Плавнорегулируемая зубчатая передача

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Даньков Александр Михайлович Пономарева Ольга Александровна Родионова Светлана Ивановна Кузьменков Алексей Александрович(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Плавнорегулируемая зубчатая передача, включающая корпус, ведущий и ведомый валы, установленные на валах составные зубчатые колеса, содержащие подвижные и неподвижные корпуса, расположенное в собственном корпусе промежуточное зубчатое колесо,механизм перемещения корпуса с промежуточным колесом в торцовой плоскости, содержащий закрепленные на корпусе передачи направляющие, механизм регулирования передаточного отношения, отличающаяся тем, что механизм регулирования передаточного отношения включает механизм перемещения подвижных корпусов составных зубчатых колес, установленных диагонально и связанных между собой посредством тяг, соединяющих 9343 1 2007.06.30 обоймы, установленные на этих корпусах на нажимных подшипниках и имеющие на свободных концах зубчатые рейки, в осевом направлении и механизм перемещения промежуточного зубчатого колеса в направлении, перпендикулярном его торцовой плоскости,содержащий направляющие, на которых закреплены обеспечивающие перемещение корпуса промежуточного зубчатого колеса в торцовой плоскости этого колеса направляющие,взаимодействующие с направляющими, закрепленными на корпусе передачи, кулачок с пазом, закрепленный на корпусе промежуточного зубчатого колеса, причем толкатель кулачка выполнен за одно целое с управляющим валом, закрепленным на корпусе передачи и имеющим два зубчатых венца, зацепляющихся с зубчатыми рейками тяг, и зубчатый венец, зацепляющийся с зубчатой рейкой, зафиксированной на кулачке, при этом промежуточное зубчатое колесо образовано тремя фрагментами, один из которых имеет внешние и внутренние зубья, второй - внешние зубья, а третий - внутренние зубья, причем все три фрагмента установлены с возможностью смещения друг относительно друга в окружном направлении и упруго связаны в этом направлении друг с другом. Изобретение относится к области машиностроения, а именно к передачам с переменным передаточным отношением. Известна плавнорегулируемая передача, содержащая корпус, установленные в нем параллельные ведущий и ведомый валы, двухпоточные составные зубчатые колеса, охватывающие ведущий и ведомый вал зубчатые венцы с внутренними зубьями, периодически зацепляющиеся с зубчатыми секторами составных колес. Передача снабжена механизмом изменения вылета секторов составных колес в виде кинематически связанных с валами и установленных с возможностью продольных перемещений по валам корпусов, причем корпуса, установленные на разных валах, попарно кинематически связаны между собой через нажимные подшипники рычагами, точки опоры которых делят расстояние между осями валов пополам, а концы рычагов соединены винтом с двумя винтовыми нарезками противоположного направления 1. Однако механизм изменения вылета секторов этой передачи обладает невысоким быстродействием и имеет неустранимые свободные ходы и зазоры, что отрицательно сказывается на качестве регулирования передаточного отношения. Известна плавнорегулируемая передача, включающая ведомый и ведущий валы, установленные на валах составные зубчатые колеса и расположенные в собственном корпусе спаренные промежуточные зубчатые колеса, взаимодействующие с двухпоточными составными зубчатыми колесами. Передача снабжена механизмом в виде винтовой пары возвратно-поступательного перемещения корпуса с промежуточными колесами, вектор которого параллелен плоскости осей и перпендикулярен самим осям составных зубчатых колес. При этом механизм изменения вылета зубчатых секторов выполнен в виде многопоточного кулачкового механизма с геометрическим замыканием с закрепленными на корпусе промежуточных зубчатых колес кулачками, представляющими собой пластины с равнонаклонными к направлению их движения пазами, взаимодействующими с толкателями, выполненными заодно целое с корпусами нажимных подшипников, обеспечивающих требуемые перемещения корпусов составных зубчатых колес вдоль осей ведущего и ведомых валов 2. Однако у этой передачи невысокое быстродействие механизма изменения передаточного отношения. В основу изобретения положена задача увеличения быстродействия механизма изменения передаточного отношения путем усовершенствования самого механизма изменения передаточного отношения. Сущность изобретения состоит в том, что в плавнорегулируемой зубчатой передаче,включающей ведущий и ведомый валы, установленные на валах составные зубчатые ко 2 9343 1 2007.06.30 леса, расположенные в собственном корпусе промежуточные зубчатые колеса, закрепленные на корпусе передачи направляющие для перемещения корпуса промежуточных зубчатых колес в торцовой плоскости и механизм регулирования передаточного отношения,согласно изобретению, по одному