Передавальний механізм

Реферат: UA 90647 U UA 90647 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до загального машинобудування, а саме до засобів, призначених для передачі обертання з перетворенням швидкості, і може бути використана в приводах машин і механізмів найширшого призначення. Відомі механізми, описані в патентах US 4620456 та US 4620457 MПK F16H1/28, передавальний вузол яких містить три ланки, що представляють собою тіла обертання. У зазначених патентах проміжна хитна ланка механізму оснащена щонайменше однією кулачковою поверхнею у вигляді хвилеподібної періодичної доріжки кочення, яка зачіпляється через ланцюг тіл кочення з періодичною доріжкою кочення, що виконана на вихідному ланці механізму або на зупиненій ланці. Проміжна ланка оснащена щонайменше однією додатковою періодичною доріжкою кочення, яка зачіпляється через ланцюг тіл кочення з іншою ланкою механізму. У такій конструкції передачі досягається два ступеня зниження швидкості. За необхідністю, пара сполучених доріжок кочення замінюється овальними пазами, в яких встановлені тіла кочення, і, таким чином, другий етап зниження швидкості не відбувається. У патентах US 4620456 та US 4620457 тілами кочення є кульки і ролики відповідно. Періодичні доріжки кочення виконуються на зовнішній сферичній поверхні проміжної ланки і внутрішніх сферичних поверхнях вихідної та зупиненої ланок, або на торцевих поверхнях ланок механізму. Для рівномірного розподілу тіл кочення по доріжці кочення, а також запобігання контакту між тілами кочення використовується тонкостінний сепаратор. Внаслідок коливального руху проміжної ланки відносно центру прецесії всі тіла кочення переміщаються уздовж доріжок кочення. При цьому через різні числа періодів доріжок кочення на ланках передачі, вихідна ланка обертається з редукцією відносно власної геометричної осі. Засіб збудження коливального руху проміжної ланки являє собою ексцентриковий вал, на похилій шийці якого вона встановлена. Незважаючи на багатопарність контакту в механізмі, тобто в одночасному контакті з ланками знаходяться всі тіла кочення, корисну роботу здійснює не більше ніж половина тіл кочення, що знижує несучу здатність механізму. Це пов'язано з тим, що профіль доріжок кочення має відкриту форму. Крім цього доріжки кочення виконані по епі- і гіпотрохоїдальним кривим складні та трудомісткі у виготовленні. Враховуючи складність їх виконання механічною обробкою металевих заготовок, автори запропонували виготовляти деталі передавального механізму з пластмаси, на якій доріжки кочення можна формувати штампуванням. Очевидно, що такі передачі не придатні для силових механізмів. У патенті US 5443428 МПК F16H23/00 описано механізм аналогічної конструкції, але з ще більш складними в розрахунку і виготовленні періодичними доріжками кочення, розробленими для усунення прослизання кульок. У патенті US 1748907 МПК F16H1/32, F16H23/04, F16H25/06 описано перетворювач швидкості, передавальний вузол якого включає дві ланки, що представляють собою тіла обертання зі сферичними протилежно вигнутими поверхнями, - хитну обойму і вихідну ланку. На зовнішній сферичній поверхні вихідної ланки виконана хвилеподібна періодична доріжка кочення, на внутрішній сферичній поверхні хитної обойми уздовж екваторіальної лінії виконані пази, пристосовані для фіксування кульки, ролика, або шипа, що взаємодіє з доріжкою кочення вихідної ланки. За допомогою вхідного вала з ексцентрично зміщеним хвостовиком ініціюється коливальний рух обойми навколо центра прецесії, при цьому кожна її точка рухається по траєкторії лемніскати і викликає обертання вихідної ланки зі зниженою, або підвищеною швидкістю. Обойма також має торцеву зубчасту поверхню, що знаходиться в зачепленні з торцевою зубчастою поверхнею, що виконана на корпусі перетворювача швидкості, це зачеплення виключає обертальний рух обойми. У даному перетворювачі швидкості присутні значні втрати на тертя ковзання при прослизанні кульок, роликів, або шипів в пазах, що знижує ККД передачі. Інші аналоги нутаційних механізмів, які використовують тіла кочення в іншій