Дифференциальный преобразователь скорости “Редуктор-подшипник”

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что периодическая дорожка качения,по меньшей мере, одной из обойм выполнена прерывистой в виде разнесенных по азимуту канавок, вытянутых в направлении воздействия волнового генератора на тела качения, и чередующихся с выступами.3. Преобразователь по п. 2, отличающийся тем, что в передающем узле из четырех обойм разнесенные по азимуту канавки выполнены на двух противолежащих относительно цепочки Шариков обоймах, механически связанных друг с другом, а замкнутые дорожки качения на двух других противолежащих обоймах выполнены изогнутыми в направлении между ними.4. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что между сопрягаемыми поверхностями обойм введен тонкостенный сепаратор, форма которого повторяет форму сопрягаемых поверхностей, со сквозными прорезями для перемещения тел качения, а периодические дорожки качения всех обойм выполнены замкнутыми.5. Преобразователь по п. 4, отличающийся тем, что сепаратор в области пересечения поверхностей выполнен с утолщением, размеры и форма которого соответствуют пространству между дорожками качения.6. Преобразователь по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что периодическая дорожка качения обоймы волнового генератора выполнена в виде наклонной к оси вращения кольцевой канавки.7. Преобразователь по п. 6, отличающийся тем, что наклонная канавка обоймы волнового генератора эксцентрично смещена относительно оси передающего узла.8. Преобразователь по любому из пп. 1, 2, 4, 5, отличающийся тем, что обойма волнового генератора выполнена коаксиально относительно других обойм, и воздействует на тела качения в осевом направлении.9. Преобразователь по п. 8, отличающийся тем, что образующие всех замкнутых периодических дорожек качения лежат на воображаемой сферической поверхности с центром на оси передающего узла.10. Преобразователь по п. 8, отличающийся тем, что сопрягаемые коаксиальные поверхности всех деталей выполнены в виде сферического пояса, обойма волнового генератора установлена с возможностью прецессии относительно центра сферы, а волновой генератор выполнен в виде устройства, вызывающего прецессию.11. Преобразователь по п. 10, отличающийся тем, что периодическая дорожка качения обоймы волнового генератора выполнена на ее боковой поверхности в виде прямой кольцевой канавки.12. Преобразователь по п. 10, отличающийся тем, что периодическая дорожка качения обоймы волнового генератора выполнена на ее боковой поверхности в виде зигзагообразной в осевом направлении замкнутой канавки.13. Преобразователь по любому из пп. 10-12, отличающийся тем, что волновой генератор, обеспечивающий прецессию, содержит вал, выполненный в виде обоймы, введенной коаксиально передающему узлу с противоположной стороны от профилированной кулачковой поверхности прецессирующей обоймы, на сопрягаемых поверхностях вала генератора и прецессирующей обоймы выполнены кольцевая канавка и кольцевой выступ, сопрягающиеся друг с другом так, что между выступом и стенками канавки с противоположных сторон от выступа и диаметрально противоположно друг другу размещены два шарика.14. Преобразователь по п. 1 или 2, отличающийся тем, что обойма волнового генератора выполнена коаксиальной относительно других обойм, на ее боковой поверхности,обращенной к другим обоймам, выполнен замкнутый наклонный к оси паз, в котором свободно размещена кольцевая вставка, на боковой поверхности которой выполнены лунки для шариков, и все сопрягающиеся боковые поверхности обойм и кольцевой вставки вь 1 полнены в виде сферического пояса.15. Преобразователь по п. 14, отличающийся тем, что вставка выполнена из отдельных сегментов.Изобретение относится К области общего машиностроения, а именно К средствам для передачи вращения с преобразованием скорости, и может быть использовано в приводах машин и механизмов самого широКого назначения. По принципиальной схеме преобразователь относится К волновым передачам с промежуточными звеньями.