Редуктор

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования БелорусскоРоссийский университет(72) Автор Лустенков Михаил Евгеньевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) 1. Редуктор, содержащий ведущий вал, на котором установлен эксцентрик, промежуточные тела качения в виде роликов, диск с замкнутой периодической канавкой, водило,при этом эксцентрик, диск и водило установлены с возможностью взаимодействия с промежуточными телами качения, отличающийся тем, что содержит корпус, с которым жестко 15053 1 2011.10.30 соединен диск, водило выполнено с радиальными пазами на торцовой поверхности, эксцентрик имеет рабочую часть и зафиксирован на ведущем валу от осевого перемещения,промежуточные тела качения выполнены ступенчатыми и установлены с возможностью обкатки по наружной поверхности рабочей части эксцентрика, на каждое промежуточное тело качения установлены два подшипника качения, один из которых установлен с возможностью взаимодействия с замкнутой периодической канавкой диска, а другой подшипник качения - с радиальными пазами на торцовой поверхности водила. 2. Редуктор по п. 1, отличающийся тем, что эксцентрик или каждое из промежуточных тел качения снабжены двумя центрирующими буртами. 3. Редуктор по п. 1, отличающийся тем, что радиальные пазы на торцовой поверхности водила имеют прямоугольный профиль. Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для изменения скорости вращения и крутящего момента. Известна шаровая передача, содержащая корпус, водило со сквозными прорезями,размещенные в них шаровые сателлиты и две центральные обоймы, имеющие на обращенных друг к другу поверхностях замкнутые канавки, взаимодействующие с шаровыми сателлитами, причем обоймы могут быть выполнены коническими или дисковыми, а замкнутые канавки на обоймах являются периодическими, например синусоидальными 1. В данной передаче водило имеет сквозные прорези, которые ослабляют его прочность и снижают его нагрузочную способность и долговечность. Известна также синусошариковая передача, содержащая корпус, входной и выходной валы, дисковое водило, две центральные обоймы, имеющие каждая замкнутые беговые канавки и взаимодействующие с последними шарики. Водило имеет на торцовой поверхности взаимодействующие с шариками радиальные канавки и связано с выходным валом. Одна из обойм связана с корпусом, а беговая канавка может быть расположена на ее боковой или внутренней поверхности, а другая обойма либо соединена с входным валом посредством кривошипа и имеет кольцевую беговую дорожку, либо соединена жестко и выполнена в виде звездочки с беговой канавкой на наружной поверхности 2. В соединении обоймы с входным валом с помощью кривошипа возникают дополнительные потери на трение, что приводит к снижению КПД передачи. Радиальные канавки водила имеют круглый профиль, что приводит к возникновению между шариками и водилом расклинивающих сил, действующих вдоль оси передачи, что, в свою очередь, снижает нагрузочную способность передачи,При этом шаровые сателлиты и в 1, и в 2 в процессе работы контактируют одновременно с тремя звеньями передачи, что приводит к возникновению скольжения в контактах и также к снижению КПД передачи. Конструкция, предложенная в 3, предполагает устранение непосредственного контакта тела качения сразу со всеми звеньями передачи. Встраиваемое подшипниковое устройство для преобразования скорости содержит внутренний и наружный кулачки, звено с пазами и тела качения. Внутренний кулачок в рассматриваемом случае имеет эллипсовидный профиль, наружный кулачок имеет волнообразную внутреннюю поверхность,звено с пазами может быть цельным с фигурными пазами и составным с двумя дисками и втулкой между ними, а тела качения представляют собой стержни цилиндрической формы, цельные или с отверстиями, на которые устанавливаются втулки. Эти втулки, вращаясь относительно тел качения, контактируют