диагонально расположенному корпусу составных зубчатых колес неподвижно закреплены на своих валах, два других корпуса жестко связаны между собой посредством соединенных тягами обойм, установленных на этих корпусах,на нажимных подшипниках, имеют возможность осевых перемещений образуют в совокупности механизм регулирования передаточного отношения, передача дополнительно снабжена направляющими для обеспечения перемещений корпуса промежуточных зубчатых колес перпендикулярно их торцовой плоскости, на которых закреплены направляющие, обеспечивающие перемещения корпуса промежуточных зубчатых колес в торцовой плоскости этих колес и взаимодействующие с направляющими, закрепленными на корпусе передачи, причем механизмы перемещений промежуточных зубчатых колес в торцовой плоскости и осевых перемещений корпусов составных зубчатых колес выполнены в виде реечных зубчатых механизмов, зубчатые рейки которых закреплены на корпусе промежуточных зубчатых колес и одной из обойм, расположенной на корпусе составного зубчатого колеса, механизм осевого перемещения промежуточных колес выполнен в виде закрепленного на их корпусе кулачка с геометрическим замыканием, а зубчатые колеса реечных механизмов и толкатель кулачкового механизма выполнены за одно целое с управляющим валом, закрепленном на корпусе передачи. При соответствующем подборе параметров механизма различных передач управляющий вал имеет угол поворота 90100, вследствие чего механизм срабатывает достаточно быстро. Сущность и преимущества изобретения поясняются описанием примера его осуществления с ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает вид спереди на передачу фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1 фиг. 3 - вид Б на фиг. 1 фиг. 4 - разрез по ВВ на фиг. 1 фиг. 5 - выносной элемент Д на фиг. 2 фиг. 6 - разрез по Е-Е на фиг. 2 фиг. 7 вид Ж на фиг. 6 фиг. 8 - разрез Г-Г на фиг. 2 фиг. 9 - разрез по И-И на фиг. 2 фиг. 10 разрез по К-К на фиг. 2. Передача собрана в корпусе, образованными боковинами 1, соединенными при помощи стяжек 2. К боковинам 1 болтами прикреплены пластины 3, в расточках которых на подшипниках 4 установлены ведущий 5 и ведомый 6 валы. На валах 5 и 6 кососимметрично установлены и с помощью выполненных на них фланцев 7 и болтов жестко закреплены неподвижные корпуса 8 и 9 составных зубчатых колес. Подвижные корпуса 9 и 10 установлены на валах 5 и 6 с возможностью осевых перемещений вдоль валов и на их ступицах напрессованы и закреплены гайками 12 нажимные подшипники 13. На наружных кольцах подшипников 13 смонтированы и закреплены с помощью крышек 14 обоймы 15. Обоймы 15 жестко связаны друг с другом стяжками 16 и 17, в результате чего обеспечивается одновременное и однонаправленное перемещение корпусов 10 и 11. Для обеспечения требуемой жесткости стяжки 16 через дистанционные втулки 18 стянуты болтами 19. Зубчатые сектора 20 и 21 составных зубчатых колес имеют направляющие поверхности для взаимодействия с цилиндрическими 22 и призматическими 23 направляющими, установленными на корпусах 8, 9, 10 и 11. Направляющие 22 и 23 наклонены к осям валов 5 и 6 под определенным углом и образуют с телом каждого из секторов 20 и 21 клиновой механизм. Вследствие этого сектора 20 или 21 выжимаются к периферии составных колес при сближении корпусов 8 и 10 или 9 и 11 и утапливаются к оси вала при удалении упомянутых корпусов. Вследствие кососимметричной установки корпусов 10 и 11 обеспечивается одинаковое направление радиальных перемещений соответствующих диаметрально противоположных секторов 20 и 21, принадлежащих разным составным зубчатым колесам. Таким образом, если начальный диаметр ведущего составного колеса увеличивается, то начальный диаметр ведомого составного колеса уменьшается на та 3 9343 1 2007.06.30 кую же величину. Из-за наличия в конструкции составных колес неподвижных корпусов радиальным перемещениям секторов 20 и 21 соответствует их равное и однонаправленное осевое смещение. Сектора 20 и 21 в собранных составных зубчатых колесах установлены таким образом, что их зубья образуют два силовых потока. Зубья секторов 20 взаимодействуют с внешними зубьями, а зубья секторов 21 - с внутренними зубьями промежуточного зубчатого колеса 24. Промежуточное колесо 24 образовано тремя фрагментами фрагмент 25 имеет внешние и внутренние зубья, фрагмент 26 имеет внешние зубья, а фрагмент 27 - внутренние зубья. Все три фрагмента 25, 26 и 27 могут смещаться друг относительно друга в окружном направлении, и упруго связаны в этом направлении друг с другом. Все три фрагмента 25, 26 и 27 могут смещаться друг относительно друга в окружном направлении, так как сопрягаются по цилиндрическим поверхностям по посадкам с зазором, и упруго связаны в этом направлении друг с другом, например, пластинчатыми пружинами, в то время как в известной конструкции 3 промежуточное колесо образовано пятью фрагментами, а в качестве