Кулькова планетарна передача (варіанти)

Винахід відноситься до машинобудування та бурової техніки , а саме , до механізмів які перетворюють швидкості обертання між співвісно розташованими валами. Відома кулькова планетарна передача, яка має корпус, розташовані в ньому ведений та ведучий вали, які встановлені на опорних підшипниках, три коаксільно розташовані циліндричні обойми, зовнішня з яких закріплена на корпусі, а проміжна та внутрішня з'єднані відповідно з веденим та ведучим валами, на зовнішній поверхні внутрішньої та на внутрішній поверхні зовнішньої обойм виконані гвинтові канавки, а на проміжній обоймі - крізні прорізи, кульки, які розташовані в прорізях та призначені для одночасної взаємодії з гвинтовими канавками, та канавки повернення кульок (SU.AI, 1525375). Ударний вхід кульок в канавку повернення погіршує характеристики міцності передачі та приводить до обмежень по частоті обертання. Відома також кулькогвинтова планетарна передача, яка має три коаксіальні циліндричні обойми на зовнішній та внутрішній із яких виконані гвинтові канавки з робочими ділянками та канавки з ділянками повернення, які орієнтовані в сторону, протилежну напрямку робочих ділянок, а на проміжній обоймі - крізні прорізи, кульки, розташовані в прорізях які взаємодіють з канавками інших обойм (SU,АІ, 1810681). Ця передача є найбільш близьким аналогом всіх варіантів винаходу. Вказана передача забезпечує достатньо високу надійність а також велику швидкохідність. Але у зв'язку з наявністю прискорення, яке змінюється немонотонно, при русі кульок в канавці повернення залишаються проблеми, які пов'язані з підвищеним зносом в місцях сполучення в канавці повернення, що обмежує швидкохідність передачі. Існують рішення, які направлені на зменшення ударних навантажень шляхом профілювання канавки повернення (А.И.Турпаев, "Винтовые механизмы и передачи", Москва, Машиностроение, 1982, с.130-137), але відомі рішення не усувають повністю прискорення, яке змінюється немонотонно на усьому протязі канавки повернення. В даному винаході вирішується задача підвищення надійності та довговічності передачі шляхом повного усунення ударних навантажень в канавці повернення за рахунок профілювання каналу по кривим, які виключають виникнення прискорення в моменти входу та ви ходу, а також в точках перегибу траєкторії руху кульок в канавці повернення. Винахід представляє собою шарикову планетарну передачу, яка, має три коаксіальні циліндричні обойми, одна з яких виконана нерухомою, на внутрішній та зовнішній виконані робочі гвинтові канавки та канавки повернення, які орієнтовані в бік, протилежний напрямку робочих канавок, а на проміжній обоймі - крізні прорізи, кульки, які розташовані в прорізях та взаємодіючі з канавками інших обойм. Канавка повернення на внутрішній обоймі між точками сполучення на ділянках входу та виходу із неї виконана по осьовій лінії центру кульок у вигляді двох однакових дзеркально відображених кусків кривих , які описуються рівнянням У 1,2 ахn 1,2 в локальних системах координат, при цьому одна із кривих зв'язана з системою координат (X1, Y1), яка розташована на продовженні гвинтової робочої канавки, а друга (Х2 , Y2) - на продовженні гвинтової канавки повернення, причому точки відліку для обох систем координат відстоять від точки взаємного перетинання осьових ліній гвинтової робочої канавки та гвинтової канавки повернення відповідно з боку входу чи ви ходу на величину L>D/Zпр cosφ, а в місці сполучення кривих витриманий однаковий кут нахилу дотичних, тут Х1,2 - відносні локальні координати, які відраховуються від свого початку в долях від довжини відрізку L,n- ціле число більше 2,яке однакове для обох сполучених кривих, D - діаметр кола центру кульок, φ - кут нахилу робочої канавки на внутрішній обоймі по відношенню до кола напрямку, Ζпр - число прорізів в проміжній обоймі. Математичний вираз У 1,2= ахn1,2 - уявляє собою степеневу функцію У= ахn, де a,n - постійна величина (М.Я.