с рабочими поверхностями внутреннего и наружного кулачков. Данное устройство имеет сложную конструкцию. В контакте втулок и тел качения присутствует скольжение, что приводит к снижению КПД. 15053 1 2011.10.30 Известна осциллирующая роликовая передача 4, где в двухступенчатой конструкции на каждый гладкий ролик установлено по одному подшипнику. Наружное кольцо подшипника, установленного на ролик, контактирует одновременно с двумя кулачковыми поверхностями, что приводит к проскальзыванию относительно одной из них и снижению КПД передачи. При этом в конструкции 4, как и в конструкции 5, присутствует односторонний контакт кулачковых поверхностей с телом качения посредством роликов и втулок, что снижает нагрузочную способность этих передач. Известна конструкция синусоэксцентрикового мотор-редуктора, где на цевки установлены втулки либо подшипники качения 5. Цевки синусоэксцентрикового моторредуктора одним концом жестко закреплены в главном кольце водила, а подшипники предполагается устанавливать только на одном конце цевок. Аналогичную конструкцию имеет синусоэксцентриковая передача 6. Консольное крепление цевок приводит к возникновению изгибающих нагрузок и возможной поломке. Это снижает нагрузочную способность редуктора. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является планетарная передача, содержащая корпус, эксцентрик, установленное на нем с возможностью вращения ведущее звено, состоящее из двух коаксиальных колец, диск с замкнутой периодической канавкой, тела качения в виде роликов, водило, выполненное в виде двух соединенных между собой перемычками дисковых щек, каждая из которых имеет прорези, взаимодействующие с роликами, а также может быть выполнено в виде кольца с окнами для размещения в них роликов 7. Данная передача имеет сложную конструкцию водила, а сквозные прорези снижают его прочность. Ролики контактируют непосредственно с тремя основными звеньями передачи, что приводит к неизбежному проскальзыванию и снижению КПД. Задачей изобретения является увеличение КПД редуктора и повышение его нагрузочной способности и долговечности. Поставленная задача достигается тем, что редуктор, содержащий ведущий вал, на котором установлен эксцентрик, промежуточные тела качения в виде роликов, диск с замкнутой периодической канавкой, водило, при этом эксцентрик, диск и водило установлены с возможностью взаимодействия с промежуточными телами качения, согласно изобретению, содержит корпус, с которым жестко соединен диск, водило выполнено с радиальными пазами на торцовой поверхности, эксцентрик имеет рабочую часть и зафиксирован на ведущем валу от осевого перемещения, промежуточные тела качения выполнены ступенчатыми и установлены с возможностью обкатки по наружной поверхности рабочей части эксцентрика, на каждое промежуточное тело качения установлены два подшипника качения, один из которых установлен с возможностью взаимодействия с замкнутой периодической канавкой диска, а другой подшипник качения - с радиальными пазами на торцовой поверхности водила. Допустимо, что в редукторе, согласно изобретению, эксцентрик или каждое из промежуточных тел качения снабжены двумя центрирующими буртами. Допустимо также, что в редукторе, согласно изобретению, радиальные пазы на торцовой поверхности водила имеют прямоугольный профиль. Предлагаемая конструкция редуктора позволит повысить его КПД. Энергетические потери на качение значительно меньше, чем на скольжение. Качение без скольжения возможно при взаимодействии движущегося тела с одной или с двумя поверхностями. Тела качения в предлагаемой конструкции контактируют только с одним звеном - эксцентриком, с замкнутой многопериодной канавкой диска и с радиальными пазами водила они взаимодействуют посредством подшипников качения. Во всех кинематических парах предлагаемого редуктора осуществляется качение без скольжения, что существенно повышает его