Планетарная передача с телами качения

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Лустенков Михаил Евгеньевич(72) Автор Лустенков Михаил Евгеньевич(73) Патентообладатель Лустенков Михаил Евгеньевич(57) Планетарная передача, содержащая корпус с цилиндрическим отверстием, в котором с возможностью вращения установлены соосные ведущий и ведомый барабаны и взаимодействующие с барабанами тела качения в виде шариков, при этом на ведомом барабане выполнены два продольных паза с угловым расстоянием 180, в корпусе закреплен цилиндрический торцовый кулачок, который, как и ведущий барабан, имеет рабочие поверхности, выполненные в виде скосов цилиндра, причем рабочие поверхности кулачка и ведущего барабана имеют разные углы наклона, а ведущий барабан имеет возможность поворачиваться внутри цилиндрического торцового кулачка, отличающаяся тем, что ведущий барабан состоит из вала-основания и двух закрепленных на валу-основании цилиндрических торцовых кулачков, обращенных рабочими поверхностями друг к другу и образующих беговую дорожку для тел качения. 11566 1 2009.02.28 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве планетарной передачи в приводах различных механизмов. Известна передача с телами качения, содержащая корпус с цилиндрическим отверстием, размещенные в отверстии с возможностью вращения соосные ведущий и ведомый барабаны и взаимодействующие с корпусом и барабанами тела качения в виде шариков,причем в стенках отверстия равномерно по окружности выполнены продольные пазы, барабаны представляют собой цилиндрические торцовые кулачки с рабочими поверхностями, образованными синусоидами с целым числом периодов, число периодов на ведущем барабане равно единице, а на ведомом - на единицу меньше числа пазов, а шарики размещены в пазах между рабочими поверхностями кулачков 1. Недостатками данной передачи являются увеличенные размеры в осевом направлении, ненагруженность большого количества тел качения и ограниченный диапазон передаточных отношений, включающий только целые числа. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является эллипсоидная передача с телами качения, содержащая корпус с цилиндрическим отверстием, размещенные в отверстии с возможностью вращения соосные ведущий и ведомый барабаны и взаимодействующие с корпусом и барабанами тела качения в виде шариков, причем на ведомом барабане выполнены два продольных паза с угловым расстоянием 180, в корпусе закреплен цилиндрический торцовый кулачок, который, как и ведущий барабан, имеет рабочие поверхности, выполненные в виде скосов цилиндра, при этом рабочие поверхности кулачка и ведущего барабана имеют разные углы наклона, а ведущий барабан имеет возможность поворачиваться внутри цилиндрического торцового кулачка 2. Недостатком данной передачи является низкая нагрузочная способность, обусловленная тем, что нагрузку в каждый момент времени передает только один шарик из двух. Задачей изобретения является увеличение нагрузочной способности передачи. Поставленная задача достигается тем, что в планетарной передаче, содержащей корпус с цилиндрическим отверстием, в котором с возможностью вращения установлены соосные ведущий и ведомый барабаны и взаимодействующие с барабанами тела качения в виде шариков, при этом на ведомом барабане выполнены два продольных паза с угловым расстоянием 180, в корпусе закреплен цилиндрический торцовый кулачок, который, как и ведущий барабан, имеет рабочие поверхности, выполненные в виде скосов цилиндра,причем рабочие поверхности кулачка и ведущего барабана имеют разные углы наклона, а ведущий барабан имеет возможность поворачиваться внутри цилиндрического торцового кулачка, согласно изобретению, ведущий барабан состоит из вала-основания и двух закрепленных на валу-основании цилиндрических торцовых кулачков, обращенных рабочими поверхностями друг к другу и образующих беговую дорожку для тел качения. Термин эллипсоидная передача с телами качения был предложен автором данной заявки в патенте 2, и в дальнейшем в публикациях (3 и др.) термин эллипсоидная был скорректирован на термин эллипсная, как более точно отражающий характер зацепления, так как в математической модели центры тел качения перемещаются по эллипсам, а эллипсоид - это пространственная фигура. В данной же заявке предлагается использовать в названии общий термин планетарные передачи, так как присутствуют признаки планетарного движения (трехзвенный механизм, одно из звеньев ведущее, другое ведомое,третье остановлено, тела качения выполняют функцию сателлитов). Планетарными передачи подобного типа называли многие исследователи и изобретатели, и он широко распространен в патентной литературе, например в 4 и др. Предлагаемая планетарная передача с телами качения обладает такими положительными свойствами, как простота изготовления и технологичность деталей, которые можно изготовить на универсальном технологическом оборудовании стандартным режущим инструментом, в отличие от, например, передачи 4 и аналогичных ей, где для изготовления беговых дорожек у детали, выполняющей функцию ведущего барабана, необходимо при 2 11566 1 2009.02.28 менение специального режущего инструмента (сферических фрез) и специальных приспособлений, согласующих движение заготовки и инструмента для получения колебательного движения. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен чертеж предлагаемой передачи, на фиг. 2 представлены основные детали передачи, для пояснения принципа работы передачи на фиг. 3 приведена развертка зацепления на плоскость, на фиг. 4 представлены для сравнения натурные образцы ведущего барабана эллипсоидной передачи с телами качения 2 и предлагаемой планетарной передачи с телами качения. Планетарная передача с телами качения состоит из следующих звеньев (фиг. 1) ведущего барабана, состоящего из вала-основания 1, цилиндрических торцовых кулачков 2 и 3, закрепленных на валу-основании 1 с помощью винтов 4 и 5 соответственно. В конструкцию передачи также входят ведомый барабан 6, неподвижный цилиндрический торцовый кулачок 7, тела качения 8, корпус 9, шпонка 10 и крышка 11. Цилиндрический торцовый кулачок 7 фиксируется в корпусе 9 посредством шпонки 10. На ведомом барабане 6 изготовлены два продольных паза 12 и 13, направленные вдоль оси передачи. Цилиндрические торцовые кулачки 2 и 3 ведущего барабана имеют рабочие поверхности 14 и 15, образованные скосами цилиндрической поверхности под углом наклона 1, неподвижный цилиндрический торцовый кулачок 7 имеет рабочие поверхности 16, образованные скосом цилиндрической поверхности под углом наклона 3. Цилиндрические торцовые кулачки 2 и 3 ведущего барабана установлены на валу-основании 1 так, что рабочие поверхности этих кулачков 14 и 15 параллельны и обращены друг к другу. Таким образом, рабочие поверхности 14 и 15 цилиндрических торцовых кулачков 2 и 3 соответственно и цилиндрическая поверхность вала-основания 1 образуют беговую дорожку для тел качения (шариков). Крышка 11 крепится к корпусу 9 с помощью винтов 17 и предотвращает осевые перемещения деталей передачи. Передаточное отношениепередачи с телами качения зависит от значения углов наклона 1 и 3 и определяется по формуле (12) 2 31(1) 1 Передача работает следующим образом. При вращении ведущего барабана тела качения 8 перемещаются по беговой дорожке, образованной рабочими поверхностями 14 и 15 цилиндрических торцовых кулачков 2 и 3 соответственно и цилиндрической поверхности вала-основания 1, а также по рабочим поверхностям 16 неподвижного цилиндрического торцового кулачка 7. При этом тела качения 8 также перемещаются вдоль пазов 12 и 13 ведомого барабана 6, вынуждая его совершать вращательное движение с редукцией. На фиг. 2 показаны основные детали предлагаемой передачи в изометрическом изображении ведущий