Планетарная плавнорегулируемая зубчатая передача

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(54) ПЛАНЕТАРНАЯ ПЛАВНОРЕГУЛИРУЕМАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования БелорусскоРоссийский университет(72) Автор Даньков Александр Михайлович(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Планетарная плавнорегулируемая зубчатая передача, включающая корпус (1), в котором установлены ведущий вал (2) с двумя оппозитными эксцентричными шейками (4, 5), Фиг. 1 18194 1 2014.04.30 в которых соосно наружным цилиндрическим поверхностям выполнены цилиндрические расточки (6, 7) с установленными в них с возможностью вращения распределителями (12) с фланцами (13) и радиальные расточки с установленными в них поршнями (8) с цилиндрическими роликами (9) на торцах, на эксцентричных шейках (4, 5) с возможностью вращения установлены эксцентричные втулки (10) с выполненными на их внутренних цилиндрических поверхностях фасонными поясками (11), с которыми взаимодействуют цилиндрические ролики 9, на наружных цилиндрических поверхностях эксцентричных втулок (10) с возможностью вращения установлены сателлиты (14, 15), на обращенных друг к другу торцах которых симметрично относительно оси симметрии сателлитов установлены штифты (39) опорная планшайба (18) с прикрепленными к ней накладками (24,25), установленная с возможностью вращения, на планшайбе (18) выполнены радиальные пазы, в которых установлены пластины (20), и отверстия, в которых установлены зубчатые колеса (23), на хвостовиках которых закреплены зубчатые колеса (29) составное полисекторное центральное зубчатое колесо, образованное зубчатыми секторами (16, 17),зацепляющимися с сателлитами (14, 15), на зубчатых секторах (16, 17) установлены призматические направляющие (19), взаимодействующие с пластинами (20), и зубчатые рейки(22), взаимодействующие с зубчатыми колесами (23) и обеспечивающие возможность синхронных радиальных перемещений зубчатых секторов (16, 17) по опорной планшайбе(18) составные направляющие (42), установленные с возможностью вращения на ведущем валу (2) между эксцентричными цилиндрическими шейками (4) и (5) подвижное коромысло (40), взаимодействующее с составными направляющими (42) и выполненное с пазом, с которым взаимодействуют штифты (39) сателлита (14), и подвижное коромысло(41), имеющее уступ, закрываемый накладкой (43), прижимаемой к коромыслу пружинами (44), с которыми взаимодействуют штифты (39) сателлита (15) управляющая планетарная передача, включающая установленное на накладке (25) с возможностью поворота зубчатое колесо (30), внутренние зубья которого зацепляются с зубчатыми колесами (29),а внешние зубья которого зацепляются с установленным на водиле (32) сателлитом (31),находящимся в зацеплении с внутренними зубьями закрепленного на корпусе (1) неполноповоротного зубчатого колеса (36), с внешними зубьями которого находится в зацеплении зубчатое колесо (37), закрепленное на валу поворотного гидроцилиндра (38) замыкающая планетарная передача, содержащая водило (32), на котором симметрично сателлиту (31) установлен идентичный сателлит (33), находящийся в зацеплении с закрепленным на накладке (25) зубчатым колесом (34), зубчатый венец которого идентичен зубчатому венцу с внешними зубьями зубчатого колеса (30), а также с зубчатым венцом зубчатого колеса (35), закрепленного на корпусе (1) ведомый вал (3), фланец (28) которого закреплен на опорной планшайбе (18). Изобретение относится к области машиностроения, а именно к передачам с переменным передаточным отношением. Известна двухколесная планетарная плавнорегулируемая зубчатая передача, включающая ведущий вал, на торце которого выполнены направляющие, по которым перемещается ползун с установленным на нем двухпоточным сателлитом, взаимодействующим с составным двухпоточным центральным зубчатым колесом, состоящим из зубчатых секторов, перемещающихся по направляющим корпусных колец в радиальном направлении, и соосный ведущему ведомый вал, причем радиальным перемещениям зубчатых секторов соответствуют равные и однонаправленные перемещения ползуна с двухпоточным сателлитом 1. Однако эта