Выгодский «Справочник по элементарной математике», Москва, «Наука»,1982г.,стр.312),індексами 1,2 (у1,2 х1,2) позначені різноманітні, які описані вище та позначені на фіг.3 системи координат. Канавка повернення виконана на нерухомій обоймі з шириною в поперечному перетину , яка складає не менше (1+L/dZпp) ширини робочої канавки, де d - діаметр кулі. Відома конструкція планетарного редуктора (P.M.Игнати щев, “Синусо шариковые редукторы”, Минск, Высшая школа, 1983, стр.8),яка включає коаксіально розташовані циліндричні обойми, які мають: внутрішня на зовнішній циліндричній поверхні та зовнішня - на внутрішній циліндричній поверхні бігові різноперіодні синусоїдальні доріжки, в яких встановлені кульки, розміщені в поздовжніх вікнах (прорізях) сепаратору (водила). Вказана конструкція, відома як синусокульковий редуктор (СШР), який застосовують в забійних двигуна х (турбобурах, електробурах). Її перевагою у порівнянні з відомими, які застосовуються для таких самих цілей зубчатими планетарними редукторами (Н.Д.Деркач, Э.Н.Крутик, Промышленные конструкции редукторных турбобуров, Нефтяная и газовая промышленность, НТС Сборник строительно-нефтяных и пазовых скважин, 2-3 выпуск ВНИИОЭНГ, Москва, 1992, стр.26-30) є те, що простота синусокулькових редукторів поєднується з великими кінематичними можливостями, а саме з практичним діапазоном передаточних відносин однієї ступені 1,5-10, в той час, як в тих же діаметральних розмірах передаточне відношення однієї ступені зубчатих редукторів забійних машин складає 2-4, а для більших величин потрібна двоступенева передача, що суттєво ускладнює конструкцію. Крім того, для досягнення високої навантажувальної здібності редуктора, виконання багаторядкової одноступеневої передачі синусокулькових редукторів забезпечується більш простіше, ніж це має місце в багаторядковій одноступеневій зубчатій планетарній передачі. Проте синусокульковий планетарний багаторядний редуктор має відомі недоліки. Одним із суттєвих експлуатаційних недоліків синусо-кульковий редукторів є те, що при русі кульок по синусоїдальним біговим доріжкам обойм величина навантаження, яка передається ними вікнам (прорізям) водила, є перемінною, яка досягає максимуму посередині амплітуди осьового переміщення кульки в прорізу водила. Це приводить до нерівномірності зносу робочої (контактної) поверхні вікон водила з максимальним зносом їх в середній частині. Як результат можливі заклинки при осьовому, відносно вікон, переміщенні кульок та зниження ККД передачі в процесі її експлуатації. Другий суттєвий недолік синусокулькових редукторів, пов'язаний з технологією його виготовлення, є відносно складні вимоги до точності нарізки синусоїдальних бігових доріжок по методу примушувальної кінематики на фрезерних станках в тому числі і з числовим програмним керуванням. Як правило, застосовується селективне складання, яке не виключає, проте, необхідності введення додаткових конструктивних пристроїв для забезпечення рівномірності розподілення навантаження по рядам багаторядного редуктора. Нарешті, недоліком синусокулькових редукторів у порівнянні з зубчатим редуктором є його відносно низький ККД ( 0,85-0,87) для передаточних чисел 3-7. Деякі із названих недоліків синусокулькових редукторів усуваються в кульковій планетарній передачі (SU,AI, 1810681), яка має три циліндричні обойми, одна з яких виконана нерухомою, на внутрішній та зовнішній виконані гвинтові робочі канавки та канавки повернення, які направлені в бік, протилежний напрямку робочих канавок, а на проміжній обоймі - крізні прорізи, кульки, які розташовані в прорізях та взаємодіючі з канавками других обойм. По суті, розглянуте те хнічне рішення представляє собою кінематичний аналог синусокулькового редуктора з тією різницею, що замкнуті кругові синусоїди, по яким направлені бігові доріжки синусокулькового редуктора замінені замкнутою круговою системою гвинтових доріжок. Це забезпечує рівномірність передачі прорізям водила окружного зусилля кульками при їх р усі по гвинтовим робочим канавкам. Однак ця передача має наступні суттєві недоліки, обмежуючи