Редуктор регульований повноконтактний

Реферат: Пристрій належить до галузі машинобудування і стосується механізмів передачі обертального руху (редукторів), які спроможні змінювати передавальне співвідношення. В основу винаходу поставлена задача підвищення надійності та довговічності редуктора, а також збільшення навантажувальної спроможності редуктора. Поставлена задача досягається тим, що до складу редуктора силового повноконтактного, що включає корпус редуктора, в якому встановлені з можливістю обертання ведучий і ведений вали, встановлений на ведучому валу ексцентриковий механізм з валом та механізмом управління, встановлену на валу ексцентрикового механізму з можливістю обертання кільцеподібну проміжну ланку з коаксіально розташованими кільцеподібними пазами, кінематично поєднану з веденим валом із можливістю передачі обертального руху, та корпуси сателітів, з'єднані з розташованими у кільцеподібних пазах дугоподібними повзунами, згідно заявки на винахід введено такі нові ознаки: - шарнірно з'єднані з корпусами сателітів силові важелі з контактними упорами, шарнірно з'єднані з корпусами сателітів проміжні важелі, які за допомогою силових шарнірних тяг з'єднані з розташованими на корпусі механізму корпусними шарнірами, допоміжні шарнірні тяги, які з'єднують між собою проміжні важелі з силовими важелями, пружні ланки у вигляді циліндричних чи пласких пружин, причому силові важелі виконані з можливістю взаємодіяти з UA 102972 C2 (12) UA 102972 C2 кільцеподібною проміжною ланкою за допомогою контактних упорів, а проміжні важелі виконані з можливістю взаємодіяти з корпусами сателітів за допомогою пружних ланок; - кут між лінією, що з'єднує між собою вісь обертання ведучого вала у площині поперечного перетину редуктора з центром шарніра, який з'єднує між собою корпус сателіта з силовим важелем та лінією, що з'єднує центр цього шарніра з серединою контактного упору у місці контакту з кільцеподібною проміжною ланкою, є більшим за кут тертя у кінематичній парі "силовий важіль-проміжна ланка". UA 102972 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області машинобудування і стосується механізмів передачі обертального руху (редукторів), які спроможні змінювати передавальне співвідношення. Відомі пристрої передачі обертального руху, такі як імпульсивні варіатори [1]. Тут обертовий рух на жорстко поєднану з веденим валом центральну шестерню передається через сателіти та механізми вільного ходу, які працюють у режимі примусових коливань кручення. Недоліками таких пристроїв є низька надійність та довговічність, обумовлена постійними імпульсними перевантаженнями контактуючих поверхонь на шестернях та механізмах вільного ходу, а також мала навантажувальна спроможність, обумовлена існуючими обмеженнями максимально припустимих питомих контактних навантажень на зазначених поверхнях, що взаємодіють в умовах лінійкового контакту. Найбільш близьким до даного винаходу є пристрій, відомий як редуктор регульований [2]. Тут обертовий рух передається через сателіти та механізми вільного ходу на центральну шестерню, кінематично поєднану з веденим валом із можливістю передачі обертального руху через відповідний кінематичний ланцюжок, але шестірні сателітів тут розташовані у корпусах сателітів, що жорстко поєднані з взаємодіючими з кільцеподібними пазами дугоподібними повзунами, причому імпульсні перевантаження частково поглинаються через цю взаємодію, а частково через взаємодію складників зазначеного кінематичного ланцюжка. Недоліки прототипу наступні: Редуктор регульований має недостатньо високу надійність та довговічність, а також дещо обмежену навантажувальну спроможність, оскільки проблема наявності імпульсних перевантажень контактуючих поверхонь на шестернях та механізмах вільного ходу вирішена лише частково, і, крім того, існування лінійкового контакту на зазначених поверхнях накладає додаткові обмеження на навантажувальну спроможність пристрою. Задача винаходу - підвищення надійності та довговічності редуктора, а також збільшення навантажувальної спроможності редуктора. При цьому досягається технічний результат, який полягає в тому, що у редуктор регульований повно-контактний, що включає корпус