Известна волновая зубчатая передача см. РедуКторь 1 и мотор - редуКторь 1 общемашиностроительного применения СправочниК/ Л.С. БойКо, А.З. Вь 1 соцКий и др. - М Машиностроение, 1984. - С. 22-29 КН Не 2019760, Которая состоит из трех основных звеньев жестКого и гибКого зубчатых Колес и волнового генератора. Волновые зубчатые передачи с гибКими Колесами, обладая большим передаточным отношением (до 350 для одной ступени), имеют невысоКий КПД, обусловленный потерями энергии на деформацию гибКого Колеса и на трение между зубьями.Трение между зубьями и потери энергии на деформацию гибКого Колеса устраняются в волновых передачах с промежуточными звеньями в виде тел Качения. Здесь цепочКа тел Качения (шариКов или ролиКов) выполняет фунКцию гибКого Колеса традиционной волновой передачи. Радиальные волновые передачи с промежуточными звеньями описаны в патентах КН Не 2029167, КН Не 2029168, ИЗ Не 5,989,144. Волновым генератором является эКсцентриКовый КулачоК, создающий в цепочКе шариКов волну радиальных перемещений. К этому типу передач относятся таКже устройства, в Которых волновым генератором служит эКсцентрично расположенное и приводимое в движение с помощью Кривошипного вала Кольцо, КулачКовая поверхность Которого выполнена на боКовой поверхности в виде зубчатого профиля с радиальным направлением зубьев патенты 115 Не 4,584,904 4,643,047 5,683,323. Описанные преобразователи сКорости, КаК все механизмы с эКсцентриКовь 1 ми деталями, имеют асимметричную по массе нагрузКу на валу, что вызывает биения и повышенный износ деталей, или требуют применения дополнительных элементов балансировКи. В осевых волновых передачах с промежуточными звеньями волновой генератор воздействует на цепочКу тел Качения - шариКов в осевом направлении. ТаКие передачи могут называться по-разному и иметь неКоторые отличия в Конструкции ее основных узлов ЗП Не 559052, ЗП Не 1025941. Их общий недостатоК заКлючается в том,что шариКи в процессе работы периодичесКи выходят из КонтаКта с зубчатыми Колесами,что ухудшает динамиКу передачи.Известны таК называемые синусошариКовые передачи, Которые таКже можно отнести К волновым передачам с промежуточными звеньями Игнатищев Р.М. Общие сведения о синусошариКовых передачах // ВестниК машиностроения. - 1986. - Не 2. - С. 24-28. В этой статье предложены схемы двухсинусоидных и трехсинусоидных передач, в Которых в эКсцентричном движении участвует не весь КулачоК, а тольКо тела Качения, что значительно снижает асимметричность нагрузКи. Передающий узел двухсинусоидных передач состоит из трех последовательно расположенных деталей. На двух Крайних деталях выполнены КулачКовые поверхности в виде периодичесКих по азимуту дорожеК Качения для шариКов. Промежуточная деталь с прорезями для шариКов выполняет фунКцию водила и одновременно сепаратора. Одна из деталей с КулачКовой поверхностью является волновым генератором. ДорожКа Качения волнового генератора может быть одно - либо многопериодной, причем соотношение периодов КулачКовых поверхностей зависит от числа тел Качения и подчиняется определенной заКономерности. Этот принцип реализован КаК для радиальной, таК и для осевой волновых передач. Для радиальной двухсинусоидной передачи разработано несКольКо КонКретных КинематичесКих схем. ПериодичесКие дорожКи Качения с радиальным направлением изгиба выполнены на обращенных друг К другу плосКих поверхностях дисКов, а водило в виде плосКого Кольца с радиальными прорезями расположено между ними см. таКже ЗП Не 1019148 / Игнатищев М.Р. - МогилевсКий машиностроительный институт, 30.04.88. Дисбаланс по массе таКих передач уменьшен, и имеет значение тольКо в передачах с высоКим Крутящим моментом, т.К. в них шариКи имеют большие размеры.Для осевой двухсинусоидной передачи разработана одна схема см. также 511 Не 825823, того же заявителя, 30.04.81 г.. Передающий узел представляет собой три коаксиально расположенные одна в другой обоймы. Кулачковые поверхности в виде периодически изогнутых в осевом направлении дорожек качения выполнены на обрашенных друг к другу боковых поверхностях наружной и внутренней обойм, а промежуточная обойма выполнена со сквозными продольными прорезями.