КПД. Применение радиальных пазов водила прямоугольной формы и использование тел качения в виде роликов ступенчатой формы позволяет увеличить длины 3 15053 1 2011.10.30 контактных линий, а значит, повысить нагрузочную способность. Радиальные пазы на торцовой поверхности водила не являются сквозными, тем самым не приводят к возникновению изгибных нагрузок и не снижают значительно прочность водила, что повышает долговечность редуктора. Сущность изобретения поясняется фигурами. На фиг. 1 приведена конструкция редуктора, на фиг. 2 приведен общий вид эксцентрика, на фиг. 3 представлен общий вид водила, на фиг. 4 показан общий вид диска с замкнутой многопериодной канавкой, а на фиг. 5 показан вариант исполнения тела качения в виде ступенчатого ролика с центрирующими буртами. Редуктор (фиг. 1) состоит из корпуса 1, ведущего вала 2 и эксцентрика 3. Эксцентрик 3 устанавливается на ведущем валу 2 посредством шпонки 4 и фиксируется от осевого перемещения гайкой 5. В конструкцию редуктора также входят водило 6 и диск 7 с замкнутой периодической канавкой, жестко соединенный с корпусом 1. Водило 6 размещено относительно корпуса 1 и ведущего вала 2 с помощью подшипников качения 8 и 9 соответственно. Диск 7 с замкнутой периодической канавкой имеет на своей торцовой поверхности упомянутую замкнутую периодическую канавку 10, а водило 6 имеет на своей торцовой поверхности радиальные пазы 11. Тела качения 12 в виде роликов сконструированы ступенчатыми и на своих концах несут подшипники качения 13 и 14. Эксцентрик 3 имеет основание 15 в виде диска и рабочую часть 16 с центрирующими буртами 17 и 18. Эксцентрик 3 (фиг. 2) может содержать центрирующие бурты 17 и 18 на рабочей части 16. Также в основании 15 эксцентрика 3, кроме отверстия со шпоночным пазом для установки на ведущий вал 2, могут быть выполнены другие отверстия для статического уравновешивания редуктора относительно оси вращения. На торцовой поверхности водила 6 (фиг. 3) расположены радиальные пазы 11. Эти пазы несквозные и имеют прямоугольный профиль для радиального перемещения подшипников качения 13 в процессе работы редуктора. Диск 7 с замкнутой периодической канавкой (фиг. 4) изготовлен с отверстиями для крепления к электродвигателю и имеет на своей торцовой поверхности упомянутую замкнутую периодическую канавку 10, изготовленную цилиндрической фрезой для размещения подшипников качения 14. Центровка тел качения 12 в виде роликов может осуществляться с помощью центрирующих буртов 19 и 20. В этом случае центрирующие бурты 17 и 18 на эксцентрике 3 не изготавливаются. Возможно изготовление и последовательное соединение нескольких редукторов с целью повышения передаточного отношения и крутящего момента на ведомом звене. Редуктор работает следующим образом. При вращении ведущего вала 2 вращается закрепленный на нем эксцентрик 3. Тела качения 12 в виде роликов, центрируемые между центрирующими буртами 17 и 18, обкатываются по наружной цилиндрической поверхности рабочей части 16 эксцентрика 3. При этом подшипник качения 14, внутреннее кольцо которого закреплено на теле качения 12 в виде ролика, контактирует посредством своего наружного кольца с замкнутой периодической канавкой 10 диска 7 с замкнутой периодической канавкой, а подшипник качения 13 контактирует своим наружным кольцом с радиальными пазами 11 водила 6. Водило 6 является ведомым звеном и вращается с угловой скоростью меньшей, чем скорость ведущего вала 2. Источники информации 1. А.с. СССР 1019148 , МПК 16 13/08, 1988. 2. А.с. СССР 1260604 1, МПК 16 1/32, 1986. 3. Патент США 6314826, МПК 716 1/34, 2001. 4. Патент США 5989114, МПК 616 1/32, 1999. 4 15053 1 2011.10.30 5. Патент РБ на полезную модель 4317 , МПК (2006)16 1/32,16 59/00, 02 7/00, 2008. 6. Патент РФ 2036352 1, МПК 616 1/32, 1/34, 1995. 7. А.с. СССР 1557396 1, МПК 16 25/22, 13/08, 1990. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5