Фрикционная планетарная передача

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Басинюк Владимир Леонидович Мардосевич Елена Ивановна Старжинский Виктор Евгеньевич Сушко Марина Ивановна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Фрикционная планетарная передача, включающая корпус, выходной вал, входной вал с установленным на нем диском с консольными элементами, сателлиты, каждый из которых имеет фрикционную наружную рабочую поверхность и установлен на подшипниках с возможностью вращения, солнечное колесо, жестко связанное с корпусом, имеющее внутреннюю фрикционную поверхность и установленное с возможностью взаимодействия с фрикционными наружными рабочими поверхностями сателлитов, центральное колесо с внутренней фрикционной поверхностью, жестко связанное с выходным валом и установленное с возможностью вращения и взаимодействия с фрикционными наружными поверхностями сателлитов, отличающаяся тем, что включает два упругих кольцевых 16106 1 2012.08.30 элемента из пружинной стали и установленный на входном валу основной упругий элемент, выполненный или в виде цилиндра из полимерного материала, содержащего отверстия, оси которых параллельны оси входного вала, в которых размещены консольные элементы выполненные на периферийной поверхности глухие пазы для свободного размещения сателлитов глухие цилиндрические выточки для установки подшипников сателлитов и кольцевые прорези, в которых установлены предварительно сжатые в радиальном направлении два упругих кольцевых элемента из пружинной стали с возможностью взаимодействия с подшипниками сателлитов, или в виде двух элементов, каждый из которых образован в виде неразъемно соединенных последовательно расположенных по окружности чередующихся выпуклых и вогнутых полуколец, при этом выпуклые полукольца охватывают консольные элементы, а вогнутые - подшипники сателлитов, а предварительно сжатые в радиальном направлении два упругих кольцевых элемента из пружинной стали установлены с возможностью взаимодействия в радиальном направлении с вогнутыми полукольцами, охватывающими подшипники сателлитов. Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводных сервисных устройствах мобильной и бытовой техники, станков и технологического оборудования. Известна фрикционная планетарная передача, используемая в редукторе с постоянным отношением 1, содержащая пары колес, находящихся во фрикционном контакте и производящих полезный крутящий момент. Сила трения создается присутствием упругого элемента - податливого слоя эластичного материала в одном колесе каждой пары. Вследствие того, что внутренний диаметр внешнего колеса немного меньше, чем диаметр дуги,описываемой колесом, приводимым в движение эксцентриком, этот слой оказывается сжатым с одной стороны. Кроме того, упругий элемент в виде податливого слоя из эластичного материала имеет одинаковою податливость в радиальном и окружном направлениях передачи, что не позволяет обеспечить более низкую податливость в радиальном направлении, обеспечивающую повышенную нагрузочную способность передачи, и более высокую податливость в окружном направлении, позволяющую снизить неравномерность распределения нагрузки между колесами, связанными с погрешностями их изготовления и деформациями элементов передачи при ее нагружении. В совокупности это не ограничивает возможности создания передачи с улучшенными массогабаритными параметрами и повышенной нагрузочной способностью. Из известных наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности относится выбранная в качестве прототипа фрикционная планетарная передача 2, включающая корпус, выходной вал, входной вал с установленным на нем диском с консольными элементами, сателлиты, каждый из которых имеет фрикционную наружную рабочую поверхность и установлен на подшипниках с возможностью вращения, солнечное колесо, жестко связанное с корпусом, имеющее внутреннюю фрикционную поверхность и установленное с возможностью взаимодействия с фрикционными наружными рабочими поверхностями сателлитов, центральное колесо с внутренней фрикционной поверхностью, жестко связанное с выходным валом и установленное с возможностью вращения и взаимодействия с фрикционными наружными поверхностями