Для увеличения передаточного отношения тем же автором разработана, так назь 1 ваемая, трехсинусоидная передача с осевым перемещением шариков ЗП Не 1216498,07.03.86. Периодические по азимуту замкнутые дорожки качения выполнены на каждой из обойм. Для этого промежуточная обойма связана с корпусом, так как периодически изогнутая дорожка качения на ней выполнена в виде сквозной круговой прорези.К двухсинусоидным передачам относятся конструкции, представленные семейством патентов США фирмы Синкинетикс инк. Не 5,312,3 О 6, Не 5,514,О 45 (заявка ШО 94/18472), Не 5,562,564, Не 5,6 ОО,699, Не 5,722,91 О, Не 5,954,615, Не 5,989,145, Не 6,О 39,672,Не 6,125,711, а также патентом США Не 5,577,423. В своем большинстве преобразователи скорости в этих патентах реализуют принцип вышеописанных синусошариковых передач.Таким образом, синусошариковые передачи обладают рядом положительных свойств,среди которых возможность получения высоких передаточных отношений в одной ступени, простота конструкции и малые габариты при высоких передаваемых моментах. Принцип компоновки передаюшего узла преобразователя, положенный в основу всех вь 1 шеописанных конструкций, наиболее близок к предлагаемому изобретению, но его компоновка в виде трех последовательно расположенных деталей ограничивает число конструктивных вариантов выполнения, так как промежуточная деталь - водило-сепаратор обязательно должна быть со сквозными прорезями. В таких конструкциях глубина дорожек качения и толшина водила - сепаратора с прорезями примерно равны друг другу и равны 1/3 диаметра тела качения. Анализ расположения сил, действуюших на шарик, показывает, что силы, действуюшие на шарик со стороны дорожек качения, не проходят через центр шарика и поэтому имеют две составляюшие радиальную и осевую, при этом только одна из них выполняет полезную работу, а другая только увеличивает потери энергии на трение. Кроме того, точками приложения этих сил являются края дорожек качения, что не позволяет реализовать двухточечный контакт шариков с дорожкой качения. Это вызывает повышенный износ шариков и разрушение дорожек качения у их краев при передаче вь 1 соких крутяших моментов. Как отмечено в статье Пашкевич М.Ф. // Вестник машиностроения. - 1985. - Не 7. - С. 23-26), наиболее слабым по прочности звеном синусошариковых передач является водило. Увеличить его толшину невозможно из-за того, что при этом точка приложения силы, действуюшей на шарик, смешается от центра к краю шарика, и уменьшается ее полезная составляюшая.За прототип выбрана планетарная трехсинусоидная передача с радиальным волновым перемешением шариков ЗП Не 1276869, 15.12.86, которая, по сути, представляет собой преобразователь скорости, реализуюший принцип волновой передачи с промежуточными телами качения. Передаюший узел этого преобразователя скорости содержит три звена в виде дисков, из которых, по крайней мере, два расположены соосно. Один из дисков связан с волновым генератором и является в данной конструкции ведушим. Каждый из дисков имеет кулачковую поверхность в виде замкнутой периодически изогнутой в радиальном направлении дорожки качения, находяшейся в постоянном контакте с телами качения - шариками. Дорожки качения двух дисков расположены на обрашенных друг к другу торцевых поверхностях, а дорожка качения промежуточного диска расположена на его боковой поверхности. Для уменьшения проскальзывания тел качения диск волнового генератора в одном из вариантов передаюшего узла связан с валом через эксцентриковый кривошип, а дорожка качения на нем выполнена в виде кольцевой канавки. Передаюший узел этого механизма не сбалансирован по массе, так как шарики находятся на разных расстояниях от оси врашения. Разбалансировка еше более увеличивается в варианте кон 4струкции с эксцентриковым кривошипом, т.