Редуктор силовой регулируемый

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Общество с ограниченной ответственностью Отраслевой центр коммерциализации и трансфера технологий промышленной политики Украины(72) Авторы Юхименко Сергей Васильевич Плискановский Александр Станиславович Трегубенко Павел Анатольевич Хливняк Алексей Геннадиевич Шевелев Александр Николаевич(73) Патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Отраслевой центр коммерциализации и трансфера технологий промышленной политики Украины(57) Редуктор силовой регулируемый, включающий неподвижный корпус, в котором установлены с возможностью вращения ведущий и ведомый валы, установленный на ведущем валу эксцентриковый механизм с валом и механизмом управления, установленное на валу эксцентрикового механизма с возможностью вращения промежуточное звено, механизмы свободного хода с выходными и входными звеньями, центральную шестерню и сателлиты, установленные с возможностью зацепления с центральной шестерней, отличающийся тем, что содержит дугообразные ползуны, каждый сателлит установлен в корпусе,соединенном с двумя дугообразными ползунами, на промежуточном звене расположены 16677 1 2012.12.30 кольцевидные пазы, выполненные с возможностью взаимодействия с дугообразными ползунами, каждый сателлит соединен с входным звеном одного из механизмов свободного хода, выходное звено каждого из которых соединено с корпусом сателлита, на каждом корпусе сателлита расположен шарнир, соединенный шарнирной тягой с одним из расположенных на неподвижном корпусе корпусных шарниров, центральная шестерня, жестко соединенная с промежуточным звеном, кинематически соединена с ведомым валом с возможностью передачи вращательного движения, при этом расстояние П между осью вращения промежуточного звена и центром каждого из корпусных шарниров и радиус С делительной окружности центральной шестерни связаны соотношением 0,2 СПС. Изобретение относится к области машиностроения и касается механизмов передачи вращательного движения (редукторов), способных изменять передаточное соотношение. Известны устройства передачи вращательного движения 1 (редукторы многоступенчатые регулируемые), выполненные в виде ступенчатых механических коробок перемены передач (КПП), где изменение передаточного соотношения происходит с разрывом потока мощности путем перераспределения усилий между разными парами шестерен за счет осевого передвижения кулачковых или шлицевых муфт. Недостатками таких устройств являются низкие надежность и долговечность, обусловленные небольшим ресурсом работы этих муфт, а также недостаточно большая мощность, которую способно передать устройство, что обусловлено недостаточной прочностью муфт, и этот недостаток в особенности сказывается именно в процессе изменения передаточного соотношения (процессе переключения передач). Наиболее близким к предполагаемому изобретению является устройство, известное как импульсивный вариатор 2. Здесь вращательное движение на жестко соединенную с ведомым валом центральную шестерню передается через сателлиты и через механизмы свободного хода, которые работают в режиме принудительных колебаний кручения, при этом изменение амплитуды таких колебаний позволяет изменять передаточное соотношение. Недостатки прототипа следующие. Импульсивный вариатор имеет небольшую надежность и долговечность, поскольку в процессе передачи усилий в режиме принудительных колебаний постоянно возникают импульсные перегрузки в механизмах свободного хода и шестернях, что ограничивает ресурс их работы. Кроме того, мощность, передаваемая таким вариатором, является ограниченной, поскольку для увеличения мощности необходимо увеличивать обороты ведомого вала путем увеличения амплитуды колебаний, из-за чего импульсные перегрузки только увеличиваются, вследствие чего ускоряется разрушение механизмов свободного хода и зубьев шестерен в местах контакта, при этом неизбежно возрастают энергозатраты, приводящие к уменьшению КПД импульсивного вариатора. Задача изобретения - повышение надежности и долговечности редуктора, увеличение КПД редуктора, увеличение максимально допустимой мощности, которая передается редуктором. Поставленная задача решается заявляемым редуктором силовым регулируемым,включающим неподвижный корпус, в котором установлены с возможностью вращения ведущий и ведомый валы, установленный на ведущем валу эксцентриковый механизм с валом и механизмом управления, установленное на валу эксцентрикового механизма с возможностью вращения промежуточное звено, механизмы свободного хода с входными и выходными звеньями, центральную шестерню и сателлиты, установленные с возможностью зацепления с центральной