close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12763

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 12763
(13) C1
(19)
(46) 2009.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
F 16H 25/22
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
ПЛАНЕТАРНЫЙ РЕДУКТОР
(54)
(21) Номер заявки: a 20071521
(22) 2007.12.07
(43) 2009.08.30
(71) Заявитель: Лустенков Михаил Евгеньевич (BY)
(72) Автор: Лустенков Михаил Евгеньевич (BY)
(73) Патентообладатель: Лустенков Михаил
Евгеньевич (BY)
(56) SU 1768832 A1, 1992.
SU 1640487 A1, 1989.
EP 0048593 A1, 1982.
BY 5177 C1, 2003.
BY 8702 C1, 2005.
BY 12763 C1 2009.12.30
(57)
Планетарный редуктор, содержащий корпус с ведущим и ведомым валами и коаксильно установленными обоймами, крайние из которых на поверхностях, обращенных к
промежуточной обойме, имеют периодические замкнутые беговые дорожки, а промежуточная - продольные сквозные прорези, и шаровые сателлиты, размещенные в прорезях
промежуточной обоймы и взаимодействующие с периодическими беговыми дорожками
крайних обойм, отличающийся тем, что периодическая замкнутая беговая дорожка одной
из крайних обойм выполнена однопериодной в виде сочетания двух половин эллипса и
описана следующими уравнениями:
s
x1 = R cos ;
R
s
y1 = R sin  ;
R
2
z1 = (− 1)
 s

 πR +1


 πR
 s 
− πR   
4 s −
2
πR
 πR  
⋅
1− 
,
2 2
π R
2m
Фиг. 1
BY 12763 C1 2009.12.30
а периодическая замкнутая беговая дорожка второй крайней обоймы выполнена многопериодной в виде сочетания дуг окружности и описана следующими уравнениями:
s
x 2 = R cos ;
R
s
y 2 = R sin  ;
R
 ms 
 πR +1


π 2 R 2  πR   ms   πR 
,
− s −
+ 1 − 1 −

4m 2 
m   πR   2m 
где R - радиус образующей окружности цилиндра, на котором замкнуты кривые беговых
дорожек;
s - дуговая координата, отсчитываемая вдоль окружности с радиусом R, расположенной в плоскости xOy, причем центр окружности совпадает с началом координат;
m - число периодов многопериодной кривой.
z 2 = (− 1)
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве редуктора в приводах различных механизмов.
Известен планетарный редуктор для забойных двигателей, включающий ведомый вал
с шаровыми сателлитами, ведущий вал и корпус с беговыми дорожками для шаровых сателлитов, причем, с целью увеличения передаваемого момента, беговые дорожки выполнены синусоидальными [1].
На участках, прилегающих к вершинам кривых, шаровые сателлиты не передают нагрузку, что приводит к снижению нагрузочной способности редуктора. Также на этих участках возрастают динамические нагрузки в зацеплении из-за соударений сателлитов с
беговыми дорожками.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является планетарный редуктор для забойных двигателей [2], содержащий ведущий и ведомый валы, корпус, коаксильно установленные обоймы, крайние из которых на поверхностях, обращенных к
промежуточной обойме, имеют периодические замкнутые дорожки, а промежуточная продольные сквозные прорези, и шаровые сателлиты, размещенные в прорезях промежуточной обоймы и взаимодействующие с периодическими дорожками крайних обойм, причем периодические замкнутые дорожки описаны уравнениями
x = Rcosϕ;
у = Rsinϕ;
z = K(λ-sinλ cosλ),
где λ = mϕ-2πi в интервале 2iπ/m ≤ ϕ ≤(2i + 1)π/m;
λ = 2π(i + 1)-mϕ в интервале (2i + 1)π/m ≤ ϕ ≤(2i + 2)π/m;
R, ϕ, z - цилиндрические координаты точек кривой;
x, у, z - прямоугольные координаты точек кривой;
m - число периодов кривой;
i - порядковый номер периода, i = 0, 1, 2,..., m-1;
K - коэффициент размаха кривой.
При попадании шаровых сателлитов на участки кривых, прилегающих к вершинам,
нарушается контакт шаровых сателлитов с беговыми дорожками, нагрузочная способность редуктора снижается, возникают удары, возрастает шум.
Задачей изобретения является увеличение нагрузочной способности редуктора и снижение динамических нагрузок.
Поставленная задача достигается тем, что в планетарном редукторе, содержащем корпус с ведущим и ведомым валами и коаксильно установленными обоймами, крайние из
2
BY 12763 C1 2009.12.30
которых на поверхностях, обращенных к промежуточной обойме, имеют периодические
замкнутые беговые дорожки, а промежуточная - продольные сквозные прорези, и шаровые сателлиты, размещенные в прорезях промежуточной обоймы и взаимодействующие с
периодическими беговыми дорожками крайних обойм, согласно изобретению, периодическая замкнутая беговая дорожка одной из крайних обойм выполнена однопериодной в виде сочетания двух половин эллипса и описана следующими уравнениями:
s
x1 = R cos ;
R
s
y1 = R sin  ;
R
2
 πR
 s 
 s