к. этот вариант приближается К передачам с эксцентриковым кулачком И лишается основного достоинства синусошариковь 1 х передач. Для преобразователей скорости с высокими нагрузочными способностями необходимо применять специальные меры по балансировке узла, такие как специальные канавки на дне дорожки качения см. 511 Не 1511495, 30.09.89 или у-образный паз в эксцентриковом диске. Кроме того, для описанной здесь трехсинусоидальной передачи справедливы все выводы относительно точек приложения сил и повышенного износа шариков и краев дорожек качения, сделанные выше. В дальнейшем, схемы трехсинусоидных передач были доработаны, т.к. выяснилось, что шарики при прохождении ими вершин или впадин всех трех дорожек качения одновременно могут значительно отклоняться от своих средних угловых положений, что может привести к повышенной динамике в зацеплении и даже заклиниванию передачи. Для устранения этого между дисками передаюшего узла дополнительно введен тонкостенный сепаратор с радиальными прорезями, который фиксирует шарики на равном угловом расстоянии друг от друга при прохождении ими критических точек (см. Игнатишев Р.М. Трехсинусоидная шариковая передача // Вестник машиностроения. - 1987. - Не 2. - С. 13-16). Такой сепаратор не передает врашаюший момент, т.е. является ненагруженным. В то же время, наличие сепаратора еше более смешает точки приложения сил от оси, проходяшей через центр шарика, и ухудшает их распределение.Предлагаемое изобретение решает задачу создания автономного и многоцелевого преобразователя скорости с минимальным количеством деталей, аналогичного подшипнику,который не имеет обшего корпуса, а какая - то из деталей становится неподвижной при посадке преобразователя скорости на его рабочее место. Технический результат, достигаемь 1 й изобретением, заключается в разработке обобшенной принципиальной схемы, по которой можно построить множество разнообразных конкретных механизмов, отличаюшихся широкими кинематическими и функциональными возможностями, каждый из которых будет обладать обшими для всего класса достоинствами, основными из которых являются минимально возможные для данных передаточного отношения и передаваемого момента вес и габариты, сбалансированность передаюшего узла по массе, улучшенное распределение сил, а также минимально возможный рабочий объем передаюшего узла,позволяюший использовать подшипниковые уплотнения и вязкие смазки одноразового заполнения. По данной схеме, при прочих равных условиях, возможно создание механизма с повышенной нагрузочной способностью, обеспечиваемой созданием двухточечного контакта тел качения с дорожками качения. Изобретение расширяет конструктивное многообразие и выполняемые функции волновых передач с промежуточными звеньями, что позволяет легко адаптировать преобразователь к условиям его эксплуатации и встраивать его в самые различные механизмы. Один и тот же передаюший узел, выполненный по изобретению, может выполнять функцию редуктора и мультипликатора, при одной входной скорости иметь на выходе две и более, либо менять выходную скорость в зависимости от соотношения двух входных, и все эти функции реализовать в одном передаюшем узле,т.е. для одной ступени.Для достижения поставленных целей дифференциальный преобразователь скорости,выполненный по схеме волновой передачи с промежуточными телами качения, как и прототип, содержит волновой генератор и передаюший узел с цепочкой тел качения. Передаюший узел содержит звенья, каждое из которых имеет профилированную кулачковую поверхность в виде периодической по азимуту дорожки качения. Тела качения находятся в постоянном контакте с дорожками качения каждого звена. Одно из звеньев связано с волновым генератором, дорожка качения, по меньшей мере, еше одного звена периодически изогнута по замкнутой линии. В отличие от прототипа, передаюший узел содержит,по меньшей мере, три звена, выполненных в виде обойм, расположенных друг относительно друга так, что каждая из обойм сопрягается с двумя соседними, причем, по меньшей мере, две обоймы сопрягаются своими пресекаюшимися поверхностями. Периодиче 5