барабан 1, состоящий из вала-основания и двух цилиндрических торцовых кулачков, ведомый барабан 6, неподвижный цилиндрический торцовый кулачок 7,тела качения (шарики) 8, корпус 9. Преимущества предлагаемой конструкции разъясняются на фиг. 3, где изображена развертка участка зацепления на плоскость. На фиг. 3 показаны рабочие поверхности одного из цилиндрических торцовых кулачков ведущего барабана, причем участок рабочей поверхности, расположенный справа от вертикальной осевой линии, обозначен индексом 18, слева от осевой линии - индексом 19, рабочие поверхности другого цилиндрического торцового кулачка ведущего барабана 20 и 21 соответственно, рабочие поверхности неподвижного цилиндрического торцового кулачка 22 и 23, срезанные участки неподвижного кулачка 24 и 25, поверхности тел качения 26 и 27, рабочие поверхности пазов ведомого барабана 28 и 29. При вращении ведущего барабана рабочие поверхности его цилиндрических торцовых кулачков 18, 19, 20 и 21 будут перемещаться по горизонтали (например, вправо) со скоростью 1. При этом рабочие поверхности 18 и 22 образуют движущийся клин, а также 3 11566 1 2009.02.28 поверхности 21 и 23 образуют другой клин, вынуждая оба шарика 26 и 27 перемещаться вправо, а те, в свою очередь, перемещают рабочие поверхности 28 и 29 пазов ведомого барабана, и он движется вправо со скоростью 2. Это означает, что при работе передачи ведомый барабан вращается в ту же сторону, что и ведущий барабан. Рабочие поверхности 18 и 19, а также 20 и 21 цилиндрических торцовых кулачков в пространстве представляют собой эллипсы (линии, образованные сечением цилиндрической поверхности и плоскости). На плоской развертке эллипсы - это однопериодные синусоиды, что и наблюдается на фиг. 3. Рабочие поверхности неподвижного цилиндрического торцового кулачка 22 и 23 также представляют собой эллипс, и на плоской развертке это синусоида, но с большей амплитудой, нежели синусоиды, образованные линиями 18 и 19,20 и 21. Наличие срезанных участков 24 и 25 у неподвижного цилиндрического торцового кулачка необходимо для обеспечения работы зацепления и возможности прохождения тел качения между рабочими поверхностями цилиндрических торцовых кулачков 18, 19, 20,21 и 22, 23, 24, 25. Срезанные участки можно наблюдать у неподвижного торцового кулачка также на фиг. 1 и на фиг. 2. При попадании тел качения (шариков) на срезанные участки неподвижного цилиндрического торцового кулачка 24 и 25 передаточное отношение передачи с телами качения равно единице (1) и передача работает в режиме муфты. Именно это положение показано на фиг. 1. После выхода тел качения со срезанных участков передаточное отношение вновь определяется формулой (1). У изобретения-прототипа 2 рабочие поверхности 20 и 21, обозначенные для сопоставления на фиг. 3 штриховыми линиями, отсутствуют, так как ведущий барабан имеет только одну кулачковую поверхность, поэтому нагрузку в зацеплении передает только один шарик (в положении, показанном на фиг. 3, это шарик с поверхностью 26), а второе тело качения совершает холостой пробег. В предлагаемой передаче нагрузку передают оба шарика 26 и 27. Таким образом, применение составного кулачка позволяет увеличить нагрузочную способность передачи в два раза. На фиг. 4 показан для сравнения натурный образец ведущего барабана эллипсоидной передачи с телами качения 30, рассмотренный в патенте 2, и натурный образец ведущего барабана 1 предлагаемой планетарной передачи с телами качения. Источники информации 1. А.с. СССР 1221418 А, МПК 16 Н 25/06, 1986 (аналог). 2. Патент Республики Беларусь 8023, МПК 7 116 25/06, 2006 (прототип). 3. Лустенков М.Е., Макаревич С.Д. Исследование пространственной фрикционной модели эллипсного шарикового зацепления // Теория и практика машиностроения. -3. 2004. - С. 38-41. 4. А.с. СССР 1216498, МПК 16 Н 13/08, 1986. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5