− πR   
4 s −
 πR +1


2
πR
 πR  
⋅
z1 = (− 1)
1− 
,
2 2
2m
π R
а периодическая замкнутая беговая дорожка второй крайней обоймы выполнена многопериодной в виде сочетания дуг окружности и описана следующими уравнениями:
s
x 2 = R cos ;
R
s
y 2 = R sin  ;
R
 ms 
 πR +1


2
π 2 R 2  πR   ms   πR 
 ,
z 2 = (− 1)
− s −
+ 1 − 1 −

4m 2 
m   πR   2m 
где R - радиус образующей окружности цилиндра, на котором замкнуты кривые;
s - дуговая координата, отсчитываемая вдоль окружности с радиусом R, расположенной в плоскости хОу, причем центр окружности совпадает с началом координат;
m - число периодов многопериодной кривой.
Квадратными скобками в вышеприведенных уравнениях обозначены математические
операции выделения целой части числа и отбрасывания его дробной части.
Снижение нагрузочной способности синусоидального профиля двух взаимодействующих кривых в конструкции редуктора, принятого за аналог [1], происходит из-за явления заострения вершин. Данное явление подробно описано в [3]. Аналогичный процесс
происходит и при изготовлении редуктора, принятого за прототип [2]. Явление заострения
вершин происходит из-за самопересечения профиля и ухудшает нагрузочную способность
редукторов. В предлагаемом редукторе самопересечение профиля отсутствует, что повышает его нагрузочную способность и снижает динамические нагрузки.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображены кривые беговых
дорожек под шаровые сателлиты предлагаемого редуктора. На фиг. 2 на плоской развертке для сравнения показаны кривые беговых дорожек предлагаемого редуктора, редукторааналога и редуктора-прототипа. На фиг. 3 поясняется явление самопересечения профиля, а
на фиг. 4 показан профиль предлагаемой беговой дорожки под сателлиты, образованный
при перемещении инструмента по предлагаемой кривой.
На фиг. 1 изображены предлагаемые однопериодная кривая 1 (штриховая линия) и
многопериодная кривая 2 (сплошная линия) беговых дорожек под шаровые сателлиты
планетарного редуктора. Обе кривые расположены на цилиндрической поверхности с радиусом R образующих цилиндр окружностей. Одна из образующих окружностей 3, центр
которой совпадает с началом координат, показана на фиг. 1.
На фиг. 2 показаны многопериодные кривые разных типов для сравнения, развернутые на плоскость, причем осью ординат является ось передачи Oz, а осью абсцисс - раз-
3
BY 12763 C1 2009.12.30
вернутая в линию окружность 3 (фиг. 1), вдоль которой происходит отсчет дуговой координаты s. Предлагаемая многопериодная кривая 2 (фиг. 2, сплошная линия) состоит из сопряженных дуг окружностей, кривая 4 (штриховая линия) является синусоидальной
кривой [1], кривая 5 (штрихпунктирная линия) состоит из сопряженных участков циклоиды и описывается уравнениями, приведенными в [2], причем, согласно этим уравнениям
[2], колебания кривой происходят не относительно оси абсцисс, а относительно некоторой
оси, расположенной выше оси Os. Все три кривые (фиг. 2) для корректности сравнения
имеют одинаковые параметры: число периодов m = 4, радиус образующей цилиндр окружности R = 20 мм. Параметр, характеризующий амплитуду колебаний для всех трех
кривых определялся как A = K = π⋅R/(2m) = 7,854 мм.
Рассмотрим преимущества предлагаемой многопериодной кривой. На фиг. 3 схематично изображен участок многопериодной кривой 6 (штрихпунктирная линия), состоящий
из двух ветвей С1С3 и С3С5 с вершиной в точке С3, развернутый на плоскость. При изготовлении беговой дорожки на поверхностях крайних обойм планетарного редуктора,
центр режущего инструмента 7, имеющего круглый профиль с радиусом, равным радиусу
шарового сателлита RШ, перемещается по кривой 6. При этом он последовательно занимает ряд положений, в том числе положения П1, П2, П3, П4, П5, и формирует беговую дорожку, показанную на фиг. 3 сплошной жирной линией. Когда центр инструмента пройдет