сателлитов. Конструкция передачи обеспечивает ее повышенную надежность, но имеет ограниченные возможности повышения нагрузочной способности и передаваемой передачей удельной мощности вследствие того, что упругий элемент имеет одинаковую поддатливость в радиальном и окружном направлениях передачи, что не позволяет обеспечить более низкую податливость в радиальном направлении, обеспечивающую повышенную нагрузочную способность передачи, и более высокую податливость в окружном направ 2 16106 1 2012.08.30 лении, позволяющую повысить равномерность распределения между простыми колесами,связанными с погрешностями их изготовления и деформациями элементов передачи при ее нагружении. Цель изобретения - повышение нагрузочной способности и удельной мощности фрикционной планетарной передачи. Поставленная цель достигается тем, что фрикционная планетарная передача, включающая корпус, выходной вал, входной вал с установленным на нем диском с консольными элементами, сателлиты, каждый из которых имеет фрикционную наружную рабочую поверхность и установлен на подшипниках с возможностью вращения, солнечное колесо,жестко связанное с корпусом, имеющее внутреннюю фрикционную поверхность и установленное с возможностью взаимодействия с фрикционными наружными рабочими поверхностями сателлитов, центральное колесо с внутренней фрикционной поверхностью,жестко связанное с выходным валом и установленное с возможностью вращения и взаимодействия с фрикционными наружными поверхностями сателлитов, согласно изобретению, включает два упругих кольцевых элемента из пружинной стали и установленный на входном валу основной упругий элемент, выполненный или в виде цилиндра из полимерного материала, содержащего отверстия, оси которых параллельны оси входного вала, в которых размещены консольные элементы выполненные на периферийной поверхности глухие пазы для свободного размещения сателлитов кольцевые прорези, в которых установлены предварительно сжатые в радиальном направлении два упругих кольцевых элемента из пружинной стали с возможностью взаимодействия с подшипниками сателлитов,или в виде двух элементов, каждый из которых образован в виде неразъемно соединенных последовательно расположенных по окружности чередующихся выпуклых и вогнутых полуколец, при этом выпуклые полукольца охватывают консольные элементы, а вогнутые подшипники сателлитов, а предварительно сжатые в радиальном направлении два упругих кольцевых элемента из пружинной стали установлены с возможностью взаимодействия в радиальном направлении с вогнутыми полукольцами, охватывающими подшипники сателлитов. Повышение нагрузочной способности достигается в результате следующего. Использование дополнительных упругих элементов, а также выполнение основного либо со значительной (по сравнению с прототипом) толщиной кольца, либо из пружинной стали, позволяет создать значительно большие радиальные нагрузки при взаимодействии сателлитов с солнечным и центральным колесами. В результате этого возникает соответственно больший момент трения и, как следствие, может быть передан существенно больший крутящий момент. При этом может быть повышена в два-три раза податливость элементов, посредством которых сателлиты взаимодействуют со входным валом в окружном направлении. Это позволяет повысить высокую равномерность распределения нагрузки между сателлитами, что также способствует повышению нагрузочной способности передачи. На фиг. 1 показана схема фрикционной передачи в сечении А-А. На фиг. 2 показана схема выполнения сечения А-А передачи. На фиг. 3 показан вид основного упругого полимерного элемента со стороны торца. На фиг. 4 показана форма основного упругого элемента при его выполнении из пружинистой стали. Фрикционная передача (фиг. 1, 2) состоит из входного вала 1, эксцентрика в виде диска 2, установленного на входном валу 1 основного упругого элемента 3, выполненного в виде цилиндра из полимерного материала, в котором со стороны внутренней цилиндрической поверхности выполнены кольцевые прорези 4, в которых размещены предварительно сжатые в радиальном направлении два дополнительных упругих кольцевых элемента 5 из пружинистой стали. Со стороны торцов основного упругого элемента 3 