний у вигляді валу на кривошипній ділянці якого встановлені підшипники кочення. Ланка, що взаємодіє з хвильовим генератором, виконана у вигляді прецесіючого колеса. Ланка передаючого вузла виконана у вигляді нерухомо встановленого в корпусі колеса. Вузол передачі обертання між неспівісними валами може містити вихідну ланку, щонайменше, на одній сферичній поверхні якої виконані овалоподібні виїмки, що взаємодіють з тілами кочення, які контактують з аналогічними виїмками, виконаними, щонайменше, на одній сферичній поверхні прецесіючого колеса. Вихідна ланка виконана у вигляді рухомого колеса, сполученого з вихідним валом. На сферичній поверхні вихідної ланки може бути виконана, щонайменше, одна періодична по периметру доріжка кочення, що постійно взаємодіє з тілами кочення, які контактують, щонайменше, з однією аналогічною доріжкою кочення, що виконана на сферичній поверхні прецесіючого колеса. 7 25141 Кожна періодична доріжка кочення описаного вузла передачі обертання між неспівісними валами являє собою округлення між сферичними поверхнями двох різних діаметрів з центрами, співпадаючими з центром прецесії, причому центри радіусів скруглення знаходяться на лінії, лежачій на сферичній поверхні, центр якої співпадає з центром прецесії і яка має зигзагоподібний замкнутий періодичний по периметру контур. Колеса передаточного механізму можуть містити декілька періодичних зигзагоподібних доріжок кочення, при їх взаємодії можна отримати декілька рядів зачеплення через кульки. Це дає можливість істотно підвищити передаючу потужність при збереженні массогабаритних показників. 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. Не вимагається з'єднання ланок для отримання доріжки кочення. При збірці ряд ланок може бути незафіксований в осьовому напрямі, що дозволить їм самовстановлюватись в процесі роботи. Застосовано дві конструкції вузла передачі обертання між неспівісними валами. Вони забезпечують відсутність тертя ковзання і багатоточковий контакт в зачепленні при передачі обертання. Це дає можливість передаточному механізму передавати високу потужність при збереженні массогабаритних показників і мати високий ККД. Конструкція, в якій обертання передається через кульки, що одночасно контактують з овалообразними виїмками двох ланок, забезпечує передавальне відношення рівне одиниці. Конструкція, в якій обертання передається через кульки, одночасно контактуючі з доріжками кочення двох ланок, забезпечує передаточне відношення, відмінне від одиниці. Застосована найбільш доцільна конструкція генератора хвиль для силового передаточного механізму, в якому на кривошипній ділянці вхідного валу на підшипниках кочення встановлено колесо, отримуюче прецесію при обертанні валу. При такій конструкції хвильового генератора підшипники, на яких встановлено прецесіюче колесо, навантажені радіальними зусиллями, а не знакозмінними осьовими, що дозволяє їм передавати велике навантаження. Корисна модель ілюструється кресленнями. На Фіг.1 представлений подовжній розріз передаточного механізму, де як вузол передачі обертання між неспівісними валами прийняті тіла кочення, що взаємодіють з періодичними зигзагоподібними доріжками кочення прецесіючого колеса і вихідної ланки. На Фіг.2 представлений подовжній розріз передаточного механізму, де як вузол передачі обертання між неспівісними валами прийняті тіла кочення, що взаємодіють з поверхнями виїмок, виконаних на сферичних поверхнях прецесіючого колеса і вихідної ланки. На Фіг.3 представлено 8 об'ємне зображення зачеплення прецесіючого рухомого і нерухомого коліс. Передаточний механізм (Фіг.1) являє собою корпус 1, в якому на підшипниках 2 встановлений вхідний вал 3, утворюючий разом з підшипниками 4, встановленими на кривошипній ділянці, хвильовий генератор. На підшипниках 4 встановлено прецесіюче колесо 5 з двома періодичними зигзагоподібними доріжками кочення на сферичній поверхні. Нерухоме колесо 6 з періодичною зигзагоподібною доріжкою кочення на сферичній поверхні закріплено гвинтами в корпусі 1. Рухоме колесо 7 з періодичною зигзагоподібною доріжкою кочення на сферичній поверхні і вихідний вал 8 зв'язані нерухомо і утворюють вузол передачі обертання межу неспівісними валами. Передаючий вузол, утворений прецесіючим колесом 5 і нерухомим колесом 6, які перебувають в зачепленні через проміжні тіла кочення - кульки 9, що розміщені в сепараторі 10. Сепаратор 10 розташований між прецесіючим колесом 5 і нерухомим колесом 6. Прецесіюче колесо 5 і рухоме колесо 7 перебувають в зачепленні через проміжні тіла кочення - кульки 11, які розміщені в сепараторі 12. Сепаратор 12 розташований між прецесіючим колесом 5 і рухомим колесом 7. Працює передаточний механізм таким чином. При обертанні вхідного валу 3 за допомогою підшипників 4 генеруються хвилі прецессії прецесіючого колеса 5. При цьому кульки 9, що знаходяться в сепараторі 10, одночасно контактують з періодичними зигзагоподібними доріжками кочення прецесіючого і нерухомого коліс, і завдяки різниці в кількості періодів, повідомляють колесу 5 обертання з редукцією навколо власної геометричної осі. Інший ряд кульок 11, що знаходяться в сепараторі 12, контактує одночасно з періодичними зигзагоподібними доріжками кочення прецесіючого 5 і рухомого 7 коліс, і повідомляє рухомому колесу 7 обертання з редукцією. Передаточне відношення визначатиметься кількостями періодів доріжок кочення прецесіючого колеса, рухомого і нерухомого коліс. Передаточний механізм, зображений на Фіг.2 має таку ж конструкцію і принцип роботи, але тіла кочення 11 контактують з поверхнями овалоподібних виїмок, які виконані на сферичних поверхнях прецесіючого 5 і рухомого 7 коліс. На Фіг.3 показано об'ємне зображення зачеплення прецесіючого 5 і нерухомого 6 коліс через проміжні тіла кочення - кульки 9, які розташовані в сепараторі 10. Колесо 5 прецесіює, і при цьому тисне на нерухоме колесо 6 через кульки 9, які викликають його обертання з редукцією навколо власної геометричної осі. На рухоме колесо 7 обертання передається через кульки 11. Представлені конструкції передаточного механізму придатні до використання в силових агрегатах. 9 Комп’ютерна в ерстка М. Мацело 25141 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601