редуктора, в якому встановлені з можливістю обертання ведучий і ведений вали, встановлений на ведучому валу ексцентриковий механізм з валом та механізмом управління, встановлену на валу ексцентрикового механізму з можливістю обертання кільцеподібну проміжну ланку з коаксіально розташованими кільцеподібними пазами, кінематично поєднану з веденим валом із можливістю передачі обертального руху, та корпуси сателітів, з'єднані з розташованими у кільцеподібних пазах дугоподібними повзунами, відповідно до винаходу введено такі нові ознаки: - шарнірно з'єднані з корпусами сателітів силові важелі з контактними упорами, шарнірно з'єднані з корпусами сателітів проміжні важелі, які за допомогою силових шарнірних тяг з'єднані з розташованими на корпусі механізму корпусними шарнірами, допоміжні шарнірні тяги, які з'єднують між собою проміжні важелі з силовими важелями, пружні ланки у вигляді циліндричних чи пласких пружин, причому силові важелі виконані з можливістю взаємодіяти з кільцеподібною проміжною ланкою за допомогою контактних упорів, а проміжні важелі виконані з можливістю взаємодіяти з корпусами сателітів за допомогою пружних ланок. - кут між лінією, що з'єднує між собою вісь обертання ведучого вала у площині поперечного перетину редуктора з центром шарніра, який з'єднує між собою корпус сателіта з силовим важелем та лінією, що з'єднує центр цього шарніра з серединою контактного упору у місці контакту з кільцеподібною проміжною ланкою, є більшим за кут тертя у кінематичній парі "регульований важіль-проміжна ланка". Наявність у пропонованому редукторі силових важелів з контактними упорами, шарнірно з'єднаних з корпусами сателітів проміжних важелів, які за допомогою силових шарнірних тяг з'єднані з розташованими на корпусі механізму корпусними шарнірами, допоміжних шарнірних тяг, які з'єднують між собою проміжні важелі з силовими важелями, пружних ланок у вигляді циліндричних чи пласких пружин, причому силові важелі виконані з можливістю взаємодіяти з кільцеподібною проміжною ланкою за допомогою контактних упорів, а проміжні важелі виконані з можливістю взаємодіяти з корпусами сателітів за допомогою пружних ланок, дозволяє передавати крутний момент та обертовий рух на проміжну ланку та ведений вал за рахунок окружних зусиль, що виникають під час взаємодії в умовах площадкового контакту зовнішньої поверхні кільцеподібних пазів проміжної ланки із контактними упорами силових важелів, забезпечуючи при цьому мінімальні питомі контактні навантаження взаємодіючих поверхонь, внаслідок чого пропонований редуктор матиме істотно більшу навантажувальну спроможність у порівнянні з прототипом, де обмеження зазначених контактних навантажень в умовах лінійкового контакту взаємодіючих поверхонь з огляду на їх можливу руйнацію є основним фактором, що зменшує навантажувальну спроможність редуктора. 1 UA 102972 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Наявність у пропонованому редукторі силових важелів з контактними упорами, шарнірно з'єднаних з корпусами сателітів таким чином, що кут між лінією, що з'єднує між собою вісь обертання ведучого вала у площині поперечного перетину редуктора з центром шарніра, який з'єднує між собою корпус сателіта з силовим важелем та лінією, що з'єднує центр цього шарніра з серединою контактного упору у місці контакту з кільцеподібною проміжною ланкою, є більшим за кут тертя у кінематичній парі "силовий важіль-проміжна ланка", дозволяє звести до мінімуму імпульсні питомі контактні навантаження взаємодіючих поверхонь під час заклинювання та розблокування силових важелів, взаємодіючих із зовнішньою поверхнею кільцеподібних пазів проміжної ланки, оскільки чим більше буде зазначений кут у порівнянні з кутом тертя, тим меншими ставатимуть навантаження на силові важелі та контактні упори при тому ж самому окружному зусиллі на зовнішній поверхні проміжної ланки та тому ж самому крутному моменті, що передається редуктором, внаслідок чого збільшується надійність та довговічність пропонованого редуктора. Пропонований редуктор регульований повноконтактний зображено на фіг. 1 та фіг. 2. Редуктор регульований повноконтактний включає в себе: Нерухомий корпус 1, в якому встановлено з можливістю