выполнены открытые в сторону торцов глухие цилиндрические выточки 6, в которых размещены под 3 16106 1 2012.08.30 шипники 7. На подшипниках 7 установлены с возможностью вращения сателлиты 8 с рабочей фрикционной наружной поверхностью. Солнечное колесо 9 совмещено с корпусом и имеет внутреннюю рабочую фрикционную поверхность, размещенную с возможностью взаимодействия с наружной фрикционной рабочей поверхностью сателлитов 8. Центральное колесо 10, имеющее внутреннюю рабочую фрикционную поверхность, установлено с возможностью вращения и взаимодействия с наружной фрикционной рабочей поверхностью сателлитов 8 и неразъемно соединено посредством фланцевого соединения (не показано) с выходным валом 11. В основном упругом элементе 3 выполнены отверстия 12, оси которых параллельны оси входного вала, в которых размещены с возможностью взаимодействия в окружном направлении с цилиндрическими консольными элементами 13, жестко связанными с диском 2, а также открытые в сторону периферийной поверхности глухие пазы 14, в которых свободно размещены сателлиты 8 (фиг. 3). При выполнении основного упругого элемента 3 из пружинистой стали (фиг. 4), он выполняется в виде расположенных равномерно по окружности вогнутых 15 и выпуклых 16 неразъемно соединенных между собой чередующихся полуколец. В вогнутых полукольцах 15 размещены подшипники 7 сателлитов 8, выпуклые полукольца 16 охватывают консольные элементы 13. Оси консольных элементов 13 и оси 17 сателлитов 8 расположены на одной окружности с радиусом(фиг. 1), что обеспечивает силовое замыкание элементов, обеспечивающих передачу крутящего момента. Солнечное колесо 9 имеет диаметр рабочей поверхности 1, центральное колесо 10 - 2, сателлиты 8 - . Область применения предлагаемой фрикционной передачи ориентирована на передаточные числа , равные 100500. Ее передаточное число определяется из соотношения 1, 21 т.е. диаметр 2 центрального колеса 10, равный 2(11/)1, отличается от диаметра 1 солнечного колеса 9 на относительно небольшую величину , равную(0,0020,01)1, что позволяет с учетом повышенной радиальной податливости системы использовать сателлиты 8 с одним диаметромрабочей поверхности (не ступенчатые,в отличие от прототипа, имеющего ограниченную радиальную податливость). При работе передачи вращение с угловой скоростью ВХ входного вала 1 передается на эксцентрик 2, который посредством консольных элементов 13 передает их основному упругому элементу 3 и через него - на оси 17 подшипников 7, вращающихся в окружном направлении с этой же угловой скоростью. При этом сателлиты 8 наружной фрикционной поверхностью взаимодействуют без скольжения с внутренними рабочими поверхностями соответственно основного солнечного 9 и центрального 10 колес (катятся по ним), вращаясь вокруг своей оси. Вследствие разности диаметров внутренних рабочих поверхностей солнечного 9 и центрального 10 колес жестко связанный с центральным колесом 10 выходной вал 11 начинают вращать с угловой ВЫХ, определяемой из соотношения ВЫХВХ/,реализуя приведенное выше передаточное число. Высокая радиальная жесткость основного 3 и дополнительных упругих кольцевых элементов 5, изготовленных из пружинистой стали, позволяет в 1,53 раза повысить нагрузочную способность и соответственно удельную мощность передачи. Причем повышенная окружная податливость основного упругого элемента 3 в окружном направлении позволяет существенно повысить равномерность распределения нагрузки между сателлитами, связанных с погрешностями их изготовления, деформациями и износами, что также способствует повышению нагрузочной способности и удельной мощности передачи. Направление вращения выходного вала 11 определяется следующим 4 16106 1 2012.08.30 при диаметре рабочей поверхности центрального колеса 10, большем диаметра рабочей поверхности основного солнечного колеса 9, выходной вал 11 вращается в противоположном вращению входного вала 1 направлению при диаметре рабочей поверхности центрального колеса 10, меньшем диаметра рабочей поверхности солнечного колеса 9, выходной вал 11 вращается в направлении вращения входного вала 1 передачи. Источники информации 1.2229509. 2.9499 1, 2007. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5