упругого элемента используются цилиндрические пружины сжатия. Промежуточное зубчатое колесо 24 установлено в обойме 28, закрепленной в стойке 29, и зафиксировано накладкой 30. Стойка 29 с помощью втулок 31 может перемещаться в направлении, перпендикулярном ее плоскости, по направляющим поверхностям скалок 32, закрепленных в угольниках 33, образующих благодаря скалкам 32 и стяжке 34 жесткую конструкцию. Благодаря этому промежуточное колесо 24 может иметь осевые перемещения, соответствующие осевым перемещениям секторов 20 и 21,вызванным их радиальными перемещениями. На угольниках 33 закреплены призматические направляющие 35, которые взаимодействуют с направляющими 36 и 37, закрепленными на боковинах 1 корпуса передачи, благодаря чему угольники 33 и соответственно промежуточное зубчатое колесо 24 могут перемещаться в направлении, параллельном плоскостям, в которых они расположены. Величина этих перемещений должна соответствовать величине радиальных перемещений секторов 20 и 21. На свободных концах стяжек 16 установлены колодки 38, в пазах которых накладками 39 закреплены зубчатые рейки 40. На накладке 30 установлено основание 41, к которому через дистанционные втулки 42 болтами прикреплена колодка 43. В пазу колодки 43 накладкой 44 зафиксирована зубчатая рейка 45. Основание 40, втулки 42 и колодка 43 образуют кулачок 46 с геометрическим замыканием. Паз этого кулачка образован боковыми поверхностями основания 41 и колодки 43 имеет угол наклона к осям валов 5 или 6, равный углам наклона к осям валов направляющих 22 и 23. К одной из боковин 1 прикреплены два корпуса 47, в которых на подшипниках 48 смонтирован управляющий вал 49. Вал 49 имеет два зубчатых венца 50,зацепляющихся с зубчатыми рейками 40, зубчатый венец 51, зацепляющийся с зубчатой рейкой 45, и цилиндрический толкатель 52, взаимодействующий с кулачком 46. Благодаря наличию зубчатых реечных механизмов 50-40, 51-45 и кулачкового механизма 52-46 обеспечивается жесткая кинематическая связь между перемещениями секторов составных зубчатых колес и промежуточного зубчатого колеса. Передача работает следующим образом. При одинаковых условных начальных диаметрах составных зубчатых колес (при одинаковом вылете зубчатых секторов 20 и 21 относительно осей вращения соответствующих валов) ведущее составное зубчатое колесо взаимодействует с внешними зубьями, а ведомое - с внутренними зубьями промежуточного зубчатого колеса 24, образуя передачу с передаточным отношением, равным отношению чисел зубьев венцов с внешними и внутренними зубьями промежуточного колеса. При необходимости изменить передаточное отношение передачи поворачивают в требуемом направлении управляющий вал 49. При этом благодаря зубчатому реечному механизму 50-40 жестко связанные стяжками 16 и 17 подвижные корпуса 10 и 11 составных колес перемещаются вдоль соответствующих валов, изменяя вылет зубчатых секторов 20 и 21 на одну и ту же величину в противоположных направлениях (если вылет секторов 20 увеличивается, то вылет секторов 21 уменьшается). Таким образом, передаточное отно 4 9343 1 2007.06.30 шение передачи будет складываться из двух составляющих отношения чисел внешних и внутренних зубьев промежуточного колеса (постоянная часть) и отношения условных начальных диаметров составных зубчатых колес (переменная часть). Так как в данной передаче радиальным перемещениям секторов неизбежно сопутствуют их осевые перемещения, вызванные наклоном направляющих 22 и 23, то и промежуточное колесо 24 должно иметь такие же перемещения, жестко увязанные с перемещениями секторов. Перемещение колеса 24 в собственной плоскости обеспечивается зубчатым реечным механизмом 51-45, а его перемещение в перпендикулярном направлении - кулачковым механизмом 52-46. Согласованность радиальных перемещений секторов и перемещения промежуточного колеса в собственной (торцовой) плоскости определяется правильным подбором чисел зубьев венцов 51 и 52 управляющего вала 49. При произвольном вылете зубчатых секторов 20 и 21 относительно осей вращения может иметь место некратность окружного шага между осями симметрии секторов окружному шагу зубьев. Эта проблема преодолевается благодаря двухпоточной конструкции составных зубчатых колес и специфической конструкции промежуточного зубчатого колеса, обеспечивающей независимое этих силовых потоков. Обеспечение возможности регулирования передаточного отношения передачи с помощью одного управляющего элемента - управляющего вала - значительно повышает быстродействие передачи, так как угол поворота управляющего вала при изменении передаточного отношения от минимального до максимального и наоборот составляет 90100 градусов. Источники информации 1. Патент РБ, МПК 616 3/42,16 15/42, 2000. 2. Заявка на выдачу патента на изобретение а 20010796, 2003. 3. Патент РБ 4215 С 1, МПК 16 29/04,16 19/24, 2001. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7