передача имеет сложную конструкцию, обусловленную необходимостью синхронизировать перемещения секторов составного центрального зубчатого колеса и сателлита, а также отсутствует полная балансировка сателлита, что исключает использование передачи при высоких частотах вращения ведущего вала. 2 18194 1 2014.04.30 Известна также двухколесная планетарная плавнорегулируемая зубчатая передача,включающая ведущий вал, на торце которого выполнены направляющие, по которым имеет возможность перемещаться ползун с установленным на нем двухпоточным сателлитом, взаимодействующим с составным двухпоточным центральным зубчатым колесом,состоящим из зубчатых секторов, имеющих возможность перемещаться по направляющим корпусных колец в радиальном направлении с помощью многопоточного зубчатореечного механизма, и соосный ведущему ведомый вал, причем ползун жестко связан со штоком поршня гидроцилиндра, на ползуне закреплен основной противовес, а на дополнительном ползуне закреплен дополнительный противовес, на зубчатых секторах центрального зубчатого колеса закреплены зубчатые рейки, находящиеся в зацеплении с управляющими зубчатыми колесами, получающими вращение от поворотного гидроцилиндра, на сателлите и ведомом валу выполнены проушины, обеспечивающие их кинематическую связь с помощью карданного вала 2. Эта передача имеет сложную трехмассовую систему балансировки и специальное устройство для съема вращения с сателлита, что усложняет конструкцию передачи. В основу изобретения положена задача упрощения конструкции передачи посредством исключения специального механизма для съема вращения с сателлита и упрощения системы балансировки. Поставленная задача может быть решена в планетарной плавнорегулируемой зубчатой передаче, включающей корпус (1), в котором установлены ведущий вал (2) с двумя оппозитными эксцентричными шейками (4, 5), в которых соосно наружным цилиндрическим поверхностям выполнены цилиндрические расточки (6, 7) с установленными в них с возможностью вращения распределителями (12) с фланцами (13) и радиальные расточки с установленными в них поршнями (8) с цилиндрическими роликами (9) на торцах, на эксцентричных шейках (4, 5) с возможностью вращения установлены эксцентричные втулки(10) с выполненными на их внутренних цилиндрических поверхностях фасонными поясками (11), с которыми взаимодействуют цилиндрические ролики 9, на наружных цилиндрических поверхностях эксцентричных втулок (10) с возможностью вращения установлены сателлиты (14, 15), на обращенных друг к другу торцах которых симметрично относительно оси симметрии сателлитов установлены штифты (39) опорная планшайба (18) с прикрепленными к ней накладками (24, 25), установленная с возможностью вращения, на планшайбе 18 выполнены радиальные пазы, в которых установлены пластины (20), и отверстия, в которых установлены зубчатые колеса (23), на хвостовиках которых закреплены зубчатые колеса (29) составное полисекторное центральное зубчатое колесо, образованное зубчатыми секторами (16, 17), зацепляющееся с сателлитами (14, 15),на зубчатых секторах (16, 17) установлены призматические направляющие (19), взаимодействующие с пластинами (20), и зубчатые рейки (22), взаимодействующие с зубчатыми колесами (23) и обеспечивающие возможность синхронных радиальных перемещений зубчатых секторов (16, 17) по опорной планшайбе (18) составные направляющие (42),установленные с возможностью вращения на ведущем валу (2) между эксцентричными цилиндрическими шейками (4) и (5) подвижное коромысло (40), взаимодействующее с составными направляющими (42) и выполненное с пазом, с которым взаимодействуют штифты (39) сателлита (14), и подвижное коромысло (41), имеющее уступ, закрываемый накладкой (43), прижимаемой к коромыслу пружинами (44), с которыми взаимодействуют штифты (39) сателлита (15) управляющая планетарная передача, включающая установленное на накладке (25) с возможностью поворота зубчатое колесо (30), внутренние зубья которого зацепляются с зубчатыми колесами (29), а внешние зубья зацепляются с установленным на водиле (32) сателлитом (31), находящимся в зацеплении с внутренними зубьями закрепленного на корпусе (1) неполноповоротного зубчатого колеса (36), с внешними зубьями которого находится в зацеплении зубчатое колесо (37), закрепленное на валу поворотного гидроцилиндра (38) замыкающая планетарная передача, содержащая 3 18194 1 2014.04.30 водило (32), на котором симметрично сателлиту (31) установлен идентичный сателлит(33), находящийся в зацеплении с закрепленным на накладке (25) зубчатым колесом (34),зубчатый венец которого идентичен зубчатому венцу с внешними зубьями зубчатого колеса (30), а также с зубчатым венцом зубчатого колеса (35), закрепленного на корпусе (1) ведомый вал (3), фланец (28) которого закреплен на опорной планшайбе (18). Благодаря оппозитной установке сателлитов и исключению возможности вращения их вокруг собственных осей упрощается конструкция силовой кинематической цепи передачи,а также достигается статическая балансировка узла ведущего вала, при этом неуравновешенный динамический момент масс сателлитов не достигает большого значения вследствие небольшого расстояния между ними. Сущность и преимущества изобретения поясняются описанием примера его осуществления со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых фиг. 1 изображает передачу в разрезе фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1 фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1 фиг. 4 - разрез по Г-Г на фиг. 3 фиг. 5 - разрез по Д-Д на фиг. 1 фиг. 6 - вид Е на фиг. 5 фиг. 7 - вид Ж на фиг. 3. Передача собрана в разъемном корпусе 1, в котором установлены ведущий вал 2 и ведомый вал 3. Ведущий вал 2 имеет две оппозитно расположенные эксцентричные цилиндрические шейки - первую 4 и вторую 5, в которых соосно наружным цилиндрическим поверхностям выполнены расточки 6 и 7, а тела эксцентричных цилиндрических шеек представляют собой статоры гидромоторов двукратного действия. В радиальных расточках статоров установлены поршни 8, на наружных торцах которых в цилиндрических проточках установлены цилиндрические ролики 9. На первой 4 и второй 5 эксцентричных цилиндрических шейках установлены эксцентричные втулки 10, являющиеся роторами гидромоторов, для чего на их внутренних цилиндрических поверхностях выполнены фасонные пояски 11, с которыми взаимодействуют цилиндрические ролики 9. В расточках 6 и 7 с возможностью вращения установлены распределители 12, которые с помощью фланцев 13 крепятся к торцам эксцентричных втулок 10. На эксцентричных втулках 10 с возможностью вращения установлены сателлиты 14 и 15, находящиеся в зацеплении с зубчатыми секторами 16 и 17 составного полисекторного центрального зубчатого колеса,причем сателлиты 14 и зубчатые сектора 16, а также сателлиты 15 и зубчатые сектора 17 образуют два силовых потока передачи. Зубчатые сектора 16 и 17 установлены на опорной планшайбе 18 и имеют призматические направляющие 19, взаимодействующие с пластинами 20, расположенными в радиальных пазах опорной планшайбы 18. На зубчатых секторах 16 и 17 выполнены сквозные продольные закрытые пазы 21, вдоль которых закреплены зубчатые рейки 22. В отверстиях опорной планшайбы 18 с возможностью вращения установлены зубчатые колеса 23, взаимодействующие с зубчатыми рейками 22 и обеспечивающие синхронные радиальные перемещения зубчатых секторов 16 и 17 по опорной планшайбе 18. От выпадения из радиальных пазов 20 зубчатые сектора 16 и 17 фиксируются установленными на опорной планшайбе накладками 24 и 25. Опорная планшайба 18 опирается на корпус 1 передачи смонтированными на установленных в ней осях 26 подшипниками 27 и имеет возможность вращаться в корпусе 1. На опорной планшайбе 18 закреплен также фланец 28 ведомого вала 3. На выступающих из накладки 25 хвостовиках зубчатых колес 23 закреплены зубчатые колеса 29, находящиеся в зацеплении с внутренними зубьями зубчатого колеса 30, установленного на накладке 25 с возможностью поворота. Внешние зубья зубчатого колеса 30 находятся в зацеплении с сателлитом 31 управляющей планетарной передачи. Сателлит 31 установлен с возможностью вращения на водиле 32, являющемся также водилом замыкающей планетарной передачи, сателлит 33 которой, идентичный сателлиту 31, установлен на водиле 32 симметрично