шестерней. Поставленная задача решается за счет того,что редуктор содержит дугообразные ползуны, каждый сателлит установлен в корпусе,2 16677 1 2012.12.30 соединенном двумя дугообразными ползунами, на промежуточном звене расположены кольцевидные пазы, выполненные с возможностью взаимодействия с дугообразными ползунами, каждый сателлит соединен со входным звеном одного из механизмов свободного хода, выходное звено каждого из которых соединено с корпусом сателлита, на каждом корпусе сателлита расположен шарнир, соединенный шарнирной тягой с одним из расположенных на неподвижном корпусе корпусных шарниров, центральная шестерня, жестко соединенная с промежуточным звеном, кинематически соединена с ведомым валом с возможностью передачи вращательного движения, при этом расстояние П между осью вращения промежуточного звена и центром каждого из корпусных шарниров и радиус С делительной окружности центральной шестерни связаны соотношением 0,2 СПС Наличие в предлагаемом редукторе корпусов сателлитов, дугообразных ползунов, соединенных с корпусами сателлитов, в каждом из которых установлен с возможностью проворачивания сателлит, соединенный с входным звеном механизма свободного хода,выходное звено которого соединено с корпусом сателлита, позволяет передавать нагрузки на центральную шестерню и на ведомый вал, загружая при этом не только шестерни сателлитов и механизмы свободного хода, но и корпуса сателлитов, что уменьшает удельную часть нагрузок, приходящуюся на наиболее уязвимые детали, такие как механизмы свободного хода и шестерни, позволяя повысить надежность и долговечность редуктора. Наличие на промежуточном звене кольцевидных пазов, выполненных с возможностью взаимодействия с дугообразными ползунами, позволяет поддерживать постоянное межцентровое расстояние между осью вращения центральной шестерни и осями вращения сателлитов независимо от пространственного расположения промежуточного звена, что позволяет эксплуатировать каждую из кинематических пар центральная шестернясателлит в наиболее оптимальном режиме, избегая перегрузки контактирующих поверхностей зубьев шестерен, что позволяет повысить надежность и долговечность предлагаемого редуктора. Наличие на каждом корпусе сателлита шарнира, выполненного с возможностью взаимодействия с помощью шарнирной тяги с расположенным на корпусе редуктора корпусным шарниром, позволяет уменьшить импульсные перегрузки, которые возникают в процессе поочередного блокирования и разблокирования механизмов свободного хода,поскольку такие перегрузки частично будут поглощаться за счет упругих деформаций шарнирных тяг, имеющих достаточно большую длину, соизмеримую с диаметром корпуса редуктора, а это позволяет повысить надежность и долговечность редуктора. Наличие в предлагаемом редукторе кинематической связи с возможностью передачи вращательного движения между центральной шестерней и ведомым валом позволяет путем уменьшения импульсных перегрузок, которые частично будут поглощаться за счет взаимодействия между составными элементами этой кинематической связи, увеличить надежность и долговечность редуктора. Наличие в предлагаемом редукторе кольцевидного промежуточного звена, расстояние между осью вращения которого и центром шарнира П является меньшим, чем радиус делительной окружности центральной шестерни С, а между величинами П и С должно быть соблюдено следующее соотношение 0,2 СПС,позволяет увеличить максимально допустимую мощность, которая передается редуктором, и повысить КПД редуктора, поскольку при соблюдении приведенного соотношения между параметрами П и С передача усилий на ведомый вал будет происходить при полном отсутствии взаимного обкатывания зубьев центральной шестерни и задействованного в процессе передачи усилий сателлита, а также при полном выравнивании взаимных угловых скоростей входных и выходных звеньев механизма свободного хода этого сателлита,что минимизирует энергозатраты в зубчатом сцеплении и механизме свободного хода,3 16677 1 2012.12.30 вследствие чего вырастает КПД редуктора. Кроме того, чем больше величина С в сравнении с величиной П, тем больше будет угловая скорость ведомого вала при одном и том же крутящем моменте на ведомом валу, который, соответственно, обуславливает возрастание мощности, передаваемой предлагаемым редуктором на ведомый вал. Предлагаемый редуктор силовой регулируемый изображен на фиг. 1 и 2. Редуктор силовой регулируемый включает в себя неподвижный корпус 1, в котором установлен с возможностью вращения ведущий вал 2, на котором расположен ползун 3 управления, соединенный шарнирной тягой 4 управления с ползуном 5 эксцентрикового механизма, на котором расположен вал 6 эксцентрикового механизма, на