чи виключаючи її застосування в багаторядних важко навантажених та лімітованих по діаметральним розмірам передачах, якими, наприклад, є редуктори бурових забійних машин: 1. Неврівноваженість в осьовому направленні обумовлюється тим, що кулі навантажені окружним зусиллям тільки на гвинтових робочих канавках одного напрямку; 2. Складність виготовлення та монтажу зовнішньої обойми; 3. Складність рівномірного розподілу навантажень по рядам передачі в випадку використання її в багаторядному важко навантаженому редуктору (наприклад, для забійної бурової машини). Винахід вирішує задачу підвищення надійності та довговічності передачі шляхом усунення осьових навантажень на підшипники . Винахід представляє собою кулькову планетарну передачу, яка має три коаксіальні циліндричні обойми, одна із яких виконана нерухомою, на внутрішній та зовнішній обоймах, які встановлюються відповідно на вхідному валу та в корпусі редуктора, виконані робочі гвинтові канавки та канавки повернення, орієнтовані в бік протилежний напрямку робочих канавок, а на проміжній обоймі (сепаратор, водило) яка з'єднана з вихідним валом редуктора, - крізні прорізи, кульки, розташовані в прорізях та взаємодіючі з канавками інших обоим, при цьому для виконання багаторядної передачі важко навантаженого редуктора число рядів, внутрішні та зовнішні обойми яких мають робочі гвинтові канавки правого напрямку, дорівнюється числу рядів, внутрішні та зовнішні обойми яких мають робочі гвинтові канавки лівого напрямку; а ширина канавки повернення на нерухомій обоймі складає не менш 1,09 ширини робочої канавки. Передача має корпус, в якому з фіксацією від провороту встановлена зовнішня обойма, на якій робочі гвинтові канавки та канавки повернення виконані крізними з виходом на торці обойми, а канавки повернення направлені паралельно осі обойми. Зовнішня обойма виконана у вигляді відповідних рядам та забезпечених втулками секцій, причому кожна секція обойми встановлена в втулці з можливістю осьового переміщення, а кожна втулка, яка встановлена в корпусі, з фіксацією від провороту, при цьому довжина втулки перевищує довжину секції. Між секціями і/або втулками розташовані пружинні елементи. Крім описаних проблем при експлуатації кулькових планетарних передач, включаючи передачі і з гвинтовими та з синусоїдальними доріжками, існує проблема прискореного зносу кульки та робочої поверхні доріжки із-за складної взаємодії кульки з доріжкою, оскільки в процесі роботи передача зусилля від кульки проміжній обоймі здійснюється за допомогою контактування кулька з поверхнею прорізу при його одноразовому обертанні та зворотно-поступальному переміщенні поздовж прорізу. Maє вказані недоліки і відома кулькова планетарна передача, яка має три коаксіальні циліндричні обойми, одна з яких виконана нерухомою, на внутрішній та зовнішній виконані робочі канавки та канавки повернення, а на проміжній обоймі - крізні прорізи, кульки, розташовані в прорізях та взаємодіючі з канавками інших обойм (SU,AI, 1810681). Задачею винаходу є підвищення експлуатаційних якостей передачі шляхом підвищення її міцності та збільшення ресурсу. Вказана задача вирішена в кульковій планетарній передачі, яка має три коаксіальні циліндричні обойми, одна із яких виконана нерухомою, на внутрішній та зовнішній виконані робочі канавки та канавки повернення, а на проміжній обоймі - крізні прорізи, кульки, розташовані в прорізях та взаємодіючі з канавками інших обойм, причому передача забезпечена встановленими в прорізях проміжної обойми з можливістю переміщення уздовж прорізів вкладишів, а кульки встановлені з можливістю гойдання в виконаних в вкладишах гніздах. Частина поверхні чи вся поверхня гнізда вкладиша виконана сферичною з радіусом сфери, який відповідає радіусу кульки. Вкладиш виконаний з плоскою поверхнею, яка контактує з поверхнею прорізу, орієнтований в бік обертання проміжної обойми. В вкладиші з боку, протилежному контактуючому з поверхнею прорізу плоскою поверхнею, виконаний циліндричний отвір, вісь якого проходить через центр сфери, яка утворює гніздо, а радіус відповідає радіусу кульки. Вкладиш виконано у вигляді тіла гойдання. Тіло гойдання виконано у вигляді циліндра, діаметр якого відповідає ширині прорізу, а вісь проходить через центр сфери, яка утворює гніздо. Розмір вкладишу в радіальному напрямку не перевищує товщину проміжної обойми. Поверхні, які обмежують вкладиш в радіальному напрямку, виконані циліндричними. Сутність винаходу пояснюється кресленнями Фіг.1-9: Де на Фіг.1 показаний поздовжній розріз сиркової планетарної передачі, на Фіг.2 - сполучена циліндрична розгортка на площину зовнішньої, проміжної та внутрішньої обойм з вибраною системою координат; на Фіг.3 - зображена у збільшеному масштабі канавка повернення на внутрішній обоймі з вказівкою локальних систем координат та точок сполучення; на Фіг.4 - поздовжній розріз редуктора кулькової планетарної передачі, яка виконана в багаторядному виконанні; на Фіг.5 - сполучена циліндрична розгортка на площину зовнішньої, проміжної та внутрішньої обойм двох суміжних рядів багаторядової передачі; на Фіг.6 - схема навантажень на елементи передачі; на Фіг.7-9 - варіант виконання передачі з вкладишами. Кулькова планетарна передача(Фіг.1-3), має встановлені в корпусі 1 три коаксіальні циліндричні обойми 2,3,4, одна з яких 2 виконана нерухомою, на внутрішній 4 та зовнішній 2 виконані відповідно гвинтові робочі канавки 5 та 6 та канавки 7 та 8 повернення, орієнтовані в бік , протилежний напрямку робочих канавок 5 та 6, на проміжній обоймі 3 виконані крізні прорізи 9, в яких розташовані кульки 10, взаємодіючі з канавками інших обойм 2 та 4. Для вирішення поставленої задачі канавка 7 повернення на внутрішній обоймі 4 та між точками О1 та О2 сполучення на ділянках входу та виходу із неї виконана по осьовій лінії 11 центра кульок 10 у вигляді двох однакових дзеркально відображених кусків кривих 12 та 13, які описані рівнянням виду У 1,2=а хn 1,2 в локальній системі координат, при цьому одна із кривих пов'язана з системою координат (Χ1, Υ1), яка розташована на продовженні гвинтової робочої канавки 5, а друга (Χ2, Υ2) - на продовженні гвинтової канавки 7 повернення. Точки сполучення (чи точки відліку) Ο1 та О2 для обох систем координат знаходяться від точки С взаємного перетинання продовження осьових ліній гвинтової робочої канавки 5 та гвинтової канавки 7 повернення відповідно зі сторони входу чи ви ходу на розмір L³D/Z пр cosφ, де Х1,2 - відносні локальні координати, які відраховуються від своїх початків в долях від довжини відрізку L, n - ціле число більше 2, яке однакове для обох сполучених кривих, D - діаметр кола центру кульок 10, φ - кут нахилу робочої канавки 5 на внутрішній обоймі 4 по відношенню до окружного напрямку, Ζпр - число прорізів 9 в проміжній обоймі 3. В місці сполучення кривих в точці Τ ви тримується однаковий кут нахилу дотичних до кривих 12 та 13 в локальних системах координат. Канавка 8 повернення виконана на нерухомій обоймі 2 має ширину в поперечному перетину, яка складає не менше (1+L/dZпp) ширини гвинтової робочої канавки 6, де d - діаметр кульки 10. Для опису роботи парикової планетарної передачі вибрана основна система координат, в якій вісь X співпадає з віссю обертання передачі, а вісь Υ орієнтована в окружному напрямку, причому за начало (точка О) приймається точка перетину продовження лінії 11 центрів кульок 10 гвинтової робочої канавки 5 на внутрішній обоймі 4 з віссю X. Так як в зображеній на Фіг.2 сумісній циліндричній розгортці по перетину АА вісь Ох ділить довжину кола на дві рівні частини, то з цією ж віссю перетинається продовження гвинтової робочої канавки 5, яка замикає виток в точці В. При обертанні внутрішньої обойми 4 кульки 10, які одночасно взаємодіють з гвинтовими робочими канавками 5 на внутрішній обоймі 4, поздовжніми прорізями 9 на проміжній обоймі 3 та гвинтовими робочими канавками 6 на окружній обоймі 2, починають переміщуватись уздовж гвинтових робочих канавок 6. Так як кульки 10 розташовуються в прорізях 9, то такий рух кульок супроводжується переміщенням проміжної обойми 3 в окружному напрямку. В свою чергу, р ух к ульок 10 уздовж гвинтових робочих канавок 5 обмежено їх довжиною, при безперервному обертанні внутрішньої обойми 4 в напрямку, який вказано стрілкою Ε (Фіг.2), кульки 10, які розташовані в прорізях 9 проміжної обойми 3, в результаті взаємодії з гвинтовими робочими канавками 6 послідовно опиняються у крайньому лівому положенні. Для відновлення руху кульок 10 уздовж гвинтових робочих канавок 6 необхідно здійснювати їх перехід із крайнього лівого положення на початок наступної гвинтової робочої канавки 6 на нерухомій обоймі 2. Для цього передбачені канавки повернення 7 та 8, які виконані відповідно на внутрішній 4 та на зовнішній 2 обоймах. Для здійснення такого переходу, точка С, де розташовується центр кульок 10 на останній ділянці гвинтової робочої канавки 5 на внутрішній обоймі 4, з'єднується гвинтовою канавкою повернення 7 з точкою С, куди необхідно перемістити шарик 10, який знаходиться в точці С для відновлення його руху на новій гвинтовій робочій канавці 6. Однак з'єднання точок С та С гвинтовою канавкою повернення призводить до появлення удару в момент входу та ви ходу із неї кульки. Поява такого удару погіршує характеристики міцності передачі та призводить до обмежень по частоті обертання передачі. Для усунення ударного входу та ви ходу канавка 7 повернення на внутрішній обоймі 4 сполучена з гвинтовою робочою канавкою 5 за допомогою двох однакових дзеркально відображених кусків кривих, які описуються рівнянням У 1,2=ахn 1,2. Застосування двох однаково дзеркально відображених кривих обумовлено тим, що тільки вказані степеневі залежності дозволяють реалізувати безударний вхід та вихід. При проектуванні канавок повернення в різноманітних гвинтови х механізмах та передачах (А.И.Турпаев, "Винтовые механизмы и передачи", Москва, Машиностроение, 1982, с.130-137) для збільшення строку служби прагнуть виключати ударні навантаження. З цією метою канавку повернення проектують так, щоб в точках сполучення кривизна траєкторії руху шару дорівнювалась нулю та лише потім плавно підвищувалась. Кривизна в прямокутній системі координат, як відомо, визначається із виразу Кр = у¢¢ / (1+ у¢2 )3 , де у' та у" - відповідно перша та друга похідні функції, які використовуються для опису траєкторії руху в канавці повернення. Звичайно при профілюванні канавки повернення обмежуються тим, що забезпечують тільки безударний вхід (х=0), не звертая увагу на появу ударного навантаження при сполученні вхідної ділянки з прямолінійними ділянками. В усіх випадках при цьому сполученні при використанні вказаних степеневих залежностей з'являється удар, із-за того, що в місцях сполучення при х>0 не вдається забезпечити вимогу Кр=0. Вказані труднощі можливо здолати, якщо ділянку сполучення в канавці повернення розбити на дві однакові ділянки. В силу симетрії канавки 7 повернення по відношенню до точки G розглянемо формування траєкторії руху кульок тільки з боку входу в цю канавку. Одна із ділянок повинна бути прив'язана до локальної системи координат (Υ1 , Χ1) з розташуванням початку в точці Ο1, а друга - до системи координат (Υ2, X2) з розташуванням початку в точці О2. Довжина L ділянки сполучення для осей Ο1Χ1 та О 2 X2 повинна бути однакова та вибрана із умови L³D/Zпр cosφ. Це означає, що величина L повинна бути менше довжини відрізка ОО1, щоб забезпечити сприятливі кути контакту канавки 7 повернення з кулькою 10 в момент його прискореного руху в прорізи 9. При такому виборі локальних систем координат точкою сполучення використовуваних степеневих залежностей є точка Т. Це означає, що забезпечується рівність Х1М=Х2М та У 1М=У 2М. Однак для забезпечення плавності (та відповідно рівності кривизни) сполучених ділянок потрібно ще добитися рівності кутів нахилу дотичних до кривих в точці Т, тобто У'1t ,=У'2t =tggt . Для задоволення цієї умови необхідно, щоб кут Υт нахилу дотичної в точці Τ в системах координат(у1, х1) та (у2 , х2) дорівнював половині кута Υ між вісями О1Х1 та О2 Х2. При умові, що всі геометричні параметри передачі вже відомі (кут нахилу φ гвинтової робочої канавки 5, половина протяжності прорізу 9, тобто довжина відрізку OG, довжина ділянки сполучення в координатах (О 1 Х1) чи (О2 X2), всі відсутні характеристики (X1t , У 1t , У't g, gt ) підраховуються з використанням відповідного математичного апарату. Для спрощення конструкції шарикової планетарної передачі, підвищення її надійності та швидкохідності канавка 8 повернення на нерухомій обоймі 2 в поперечному перетину виконана ширше робочої канавки 6 .