сателлиту 31 и находится в зацеплении с закрепленным на накладке 25 зубчатым колесом 34, зубчатый венец которого идентичен зубчатому венцу с внешними зубьями зубчатого колеса 30, а также с закрепленным на корпусе 1 зубчатым колесом 35. Сателлит 31 нахо 4 18194 1 2014.04.30 дится в зацеплении с неполноповоротным зубчатым колесом 36, зубчатый венец с внутренними зубьями которого идентичен зубчатому венцу зубчатого колеса 35. С зубчатым венцом с внешними зубьями зубчатого колеса 36 находится в зацеплении зубчатое колесо 37, закрепленное на валу поворотного гидроцилиндра 38. На обращенных друг к другу торцах сателлитов 14 и 15 симметрично относительно оси симметрии сателлитов закреплены штифты 39, взаимодействующие с пазами подвижных коромысел 40 и 41, имеющих возможность перемещаться по составным направляющим 42, установленным с возможностью вращения на ведущем валу 2 между эксцентричными цилиндрическими шейками 4 и 5. Паз коромысла 41 образован основанием коромысла и накладкой 43, прижимаемой к основанию пружинами 44. Передача работает следующим образом. В исходном положении ведущего вала 1 эксцентричные цилиндрические шейки 4 и 5, эксцентричные втулки 10 и сателлиты 14 и 15 образуют кососимметричную конструкцию, причем сателлиты 14 и 15 находятся в зацеплении с зубчатыми секторами 16 и 17 и имеют максимальный эксцентриситет относительно оси передачи. При вращении приводного вала 1 сателлиты 14 и 15, будучи лишенными возможности вращаться вокруг собственных осей благодаря взаимодействию штифтов 39 с пазами коромысел 40 и 41, обкатываются по центральному зубчатому колесу и сообщают ему вращение в направлении, противоположном направлению вращения приводного вала 1. Это вращение через опорную планшайбу 18 и фланец 28 сообщается выходному валу 3. Передача при этом имеет минимальное передаточное отношение. При необходимости изменения (уменьшения) частоты вращения выходного вала 3 в полости 12 эксцентричных цилиндрических шеек 4 и 5 по соответствующим каналам подается гидравлическая жидкость, и поршни 8 гидромоторов через ролики 9, взаимодействующие с фасонными поясками 11, сообщают вращение эксцентричным втулкам 10, уменьшая тем самым эксцентриситет сателлитов 14 и 15 относительно оси передачи. Одновременно гидравлическая жидкость подается в поворотный гидроцилиндр 38, сообщающий вращение зубчатому колесу 37, которое передает это вращение неполноповоротному зубчатому колесу 36 и далее сателлиту 31 управляющей планетарной передачи. Сателлит 31 передает вращение зубчатому колесу 30, внутренние зубья которого, взаимодействуя одновременно со всеми зубчатыми колесами 29, сообщают вращение зубчатым колесам 23. Взаимодействуя с зубчатыми рейками 22, зубчатые колеса 23 обеспечивают радиальные перемещения зубчатых секторов 16 и 17 к центру центрального зубчатого колеса передачи. Препятствий вращению эксцентричных втулок 10 в процессе функционирования передачи конструкция передачи не создает. В то же время радиальные перемещения зубчатых секторов 16 и 17 в процессе функционирования передачи обеспечиваются благодаря наличию замыкающей планетарной передачи, образованной зубчатым колесом 34, сателлитом 33 и зубчатым колесом 35 и определяющей закон движения водила 32. В процессе регулирования передаточного отношения передачи условное число зубьев центрального зубчатого колеса может принимать такие значения, что окружной шаг секторов 16 и 17 по условной делительной окружности будет некратным окружному шагу их зубьев. В этом случае поломка зубьев предотвращается возможностью самоустановки сателлитов 16 и 17, достигаемой в результате преодоления сопротивления пружин 44 и смещения накладки 43 по направляющим 42. Источники информации 1. Даньков А.М., Иоффе А.З. Синтез и анализ составного центрального зубчатого колеса планетарной плавнорегулируемой передачи нового типа // Механика машин, механизмов и материалов. - 2009. -2. - С. 38-42. 2. Даньков А.М., Иоффе А.З. Балансировка деталей планетарной плавнорегулируемой передачи // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2011. -2. - С. 3-8. 5 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7