якості, розкриті в патентах US 3139772 МПК F16H1/32, US 2913911 МПК F16H23/04, US 3525890 МПК F16H1/32, US 3094880 МПК F16H25/04. Тіла кочення в цих патентах зазвичай використовуються як засіб порушення коливального руху, а не як елементи передачі обертального моменту. Найбільш близьким технічним рішенням є винахід, описаний в патенті ЕР 0048593 МПК F16Н25/06 - прототип. Передавальний механізм у даному винаході складається з охоплюючої обойми і охоплюваного колеса, на звернених одна до одної сферичних поверхнях цих деталей в екваторіальній зоні виконані періодичні доріжки кочення. Одна з періодичних доріжок кочення може бути замінена доріжками кочення витягнутими вздовж меридіанів сфери. У зачепленні з обома доріжками кочення знаходяться тіла кочення - кульки, розміщені в тонкостінному сепараторі. Вхідний вал оснащено засобом для порушення прецесійного руху охоплюваного колеса - похилою шайбою з упорним підшипником. Охоплюване колесо зв'язане з корпусом вузлом, що виключає обертальний рух охоплюваного колеса, але не перешкоджає його 1 UA 90647 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 коливальному руху. Охоплююча обойма через проміжну ланку пов'язана з вихідним валом. При обертанні вхідного вала збуджується прецесійний рух охоплюваного колеса відносно центра прецесії, при цьому всі кульки переміщаються уздовж періодичних доріжок кочення. Через різні числа періодів періодичних доріжок кочення на ланках передачі охоплююча обойма обертається з редукцією відносно власної геометричній осі. Закритий профіль періодичних доріжок кочення оснащує участь у роботі всіх тіл кочення, що збільшує навантажувальну здатність передавального механізму за інших рівних умовах. Однак, представлена конструкція вузла, що викликає прецесію охоплюючого колеса, не симетрична відносно центра прецесії та має велику неврівноваженість мас, наслідком чого є додаткові динамічні навантаження на ланки передачі, поява вібрацій, шуму і обмеження по швидкості. Також вузол, що викликає прецесію охоплюючого колеса, і вузол, що виключає його обертальний рух, мають досить складну і нетехнологічну конструкцію, що вимагає значних витрат на виготовлення механізму, а великі габаритні розміри вузлів збільшують масоємність всього механізму. В основу корисної моделі поставлена задача створити передавальний механізм, в якому за рахунок зміни форми конструктивних елементів та їх взаємозв'язків оснащено урівноваження механізму, що дозволить знизити динамічні навантаження, які діють на ланки, оснастити зниження шуму і вібрацій в процесі експлуатації, підвищити надійність і довговічність, підвищити технологічність виготовлення деталей і складання механізму і використовувати його як силовий агрегат. Для вирішення поставленої задачі в передавальному механізмі, що містить корпус з розміщеною в ньому охоплюючою обоймою з можливістю взаємодії з охоплюваним колесом через тіла кочення - кульки, розміщені в тонкостінному сепараторі в періодичних доріжках кочення, виконаних на звернених одна до одної сферичних поверхнях охоплюючої обойми і охоплюваного колеса, встановленого на вхідному валу, проміжну ланку, встановлену на вихідному валу, відповідно до корисної моделі, проміжну ланку виконано у вигляді диска, оснащеного пальцями, взаємодіючими з шарнірними опорами, розміщеними в отворах охоплюваного колеса, встановленого на ексцентриковій шийці, виконаної на вхідному валу, а охоплююча обойма жорстко з'єднана з корпусом. З метою мінімізації динамічних навантажень в процесі роботи передавальний механізм урівноважений таким чином, що центр мас усіх ланок встановлених на вхідному валу знаходиться на осі обертання на рівній відстані від опор вала. Конструкція передавального механізму оснащує самовстановлення вхідного вала в осьовому напрямку, і не вимагає додаткових засобів для його фіксації в корпусі. Конструкція шарнірних опор на охоплюваному колесі не вимагає точного встановлення вихідного вала в осьовому напрямку за рахунок самовстановлення ланки, що полегшує збірку та знижує вимоги до точності взаємного розташування конструктивних елементів на ланках