Це збільшення ширини складає не менше (1+L/dZпр) ширини робочої гвинтової канавки та зроблено з метою забезпечення вільного переміщення шариків 10 уздовж канавок 8 повернення при їх прискореному переміщенні на початок наступної гвинтової робочої канавки 6 на зовнішній обоймі 2. Так як при поверненні шарики 10 не приймають участі в передачі окружного зусилля, то це дозволяє суттєво спростити конфігурацію канавок 8 повернення. Зокрема, в цьому випадку канавки повернення 8 на всьому протязі можуть бути виконані по гвинтовим лініям без відповідних ділянок входу та ви ходу, як це робиться на канавці 7 повернення на внутрішній обоймі 4. Відносне збільшення ширини канавки повернення залежить від довжини L, діаметра d кульок та числа прорізів Ζпр в проміжній обоймі 9. Для зображеної на Фіг.2 циліндричної розгортки відносне збільшення ширини канавок повернення у порівнянні з робочими канавками складає 1,092. Кулькова планетарна передача (Фіг.4-6) редуктора (наприклад, для бурової забійної машини - турбобура чи електробура) виконана багаторядною та має корпус 1, вхідний та ви хідний вали 14 та 15 та відповідно кулькову планетарну передачу, яка включає внутрішню обойму 4 з гвинтовими робочими канавками 5 правого та лівого напрямку та канавками 7 повернення, зовнішню обойму 2 з гвинтовими робочими канавками 6 правого та лівого напрямку та канавками 8 повернення, проміжну обойму 3 з прорізями 9, в яких розміщенні кульки 10. Внутрішня обойма 4 може бути виконана у вигляді секцій, які встановлені на вхідному валу 14 за допомогою шпонок 16, які жорстко закріплені в осьовому напрямку гайкою 17. 3овнішня обойма 2 також може бути виконана у вигляді секцій, кожна з яких встановлена на втулці 18 на шпонках 19 з можливістю осьового переміщення. Втулки 18 в свою чергу жорстко закріплені в корпусі 1 шляхом фрикційного стиснення по торцях. Довжина втулки 18 перевищує довжину секції обойми 2. Кожна секція внутрішньої обойми 4 та зовнішньої 2 має по крайній мірі, один ряд робочих гвинтових канавок 5 та 6 правого чи лівого напрямку. Проміжна обойма 3, яка є загальною для всіх рядів внутрішньої та зовнішньої обойм 4 та 2 з'єднана з вихідним валом 15 за допомогою шліцьової муфти чи будь якого подібного відомого в техніці пристрою. Між секціями внутрішньої та зовнішньої обойм 2 та 4, а також між втулками 18 можуть бути встановлені пружинні елементи 22. Гвинтові робочі канавки 5 та 6 та канавки 7 та 8 повернення з ділянками сполучення утворюють замкнуті бігові доріжки. Бігові доріжки внутрішніх 4 та 5 та зовнішніх 6 та 7 обойм виконуються наступним чином. На внутрішній обоймі 4 одного ряду бігова доріжка має робочу ділянку - гвинтову канавку 5 правого напрямку та гвинтову канавку 7 повертання лівого напрямку, які сполучені між собою канавкою 20, вісь 21 якої описується степеневою функцією. Кути нахилу φп та βп гвинтових канавок 5 та 7 різні, а на круговій довжині розгортки на площину розміщене ціле число пар канавок 5 та 7 так, що забезпечується замкнута кругова система бігових доріжок. На внутрішній обоймі 4 другого ряду система бігових доріжок аналогічна, але дзеркально протилежна, тобто робочі ділянки - гвинтові канавки 5 - лівого напрямку, гвинтові канавки повернення 7 - правого напрямку, сполучені канавки 20 описані тією ж степеневою функцією, але протилежного знаку. При цьому виконується рівність по величині відповідних кутів.(φп=φл=φ, βп=βл=β). Система бігових доріжок зовнішньої обойми 2 представляє собою робочі гвинтові канавки 6 правого напрямку з кутом нахилу απ для обойми 2 одного ряду та робочі гвинтові канавки 6 лівого напрямку з кутом βп для обойми 2 другого ряду, а також вертикальні (паралельні осі обойми) канавки 8 повернення, поперечна ширина яких Sв складає не менше 1,09 ширини Sр робочих канавок 6. Кути нахилу робочих гвинтових канавок обойми 2 різних рядів дорівнюють по величині (αп=αл=α ), а на круговій довжині розгортки на площину розміщено ціле число пар робочих гвинтових канавок та канавок повернення так, що забезпечується замкнута кругова система бігових доріжок. Гвинтові канавки 6, а також канавки повернення 8 виконані крізними, з виходом на торці А та В зовнішньої обойми. Співвідношення числа пар робочих гвинтових канавок та гвинтових канавок повернення внутрішніх обойм (Ζ1) та числа пар робочих гвинтових канавок, та канавок повернення зовнішньої обойми (Ζз) чи кутів нахилу робочих гвинтових канавок внутрішніх (φ) та зовнішніх (α)обойм визначає кінематичне передаточне відношення кулькогвинтового редуктора і як: Z + Z3 tg j + tga i= 1 = (1) Z1 tgj що відомо із загальної теорії подібних механізмів. В варіанті винаходу по Фіг.7-9 передача забезпечена встановленим в прорізях 9 проміжні обойми 3 з можливістю переміщення уздовж прорізів 9 вкладишами 23, а кульки 10 встановлені з можливістю гойдання в виконаних в вкладишах 23 гніздах 24. Частина поверхні чи вся поверхня гнізда 24 вкладиша 23 виконана сферичною з радіусом сфери Rсф , який відповідає радіусу к ульки. Вкладиш 23 виконаний з плоскою поверхнею 25, яка контактує з поверхнею прорізу 9, яка орієнтована в бік обертання проміжної обойми 3. У вкладишу 23 з боку, протилежному контактуючій з поверхнею прорізу 9 плоскої поверхні 25, виконано циліндричний отвір 26, вісь 27 якого проходить через центр Fсф , який утворює гніздо 24 сфери, а радіус Rотв відповідає радіусу кульки. Вісь 27 перпендикулярна площині 25. Вкладиш 23 виконаний у вигляді тіла гойдання (Фіг.7). Тіло гойдання виконано у вигляді циліндра, діаметр Dц , якого відповідає ширині Sпр прорізу 9, а вісь проходить через центр Fсф , яка утворює гніздо 24 сфери. Розмір Sвкл вкладиша 23 в радіальному напрямку не перевищує товщину проміжної обойми 3. Поверхні 28, 29 які обмежують вкладиш 23 в радіальному напрямку, виконані циліндричними. Особливості роботи, технологічні та експлуатаційні переваги запропонованої кулькової планетарної передачі-полягають у наступному. В процесі виготовлення суттєво спрощується оформлення бігових доріжок зовнішніх обойм, які є найбільш трудомісткими деталями передачі із-за складності нарізки бігових доріжок на внутрішній циліндричній поверхні. Нарізка гвинтових канавок "на прохід" (тобто з ви ходом на торці обойм) гвинтових канавок (робочих та прямолінійних вертикальних вн утрішні х пазів (канавки повернення)) суттєво спрощує та здешевлює цей процес без втрати експлуатаційних якостей передачі. В процесі монтажу передачі при її багаторядному виконанні на зібрані та закріплені на валу 2 секції внутрішньої обойми 4 встановлюється проміжна обойма ( водило) 8 ,і потім, після установки в його прорізях 9 та в бігови х доріжках 5 та 7 незалежно від місця їх збігу закладаються кульки 10 послідовно в кожен ряд, на кожний із яких послідовно нагвинчуються відповідні (праві та ліві) секції зовнішньої обойми 2. Завдяки крізним (виконаним "на прохід" з виходом на торці обойм) гвинтовим робочим канавкам та канавками повернення 6 та 8 установлення зовнішніх обойм адекватна нагвинчуванню гайки (зовнішня обойма) на болт (вал з встановленими внутрішніми обоймами), яке відбувається при вільному провертанні сепаратора (проміжна обойма), кінематично зв'язаного з обоймами розташованими в їх бігових доріжках шариками. Установленні на зовнішніх обоймах 2 на шпонках 19 втулки 18 після закріплення в корпусі 1 шляхом, наприклад осьового затиснення по торцях фіксують положення (кожна своїй) зовнішніх обойм 2 від повороту, а завдяки різниці в осьових висотах втулки 18 та зовнішньої обойми 