обертання ведучий вал 2, на якому розташовано повзун управління 3, з'єднаний шарнірною тягою управління 4 з повзуном ексцентрикового механізму 5, на якому розташовано вал ексцентрикового механізму 6, на котрому встановлена з можливістю обертання кільцеподібна проміжна ланка 7, з'єднана за допомогою карданового вала 8 з введеним валом 9. На проміжній ланці розташовано кільцеподібні пази 10, з якими взаємодіють дугоподібні повзуни 11, жорстко з'єднані з корпусами сателітів 12. З кожним корпусом сателіта шарнірно з'єднано силовий важіль 13, з яким з'єднано контактний упор 14. На кожному корпусі сателіта встановлено проміжний шарнір 15, з яким з'єднано проміжний важіль 16, котрий шарнірно з'єднано з силовим важелем 13 за допомогою проміжної шарнірної тяги 17 та за допомогою силової шарнірної тяги 18 шарнірно з'єднано з одним із корпусних шарнірів 19, розташованих на нерухомому корпусі 1. Пружна ланка 20 встановлена на корпусі сателіта 12 із можливістю взаємодіяти з проміжним важелем 16. Редуктор регульований повноконтактний працює наступним чином. Ведучий вал 2, обертаючись проти годинникової стрілки з кутовою швидкістю W, передає обертовий рух на вал ексцентрикового механізму 6, при цьому розташована на осі цього вала точка М описує коло радіуса є навколо розташованої на осі ведучого вала точки О. Величину є, яка є відстанню між віссю обертання ведучого вала 2 та віссю обертання проміжної ланки 7 назвемо ексцентриситетом редуктора. Ексцентриситет можна змінювати шляхом осьового пересування повзуна управління 3. Відстань між точкою М та корпусними шарнірами постійно змінюється. Нехай у даний момент часу найближче до точки М розташувався корпусний шарнір із центром у точці К1, з'єднаний силовою шарнірною тягою 18 із розташованим на проміжному важелі 16 шарніром із центром у точці Р. Проміжна ланка 7, намагаючись просунутись вліво разом із точкою М, тягне за собою корпус сателіта, розташований над точкою М, розтягуючи при цьому силову шарнірну тягу 18, котра намагається провернути за годинниковою стрілкою відносно шарніра 15 проміжний важіль 16, який, тиснучи через проміжну шарнірну тягу 17 на силовий важіль 13, внаслідок чого цей важіль разом із контактним упором 14 провертається за годинниковою стрілкою відносно корпуса сателіта 12 на певний гранично малий кут β*, через що контактний упор 14 притискається до зовнішньої поверхні кільцеподібного пазу 10 проміжної ланки 7, корпус сателіта 12 разом із дугоподібним повзуном 11 просувається вгору на деяку гранично малу відстань у, повзун 11 притискається до внутрішньої поверхні кільцеподібного пазу 10 разом із корпусом сателіта, який шарнірно поєднаний через проміжний важіль 16 та силову шарнірну тягу РК1 із корпусним шарніром із центром у точці К 1. Цей корпуса сателіта заблоковується, тобто взаємне просування зазначеного корпуса сателіта відносно проміжної ланки 7 стає неможливим, миттєвий центр швидкостей проміжної ланки у даний момент часу опиняється у точці Р, оскільки у цей короткий проміжок часу кінематичну пару "проміжна ланка корпус заблокованого сателіта" можна розглядати як суцільну деталь, а решта корпусів сателітів у цей час може вільно ковзати відносно проміжної ланки 7, внаслідок чого пласкопаралельний рух ланки 7 повністю відповідатиме рухові кола радіуса R, (де R = (МР)) із центром у точці М, що без ковзання обкочується в середині нерухомого кола радіуса R+e із центром у точці О. При цьому миттєвий центр швидкостей проміжної ланки 7 поступово змінюватиме своє просторове розташування, кожен раз опиняючись у центрі того корпусного шарніра, який у даний час буде найближче до променя ОМ, котрий постійно обертається разом із ведучим валом навколо точки О. Проміжна ланка 7 передає обертовий рух через карданів вал 8 на ведений вал 9. 