котором установлено с возможностью вращения кольцевидное промежуточное звено 7, соединенное с помощью карданного вала 8 с ведомым валом 9. На промежуточном звене 7 расположены кольцевидные пазы 10, с которыми взаимодействуют дугообразные ползуны 11, соединенные с корпусами 12 сателлитов, при этом с каждым корпусом 12 сателлита соединены два дугообразных ползуна 11. В каждом корпусе 12 сателлита установлен с возможностью проворачивания сателлит 13, который находится в сцеплении с центральной шестерней 14, жестко соединенной с промежуточным звеном 7. С каждым сателлитом 13 соединено входное звено 15 механизма свободного хода, при этом выходное звено 16 механизма свободного хода соединено с корпусом 12 сателлита, на каждом корпусе 12 сателлита расположен шарнир 17, соединенный с помощью шарнирной тяги 18 с одним из корпусных шарниров 19, каждый из которых жестко соединен с корпусом 1. Механизм работает следующим образом. Ведущий вал 2, оборачиваясь против часовой стрелки с угловой скоростью , передает вращательное движение на вал 6 эксцентрикового механизма, при этом расположенная на оси этого вала точкаописывает круг радиусавокруг расположенной на оси ведущего вала 2 точки . Величину , которая является расстоянием между осями вращения ведущего вала 2 и расположенного на валу 6 промежуточного звена 7, назовем эксцентриситетом редуктора. Величинуможно изменять путем осевого передвижения ползуна 3 управления. Расстояние между точкойи корпусными шарнирами постоянно изменяется. Пусть в данный момент ближе всего к точкерасположился корпусной шарнир К 1,соединенный шарнирной тягой 18 с расположенным на корпусе 12 сателлита шарниром 17, центр которого находится в точке . Поскольку промежуточное звено 7 пытается вместе с точкойи центральной шестерней 14 продвинуться влево, оно тянет за собою корпус 12 сателлита, расположенный над точкой , растягивая шарнирную тягу РК 1, при этом вследствие взаимодействия расположенного в этом корпусе 12 сателлита с центральной шестерней 14 входное звено 15 механизма свободного хода, расположенного в этом корпусе 12 сателлита, начинает взаимодействовать с выходным звеном 16 и блокируется,из-за чего мгновенный центр скоростей промежуточного звена 7 оказывается в точке Р,при этом взаимное движение сателлита 13, расположенного на луче ), и центральной шестерни 14 полностью прекращается, взаимного обкатывания зубьев в этой паре шестерен не происходит. Также при этом дугообразные ползуны 11 корпуса 12 сателлитов, расположенного на луче ), не скользят вдоль соответствующих кольцевидных пазов 10 промежуточного звена 7. Остальные корпусы 12 сателлитов могут свободно оборачиваться относительно промежуточного звена 7 против часовой стрелки, не вызывая заблокирования соответствующих механизмов свободного хода, при этом соответствующие шарнирные тяги будут работать на сжатие. Как видно, вращательное движение промежуточного звена 7 вместе с центральной шестерней 14 полностью соответствует вращательному движению круга радиуса П с центром в точке М, который обкатывается без скольжения в середине неподвижной окружности радиуса (П) с центром в точке , при этом мгновенный центр скоростей промежуточного звена 7 каждый раз будет располагаться в шарнире именно того корпуса сателлита, который будет находиться на луче ). Вращательное движение с централь 4 16677 1 2012.12.30 ной шестерни 14 через карданный вал 8 будет передаваться на ведомый вал 9. Если обозначить соотношение (П/С) как(то естьП/С), гдеявляется коэффициентом редукции, то передающее соотношениепредлагаемого редуктора будет таким(С)/. Таким образом, фактически полюс зацепления предлагаемого редуктора будет находиться не в полюсе зацепления центральной шестерни 14 с сателлитом 13, который расположен на расстоянии С от точки , а намного ближе к точке , то есть в точке , которая находится на расстоянии П от точки . Чем меньше будет коэффициент редукции , тем быстрее будет оборачиваться ведомый вал 9 при неизменных нагрузках на механизмы свободного хода и шестерни, то есть при соблюдении соотношения ПС (что отвечает условию), мощность, которая передается редуктором на ведомый вал 9, может быть увеличена путем увеличения оборотов этого вала при неизменном крутящем моменте. Как уже отмечалось, передача усилий в предлагаемом редукторе происходит через полностью заблокированный механизм свободного хода и при полном отсутствии и повышается его надежность и долговечность. Источники информации 1. Харитонов С.А. Автоматические коробки передач. - Г. Астрель - АСТ, 2003. - 479 с. 2. Мальцев В.Ф. Импульсивные вариаторы. - М. Машгиз, 1963. - С. 28-34. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5