передачі, і, отже, підвищує технологічність виготовлення механізму, зменшуючи трудомісткість виготовлення її ланок. Закритий профіль періодичних доріжок кочення оснащує участь у роботі всіх тіл кочення, завдяки виключенню можливості їх переміщення в поперечному перерізі доріжки, що підвищує навантажувальну здатність передавального механізму. Нахил періодичних доріжок кочення відносно одна одної оснащує автоматичне регулювання їх натискання на кульку і, при зносі кульки або доріжки кочення, кулька зміститься до області меншої відстані між доріжками кочення. Корисна модель ілюструється кресленням, де представлено поздовжній розріз передавального механізму. Передавальний механізм включає корпус 1, кришку 2, охоплюючу обойму 3, з періодичною доріжкою кочення на внутрішній сферичній поверхні, закріплену між корпусом 1 і кришкою 2. Вхідний вал 4 встановлений на підшипниках 5 і 6, які, у свою чергу, встановлені в кришці 1 і вихідному валу 7 відповідно. Вихідний вал 7 встановлений на підшипниках 8 в корпусі 1. Охоплюване колесо 9 з періодичною доріжкою кочення на зовнішній сферичній поверхні встановлено на підшипниках 10, які встановлені на вхідному валу 4. Кульки 11 перебувають у постійному зачепленні з періодичними доріжками кочення охоплюваного колеса 9 і охоплюючої обойми 3. Для рівномірного розподілу кульок 11 по доріжкам кочення вони розташовані в тонкостінному сепараторі 12. Проміжна ланка 13 встановлена на вихідному валу 7, в отворах проміжної ланки 13 встановлені пальці 14, що знаходяться в постійному контакті з шарнірними опорами 15, встановленими в отворах охоплюваного колеса 9. Працює передавальний механізм наступним чином. При обертанні вхідного вала 4 за 2 UA 90647 U 5 10 15 20 допомогою ексцентрикової похилої шийки, виконаної на валу, збуджується прецесійний рух охоплюваного колеса 9. При цьому кульки 11, розташовані в тонкостінному сепараторі 12, взаємодіють з періодичними доріжками кочення, виконаними на охоплюючій обоймі 3 та охоплюваному колесі 9. Через різні числа періодів доріжок кочення на ланках передачі охоплюване колесо 9 обертається з редукцією навколо власної геометричної осі. Передавальне число механізму визначається числами періодів доріжок кочення охоплюючої обойми 3 і охоплюваного колеса 9. Обертання охоплюваного колеса 9 за допомогою пальців 14, що знаходяться в постійному контакті з шарнірними опорами 15, розташованими в охоплюваному колесі 9, передається на проміжну ланку 13, яка нерухомо встановлена на вихідному валу 7. З'єднання пальців 14 і шарнірних опор 15 дозволяє передавати обертання охоплюваного колеса 9 без передачі його коливального руху. Представлена конструкція передавального механізму придатна для застосування в силових і кінематичних агрегатах. Використання даної конструкції передавального механізму оснастить зменшення трудомісткості і собівартості виготовлення за рахунок спрощення конструкції деталей і зменшення необхідної точності їх виготовлення, підвищення навантаженої здатності за рахунок зростання кількості тіл кочення, що виконують корисну роботу, зростання ККД за рахунок мінімізації тертя ковзання кульок під час проходження по періодичним доріжкам кочення, підвищення надійності і довговічності за рахунок зниження динамічних навантажень, що діють на ланки механізму. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Передавальний механізм, що містить корпус з встановленою в ньому охоплюючою обоймою з можливістю взаємодії з охоплюваним колесом через тіла кочення - кульки, розміщені в тонкостінному сепараторі в періодичних доріжках кочення, виконаних на звернених один до одного сферичних поверхнях охоплюючої обойми і охоплюваного колеса, розміщеного на вхідному валу, проміжну ланку, поєднану з вихідним валом, який відрізняється тим, що проміжна ланка виконана у вигляді диска, забезпеченого пальцями, взаємодіючими з шарнірними опорами, розміщеними в отворах охоплюваного колеса, встановленого на ексцентриковій шийці, виконані на вхідному валу, а охоплююча обойма жорстко з'єднана з корпусом. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3