2 UA 102972 C2 5 10 15 20 25 30 35 Передавальне співвідношення "і" пропонованого редуктора силового повноконтактного буде таким: і = R/e. Зауважимо, що для безперешкодного обертання проміжної ланки 7 вкрай важливо, щоб кожен корпус сателіта міг вільно розблоковуватись у ті моменти часу, коли відповідна силова шарнірна тяга починає працювати на стискання (на фіг. 1 на стискання працюють усі силові шарнірні тяги, окрім поєднаної із корпусним шарніром із центром у точці К1 верхньої силової шарнірні тяги РК1). Дійсно, коли промінь ОМ, провертаючись разом із ведучим валом, співпаде з лінією ОМ1, шарнірна тяга РК1 почне, стикаючись, тиснути через проміжний важіль 16 на пружну ланку 20, яка натискатиме на корпус сателіта 12, намагаючись посунути його вліво та розблокувати відносно проміжної ланки 7, але розблокування буде можливим лише тоді, коли кут β* між лінією, що з'єднує між собою вісь обертання ведучого вала у площині поперечного перетину редуктора з центром шарніра, який з'єднує між собою корпус сателіта з силовим важелем та лінією, що з'єднує центр цього шарніра з серединою контактного упору у місці контакту з кільцеподібною проміжною ланкою, є більшим за кут тертя у кінематичній парі "регульований важіль-проміжна ланка", бо при малих значеннях β* сили тертя між внутрішньою поверхнею кільцеподібного пазу 10 із дугоподібним повзуном 11 багаторазово перевищуватимуть спрямовані на розблокування реактивні сили, що виникають через взаємодію стиснутого силового важеля з зовнішньою поверхнею кільцеподібного пазу 10, і зусилля пружної ланки 20 буде замало для розблокування корпусу сателіта (приблизно таким же чином взаємодіють між собою гвинт та сильно закручена гайка з малим кутом підйому гвинтової лінії, меншим за кут тертя у гвинтовій парі, коли для розблокування гайки треба прикласти значний крутний момент, сумірний із моментом закручування). Крім того, слід відмітити, що під час заклинювання проміжний важіль 16, намагаючись провернутись навколо шарніру 15, тисне через проміжну шарнірну тягу 17 на регульований важіль 12, створюючи додаткове корисне зусилля, яке, діючи тільки під час розтягування силової шарнірної тяги 18, забезпечує відносно повільний процес заклинювання майже без імпульсних перевантажень навіть при достатньо великих значеннях β*, одночасно не заважаючи розблокуванню тоді, коли тяга 18 працює на стискання. Пропонований редуктор регульований повноконтактний працює за умов мінімальних питомих навантажень на контактуючі поверхні та при незначних імпульсних перевантаженнях, що забезпечує підвищення надійності та довговічності редуктора, а також збільшення його навантажувальної спроможності. Джерела інформації: 1. Мальцев В. Ф. Импульсивные вариаторы. - М.: Машгиз, 1963. - 278 с. 2. Патент України № 96560 від 10.11.2011. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 1. Редуктор регульований повноконтактний, що включає корпус редуктора, в якому встановлені з можливістю обертання ведучий і ведений вали, встановлений на ведучому валу ексцентриковий механізм з валом та механізмом управління, встановлену на валу ексцентрикового механізму з можливістю обертання кільцеподібну проміжну ланку з коаксіально розташованими кільцеподібними пазами, кінематично поєднану з веденим валом із можливістю передачі обертального руху, та корпуси сателітів, з'єднані з розташованими у кільцеподібних пазах дугоподібними повзунами, який відрізняється тим, що до його складу введено шарнірно з'єднані з корпусами сателітів силові важелі з контактними упорами, шарнірно з'єднані з корпусами сателітів проміжні важелі, які за допомогою силових шарнірних тяг з'єднані з розташованими на корпусі механізму корпусними шарнірами, допоміжні шарнірні тяги, які з'єднують між собою проміжні важелі з силовими важелями, пружні ланки у вигляді циліндричних чи пласких пружин, причому силові важелі виконані з можливістю взаємодіяти з кільцеподібною проміжною ланкою за допомогою контактних упорів, а проміжні важелі виконані з можливістю взаємодіяти з корпусами сателітів за допомогою пружних ланок. 2. Редуктор регульований повноконтактний за п. 1, який відрізняється тим, що кут між лінією, що з'єднує між собою вісь обертання ведучого вала у площині поперечного перетину редуктора з центром шарніра, який з'єднує між собою корпус сателіта з силовим важелем та лінією, що з'єднує центр цього шарніра з серединою контактного упору у місці контакту з кільцеподібною проміжною ланкою, є більшим за кут тертя у кінематичній парі "силовий важіль-проміжна ланка". 3 UA 102972 C2 4 UA 102972 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 5