расстояние С1С3 и окажется в вершинной точке С3, он сформирует нижнюю часть профиля беговой дорожки N1C4. При дальнейшем прохождении центра инструмента по участку
кривой С3С5 формируется профиль C2N3. Таким образом происходит пересечение профиля
- пересечение отрезков N1C4 и C2N3 в точке N2. Фактически образуемый инструментом
профиль будет представлять кривую N1N2N3 с вершиной в точке N2.
Инструмент 7, формируя профиль беговой дорожки, воспроизводит последующее движение шарового сателлита по этой беговой дорожке. При движении шарового сателлита
на участках С1С2 и С4С5 его контакт с беговой дорожкой будет двусторонний. На участке
С2С3С5 между шаровым сателлитом и беговой дорожкой образуется зазор, площадь которого N2C2C4 на фиг. 3 ограничена дугой окружности и отрезками прямых. На фиг. 3 эта
площадь заштрихована. Это приводит к снижению нагрузочной способности передачи,
возникновению вибраций и ударов.
Величина самопересечения профиля зависит от угла подъема кривых и определяется,
в свою очередь, числом периодов m, радиусом R и амплитудой кривой. Как правило, самопересечение профиля происходит с кривыми, у которых m > 1. У синусоидальных кривых [1] наличие самопересечения профиля доказано в [3]. На фиг. 3 видно, что у кривой 5
редуктора-прототипа [2], при прочих равных условиях, угол подъема изменяется еще резче, чем у синусоидальной кривой 4, вершины кривой 5 более заострены. Это свидетельствует о наличии самопересечения профиля и у кривой 5 редуктора-прототипа.
В предлагаемом редукторе многопериодная кривая представляет собой сочетание дуг
окружностей с радиусом RШ. На фиг. 4 показан профиль беговой дорожки, образованной
при движении центра инструмента 7 с круглым профилем по кривой 2. Образуемый профиль беговой дорожки будет получен сопряжением дуг окружностей с радиусами R1 = R0RШ и R2 = R0 + RШ. Данный профиль беговой дорожки не имеет самопересечений, поэтому
шаровому сателлиту на всех участках обеспечен двусторонний контакт с беговой дорожкой, что повышает нагрузочную способность планетарного редуктора, исключает удары и
тем самым снижает динамические нагрузки.
Вывод уравнения многопериодной кривой на плоской развертке осуществлялся на основе уравнения окружности
s2 + z22 = R20,
(1)
где R0 - радиус сопряженных дуг окружностей, выполняющий функцию амплитуды кривой (фиг. 4).
Радиус R0 зависит от числа периодов m и радиуса R:
4
BY 12763 C1 2009.12.30
πR
.
(2)
2m
Далее, из приведенного выше уравнения окружности (1) выражалась координата z2, и
после подстановки уравнения (2) в уравнение (1) и преобразований получили уравнение
изменения координаты z2 от параметра s.
Установлено, что для осуществления непрерывности зацепления и постоянства расстояния между точками пересечения двух взаимодействующих кривых при вращении одной из них относительно оси Oz при работе редуктора однопериодная кривая должна
представлять собой сочетание двух половин эллипсов с полуосями R0 и πR/2 (кривая 1 на
фиг. 2). Уравнение координаты z1 для однопериодной кривой 1 (фиг. 1) выводилось на основе известного уравнения эллипса. Расположенность кривых на цилиндрической поверхности учитывалась характером изменения координат х1, у1, х2, у2. Единица с
отрицательным знаком в уравнениях для координат z1 и z2 периодически отображает эти
координаты кривых 1 и 2 относительно плоскости хОу (фиг. 1) и координату z2 кривой 2
относительно оси Os (фиг. 2) в отрицательную и положительную области значений.
R0 =
Источники информации
1. А.с. СССР 605926, МПК2 Е 21В 3/10, Е 21В 3/12, 1978 (аналог).
2. А.с. СССР № 1768832 А1, МПК F 16Н 1/34, Е 21В 4/00, 1992 (прототип).
3. Игнатищев P.M. Синусошариковые редукторы. - Мн.: Высш. шк., 1983. - С. 46-48.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
338 Кб
Теги
by12763, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа