Передача с гибкой связью

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Басинюк Владимир Леонидович Мардосевич Елена Ивановна Басинюк Ярослав Владимирович Леванцевич Михаил Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Передача с гибкой связью, содержащая корпус, входной вал, первое колесо с наружной рабочей поверхностью, установленное с возможностью вращения, второе колесо,жестко связанное с корпусом передачи, гибкий деформируемый обод с внутренней рабочей поверхностью, взаимодействующий с первым и вторым колесами соответствующими диаметрально противоположными участками, и устройство для деформации обода, отличающаяся тем, что она снабжена третьим колесом, аналогичным второму, при этом второе и третье колеса имеют рабочие наружные поверхности и установлены соосно входному 9498 1 2007.08.30 валу со стороны разноименных торцев первого колеса и имеют диаметры рабочих поверхностей, выбираемые из соотношения 02 ,31, где 2,3 - диаметры рабочих поверхностей второго и третьего колес 1 - диаметр рабочей поверхности первого колеса 0 - диаметр рабочей поверхности гибкого деформируемого обода- передаточное отношение передачи,причем на рабочих поверхностях всех упомянутых колес и гибкого деформируемого обода сформированы фрикционные оксидокерамические покрытия с коэффициентами трения 1,5-2 и твердостью 12-22 ГПа. 2. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для деформации обода выполнено в виде эксцентрика, размещенного на входном валу и жестко связанного с ним,при этом упомянутый эксцентрик имеет возможность вращения относительно первого колеса и взаимодействия с ним в радиальном направлении. 3. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для деформации обода выполнено в виде двух коаксиально расположенных эксцентриков, при этом внутренний эксцентрик размещен на входном валу и жестко связан с ним, а наружный установлен с возможностью поворота относительно внутреннего и фиксирования их взаимного положения, причем наружный эксцентрик имеет возможность вращения относительно первого колеса и взаимодействия с ним в радиальном направлении. 4. Передача по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что фрикционное оксидокерамическое покрытие на гибком деформируемом ободе выполнено в виде спиральных полосок или шахматно расположенных площадок. Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводных сервисных устройствах мобильной техники, приводах бытовой техники и технологическом оборудовании. Известна передача с гибкой связью, содержащая колесо с наружной поверхностью зацепления, колесо с внутренней поверхностью зацепления, гибкий деформируемый обод с наружной и внутренней поверхностями зацепления, взаимодействующими соответственно с внутренними и наружными поверхностями колес 1. К наиболее существенному недостатку передачи можно отнести повышенную виброакустическую активность, обусловленную динамическим взаимодействием зубьев при их входе и выходе из зацепления, а также колебаниями жесткости по фазе зацепления. Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности к предлагаемой является передача с гибкой связью, содержащая входной вал, первое колесо с наружной зубчатой рабочей поверхностью, установленное на входном валу с возможностью вращения, второе колесо, жестко связанное с корпусом передачи, гибкий деформируемый обод с внутренней зубчатой рабочей поверхностью, взаимодействующий с первым и вторым колесами соответствующими диаметрально противоположными участками, и устройство для деформации обода, выполненного в виде двух нажимных роликов 2. Существенным недостатком конструкции является повышенная виброакустическая активность передачи, обусловленная динамическим взаимодействием зубьев при их входе и выходе из зацепления, а также колебаниями жесткости по фазе зацепления. Задачей изобретения является снижение виброакустической активности передачи. Решение поставленной задачи достигается тем, что в передаче с гибкой связью, содержащей первое колесо с наружной рабочей поверхностью, установленное с возможностью вращения, второе колесо, жестко связанное с корпусом передачи, гибкий деформируемый обод с внутренней рабочей поверхностью, взаимодействующий с первым 2 9498 1 2007.08.30 и вторым колесами соответствующими диаметрально противоположными участками, и устройство для деформации обода, согласно изобретению она снабжена третьим колесом,аналогичным второму, при этом второе и третье колеса имеют рабочие наружные поверхности и установлены соосно входному валу со стороны разноименных торцев первого колеса и имеют диаметры рабочих поверхностей, выбираемые из соотношения 02, 31, где 2,3 - диаметры рабочих поверхностей второго и третьего колес 1 - диаметр рабочей поверхности первого колеса 0 - диаметр рабочей поверхности гибкого деформируемого обода- передаточное отношение передачи. На рабочих поверхностях всех упомянутых колес и гибкого деформируемого обода передачи сформированы фрикционные покрытия с коэффициентами трения 1,52 и твердостью 1222 ГПа, например оксидокерамические. Устройство для деформации обода выполнено в виде эксцентрика размещенного на входном валу и жестко связанного с ним,при этом упомянутый эксцентрик имеет возможность вращения относительно первого колеса и взаимодействия с ним в радиальном направлении, при этом оно выполнено из двух коаксиально расположенных эксцентриков, внутренний из которых размещен на входном валу и жестко связан с ним, а наружный установлен с возможностью поворота относительно внутреннего и фиксирования их взаимного положения, причем наружный эксцентрик имеет возможность вращения относительно первого колеса и взаимодействия с ним в радиальном направлении. Фрикционное покрытие на гибком деформируемом ободе выполнено в виде спиральных полосок или шахматно расположенных площадок. Снижение виброакустической активности передачи в предлагаемом техническом решении достигается за счет повышенной плавности взаимодействия рабочих поверхностей,фрикционное покрытие которых за счет повышенных коэффициентов трения, высокой твердости и износостойкости при относительно мягкой подложке обладает высокими демпфирующими характеристиками. Диаметры второго и третьего колеса, меньшие диаметра первого колеса и выбираемые из соотношения 231 - 0 / ,обеспечивают сборку и функционирование передачи. На фиг. 1 - схема передачи с гибкой связью, работающая с частотами вращения входного вала до 100150 рад/с. На фиг. 2 - схема передачи с гибкой связью, работающая с частотами вращения входного вала более 150 рад/с. На фиг. 3 - схема регулирования деформации гибкого обода. Передача, работающая с частотами вращения входного вала до 100150 рад/с, включает (фиг. 1) входной вал 1, два коаксиально расположенных эксцентрика 2, 3, первое колесо 4 с наружной фрикционной оксидокерамической рабочей поверхностью 5,установленное на входном валу 1 с возможностью вращения относительно наружного эксцентрика 3 и взаимодействия с ним в радиальном направлении, второе 6 и третье 7 колеса, расположенные со стороны торцов первого колеса 4 соответственно и имеющие одинаковые по диаметру цилиндрические рабочие фрикционные оксидокерамические поверхности 8, 9, гибкий деформируемый обод 10 с внутренней оксидокерамической рабочей фрикционной поверхностью 11 и выходной вал 12. Внутренний эксцентрик 2,размещенный на входном валу 1, жестко связан с ним, а наружный эксцентрик 3 установлен с возможностью поворота относительно внутреннего эксцентрика 2 и фиксирования их взаимного положения. 3 9498 1 2007.08.30 В выходном валу 12 перпендикулярно его оси для передачи крутящего момента установлен с натягом штифт 13, входящий по скользящей посадке в ответные отверстия кольцевого выступа 14, выполненного на обращенном к выходному валу торце колеса 4. Между колесом 4 и эксцентриком 3 размещен подшипник 15. Передача установлена в корпусе 16, закрытом с торцов боковыми крышками 17, 18. Колеса 6, 7 жестко связаны с соответствующими боковыми крышками 17, 18. Корпус 16 и боковые крышки 17, 18 жестко связаны между собой. Входной 1 выходной 12 валы устанавливаются в подшипниковых узлах 19, 20. Цилиндрические поверхности эксцентриков 2, 3 для регулирования натягов в сопряжениях гибкого деформируемого обода 10 с колесами 4, 6, 7 имеют эксцентриситет соответственно 1 и е 2 (фиг. 3) по отношению к своим внутренним цилиндрическим поверхностям. Передача при изготовлении балансируется. В передаче, работающей с частотами вращения входного вала более 150 рад/с (фиг. 2),в отличие от вышеописанной передачи, для балансировки системы, параллельно основным элементам передачи, но с противоположно направленными по отношению к оси вала 1 эксцентриситетами на валу 1 дополнительно установлены аналогичные приведенным выше элементы, включая коаксиально расположенные эксцентрики 21, 22, внутренний 21 из которых жестко связан с валом 1, а наружный 22 установлен с возможностью поворота относительно внутреннего эксцентрика 21 и фиксирования их взаимного положения,подшипник 23, четвертое колесо 24 с наружной фрикционной оксидокерамической рабочей поверхностью 25, установленное на входном валу 1 с возможностью вращения за счет размещения между ним и эксцентриком 22 подшипника 25, пятое 26 и шестое 27 колеса,расположенные со стороны торцов четвертого колеса 24 и имеющие идентичные диаметры цилиндрических рабочих фрикционных оксидокерамических поверхностей 28, 29 и гибкий деформируемый обод 30 с внутренней оксидокерамической рабочей фрикционной поверхностью 31. Шестое колесо 27 жестко связано с дополнительным вставным кольцевым элементом 32 корпуса передачи 16. Боковые крышки 17, 18, корпус 16 и вставной кольцевой элемент 33 жестко связаны между собой. Между эксцентриками 2, 3 и эксцентриками 21, 22 на входном валу 1 установлена разделяющая их втулка 33, обеспечивающая фиксацию их взаимного расположения в осевом направлении. В данном варианте конструктивного исполнения (фиг. 2) штифты 34, 35, используемые для передачи крутящего момента, установлены параллельно оси выходного вала 12 с зазором в отверстиях 36, 37, 38, 39 и входят с натягом или по прессовой посадке в отверстия фланца 40, выполненного на выходном валу 12. Колеса 6, 7, 26, 27 жестко связаны с соответствующими элементами передачи крышками 17, 18 и кольцевым элементом 32. Входной 1 выходной 12 валы устанавливаются в подшипниковых узлах 19, 20. Оси (фиг. 2, 3) наружных цилиндрических поверхностей эксцентриков 21, 22 для регулирования степени деформации гибкого обода 30 также выполнены с эксцентриситетами соответственно е 3 и е 4 по отношению к своим внутренним цилиндрическим поверхностям и для грубой балансировки смещены в диаметрально противоположном направлении по отношению к эксцентриситетам е 1 и е 2 . После выполнения всех операций регулирования деформаций и натягов осуществляется дополнительная, более точная балансировка передачи. Дополнительный эксцентрик 21 зафиксирован на валу 1. Эксцентрики 2 и 21 имеют одинаковые диаметры наружных цилиндрических поверхностей, равные диаметрам внутренних поверхностей эксцентриков 3, 22. При этом эксцентрики 3 и 22 установлены с возможностью поворота в окружном направлении (фиг. 3) относительно соответствующих эксцентриков 2 и 21 и фиксирования в требуемом взаимном расположении, например с помощью кернения торцевых поверхностей. 9498 1 2007.08.30 Для обеспечения повышенной надежности оксидокерамического слоя (исключения хрупкого разрушения при циклическом деформировании гибких ободов 10, 30) рабочие поверхности ободов выполняют в виде чередующихся твердых оксидокерамических и мягких участков из сплава алюминия, которые могут быть выполнены в виде винтовых или направленных навстречу друг другу пересекающихся винтовых полосок, овальных или прямоугольных шахматно расположенных площадок. Оксидокерамические участки формируются микродуговым оксидированием с преобразованием внутреннего рабочего поверхностного слоя каждого из гибких деформируемых ободов 10, 30. Глубина оксидокерамического слоя, размеры площадок и соотношение их площадей определяются исходя из нагрузочных и геометрических параметров передачи. Передача, показанная на фиг. 1, работает следующим образом. При вращении входного вала 1 наружная цилиндрическая поверхность эксцентрика 3 через подшипник 15 смещает колесо 4 в радиальном направлении. При этом колесо 4 взаимодействует оксидокерамической рабочей поверхностью 5 с оксидокерамической рабочей поверхностью 11 гибкого деформируемого обода 10. Одновременно с этим гибкий деформируемый обод 10 оксидокерамической рабочей поверхностью 11 взаимодействует в диаметрально противоположной зоне с оксидокерамическими рабочими поверхностями 8, 9 соответствующих колес 6, 7, жестко связанных с боковыми крышками 17, 18. В результате вращения эксцентрика 3, зафиксированного на эксцентрике 2 и через него жестко связанного с валом 1, колесо 4 обкатывается по внутренней оксидокерамической рабочей поверхности 11 гибкого деформируемого обода 10, который, в свою очередь, внутренней оксидокерамической рабочей поверхностью 11 обкатывается по наружным цилиндрическим оксидокерамическим рабочим поверхностям 8, 9 неподвижных колес 6, 7. В результате разной длины взаимодействующих поверхностей(диаметром поверхностей зацепления колес 4, 6, 7 и гибкого деформируемого обода 10) колесо 4 вращается в окружном направлении, передавая вращение через штифт 13 на установленный в подшипниковом узле 20 выходной вал 12. В процессе передачи крутящего момента реализуется передаточное отношение, определяемое из соотношения 0 13 Передача, показанная на фиг. 2, работает аналогичным образом. При вращении входного вала 1 втулки, образованные соответственно зафиксированными на валу и между собой эксцентриками 2, 3 и 21, 22, смещенными соответственно в диаметрально противоположных по отношению к оси вала 1 направлениях, наружными цилиндрическими поверхностями через соответствующие подшипники 18 и 23 смещают колеса 4 и 24 в диаметрально противоположных радиальных направлениях. При этом колеса 4 и 24 взаимодействуют оксидокерамическими рабочими поверхностями 5 и 25 с соответствующими оксидокерамическими рабочими поверхностями 11 и 31 гибких деформируемых ободов 10 и 30. Одновременно с этим гибкие деформируемые обода 10 и 30 оксидокерамическими рабочими поверхностями 11 и 31 взаимодействуют в диаметрально противоположных зонах с оксидокерамическими рабочими поверхностями 8, 9 и 28, 29 соответствующих пар колес 6, 7 и 26, 27, жестко связанных с боковыми крышками 17, 18 и кольцевым элементом 32. В результате вращения эксцентриков 2, 3 и 21, 22 колеса 4 и 24 обкатываются по внутренним оксидокерамическим рабочим поверхностям 11 и 31 гибких деформируемых ободов 10 и 31, которые, в свою очередь, внутренней рабочей оксидокерамической поверхностью 11 и 31 обкатываются по наружным цилиндрическим оксидокерамическим поверхностям 8, 9 и 28, 29 неподвижных пар колес 6, 7 и 26, 27. В результате разной длины взаимодействующих поверхностей (диаметров поверхностей зацепления колес 4, 6, 7, 24, 26, 27 и гибких деформируемых ободов 10, 30) колеса 4 и 24 вращаются в одноименном окружном направлении, передавая вращение через штифты 34,5 9498 1 2007.08.30 35, взаимодействующие с отверстиями 36, 37, 38 и 39, выполненными в колесах 4 и 24, на фланец 40 и затем на выходной вал 12. Использование для рабочих поверхностей 5, 8, 9, 25, 28, 29 фрикционных оксидокерамических покрытий, имеющих твердость 1222 ГПа и коэффициенты трения при отсутствии смазки 1,52, обеспечивает повышенную износостойкость и долговечность передачи, а также ее повышенную нагрузочную способность. Выполнение рабочих поверхностей 11, 31 гибких деформируемых ободов 10, 30 в виде чередующихся твердых оксидокерамических и мягких участков из сплава алюминия, выполненных в виде винтовых или направленных навстречу друг другу пересекающихся винтовых полосок, прямоугольных или овальных шахматно расположенных площадок, исключает их хрупкое разрушение при циклическом деформировании гибких ободов 10, 30, обеспечивая повышенную надежность оксидокерамических слоев. Улучшенные виброакустические характеристики, малый вес (основные элементы передачи выполнены из алюминиевых сплавов) и существенно уменьшенные габаритные размеры при значительных передаточных моментах и достаточно большой мощности обеспечивают высокую эффективность предложенного технического решения в приводных сервисных устройствах мобильной техники, робототехнике, приводах бытовой техники, станках и технологическом оборудовании. Источники информации 1. Патент Франции 2547382, МПК 16 Н 7/02, 1985. 2. А.с. СССР 1280245, МПК 16 7/02, 1986. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6