2, остання має можливість осьового переміщення в межах зазорів між кульками та робочими поверхнями канавок (бігових доріжок), обумовлених неточностями (чи погрішностями) виготовлення. Таким чином, в багаторядній передачі шляхом самоустановлення секцій обойми 2 досягається висока ступень рівномірності розподілу робочих навантажень по її рядам. Робота кулькової планетарної передачі в багаторядному виконанні (наприклад, в важконавантаженому редукторі бурового забійного двигуна) заключається у наступному. При обертанні вхідного валу 2 з окружною частотою n1, кульки 10, які знаходяться в бігових доріжках обойм 4 та 2 і в прорізях 9 проміжної обойми 3, в силу заданої кінематики механізму забезпечують зміну окружної частоти оберту сепаратора та зв'язаного з ним вихідного вала 3 у відповідності з кінематичним передаточним відношенням кулькогвинтової передачі і, як n2=n1/і (2) При навантаженні вихідного вала 3 робочим моментом Μ на вхідному валу 2 редуктора з'являється момент М2= Μ\іη (3) де η - коефіцієнт корисної дії передачі, а на корпусі 1 редуктора - реактивний момент М3=М1(іη-1) (4) В відповідності з цим на кульки 10, які знаходяться в гвинтових робочих канавках обойм 4 та 2 та в прорізях 9 проміжної обойми 3 в залежності від радіусів прикладення зусиль та кутів на хилу гвинтови х робочих канавок обойм φ та α, кількості рядів передачі та числа кульок в ряду, діють з боку обойм та сепаратора нормальні сили Ν1, N2, N3. Із аналізу сил кулькогвинтової чарунки Фіг.6 виходить, що навантаження в контакті кульки з обоймами визначаються як: Ν1=Μ/Kk і ηr1 sinφ (5) N2=Μ/Kk r2 (6) N3=M(iη-1)/iηKk r3 sinα (7) Де r1, r2 та r3 - радіуси прикладення окружних що складають контактних навантажень, k - число кульок, які знаходяться в робочих гвинтови х канавках (визначається із кінематики механізму), К - число рядів передачі. Виходячи із вимог допустимості межового контактного навантаження [Ν]: (8) Ν1£[Ν], N2£[Ν], N 3£[Ν] визначається число рядів К, яке практично знаходиться в діапазоні (для важконавантаженої передачі бурового забійного двигуна) К=6¸10. Число рядів з правим та лівим напрямком робочих гвинтови х канавок вибирається рівним, тобто Кпр=Клв=К\2 із наступних міркувань. Сила Ν1 на внутрішній обоймі розкладається на окружну ті та осьову Р1 складові, перша із яких визначає величину моменту М1 на ведучому (вхідному) валу 2 редуктора, друга - осьове зусилля, яке діє на вал з боку вн утрішньої обойми. Як видно із схеми, сили Р1 на обоймах 4 та 6 правого та лівого напрямку гвинтових робочих канавок протилежно направлені і рівні, тобто ряди взаємно урівноважені. Таким чином в запропонованій кульковій планетарній передачі вхідний вал та його опори не відчувають осьових навантажень, що, враховуючи його високу частоту обертів, наряду з вказаними вище перевагами передачі забезпечує додаткову можливість підвищення механічного ККД редуктора з багаторядною кульковою планетарною передачею та його довговічність. При роботі кулькової планетарної передачі по варіанту ІІІ (Фіг.7-9) при обертанні внутрішньої обойми 4 кульки 10 в прорізях 9 проміжної обойми 3 взаємодіють по сферичній поверхні гнізда 24 з вкладишем 23, який в свою чергу взаємодіє з робочою поверхнею прорізу 9. Таким чином складне тертя замінено на два: тертя кульки 10 по сфері та тертя вкладиша 23 по робочій поверхні прорізу 9. При виконанні вкладиша 23 у вигляді тіла гойдання (Фіг.7), тертя вкладиша 23 замінено його гойданням. Кулькова планетарна передача в представлених варіантах застосовується в пристроях з механізмами для перетворювання швидкості обертання між співвісно розташованими валами, де є обмеження на діаметральні розміри при великих крутячих моментах, наприклад, в забійних двигунах для буріння нафтових та газових свердловин, в верстатобудуванні, робототехніці та інших галуззях те хніки. Винахід призначений для використання в пристроях де є обмеження на діаметральні розміри при великих крутячих моментах, якими є забійні двигуни для буріння нафтови х та газових свердловин.