Планетарная передача

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Автор Борисенко Леонид Анатольевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) 1. Планетарная передача, включающая корпус, входной вал с эксцентриком, на котором с возможностью вращения установлен шкив, а в корпусе установлен неподвижный шкив, состоящий из двух половин, расположенных с обеих сторон подвижного шкива, и гибкую связь, охватывающую подвижный и неподвижный шкив, выходной вал и устройство передачи вращения от подвижного шкива на выходной вал, отличающаяся тем, что шкивы выполнены в виде звездочек-сателлитов, а гибкая связь выполнена в виде цепи,причем механизм включает две последовательно установленные одинаковые ступени, установленные на одном входном валу, а выходной вал снабжен фланцем и установленным на нем с возможностью поворота диском, а также устройством натяжения цепей. 2. Планетарная передача по п. 1, отличающаяся тем, что устройство натяжения цепей выполнено в виде двух упорных винтов с контргайками, которые установлены на фланце выходного вала с упором в диск выходного вала. 50742009.02.28 3. Планетарная передача по п. 1, отличающаяся тем, что устройство передачи вращения от каждой из звездочек-сателлитов к выходному валу выполнено в виде стержня с цилиндрическими цапфами по концам, снабженными подшипниками качения и установленными с возможностью поворота в призматических отверстиях, выполненных в звездочках-сателлитах, а также в фланце и диске выходного вала, причем один стержень входит в отверстие на диске выходного вала, а второй - в отверстие на фланце выходного вала, а в одной из звездочек-сателлитов выполнено отверстие, через которое свободно проходит стержень. 4. Планетарная передача по п. 1, отличающаяся тем, что устройство передачи вращения от каждой из звездочек-сателлитов к выходному валу выполнено в виде крестовины,снабженной двумя парами пальцев с подшипниками качения по их концам, причем концы пальцев с подшипниками входят в призматические отверстия, выполненные в звездочке сателлите, в фланце и диске выходного вала, причем в одной звездочке-сателлите выполнены два отверстия, через которые свободно проходят пальцы крестовины. 5. Планетарная передача по п. 1, отличающаяся тем, что цепь выполнена в виде набора контактирующих между собой цилиндрических пальцев, на концах которых выполнены пазы, в которые с возможностью перемещения помещены гибкие кольца.(56) 1. Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. - М. Машиностроение, 1966, рис. 147 а, 148. 2. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М. Машиностроение, 1987. С. 55. 3. Патент РБ 4493, МПК 16 1/32, 9/26, 2001. Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована, в частности, в приводных устройствах роботов и манипуляторов, а также в приводах станков и другого высокоточного оборудования. Известна планетарная передача, содержащая корпус, входной вал с эксцентриком (водило), сателлит, неподвижное зубчатое колесо внутреннего зацепления, ведомый вал и механизм параллельных кривошипов, связывающий сателлит с выходным валом 1. Однако в данном механизме большая масса, большой момент инерции подвижных частей, низкая точность из-за отсутствия возможности выборки зазоров в кинематических парах. Известна волновая зубчатая передача, содержащая зацепляющиеся между собой гибкое и жесткое зубчатые колеса и обеспечивающие передачу движения благодаря деформации гибкого колеса 2. Однако в этом механизме большой момент инерции вращающихся частей, малая долговечность гибкого зубчатого колеса, сложность его изготовления. Наиболее близкой по технической сущности является ременная планетарная передача,содержащая зубчатый ремень, входной вал с эксцентриком, на котором установлен с возможностью вращения зубчатый шкив, а в корпусе передачи установлен неподвижный шкив, состоящий из двух половин, расположенных с обеих сторон подвижного шкива,причем зубчатый ремень охватывает подвижный и неподвижный шкив 3. Однако в этой передаче относительно малая нагрузочная способность, обусловленная ограниченной прочностью резинового или полиуретанового ремня, высокая податливость ремня и, как следствие, пониженная точность. Задачей настоящей полезной модели является увеличение нагрузочной способности и точности передачи. Для решения этой задачи в планетарной передаче, включающей корпус, входной вал с эксцентриком, на котором с возможностью вращения установлен шкив, а в корпусе уста 2 50742009.02.28 новлен неподвижный шкив, состоящий из двух половин, расположенных с обеих сторон подвижного шкива, и гибкую связь, охватывающую подвижный и неподвижный шкив,выходной вал и устройство передачи вращения от подвижного шкива на выходной вал,согласно полезной модели, шкивы выполнены в виде звездочек-сателлитов, а гибкая связь выполнена в виде цепи, причем механизм включает две последовательно установленные одинаковые ступени, установленные на одном входном валу, а выходной вал снабжен фланцем и установленным на нем с возможностью поворота диском, а также устройством натяжения цепей. Устройство натяжения цепей выполнено в виде двух упорных винтов с контргайками, которые установлены на фланце выходного вала с упором в диск выходного вала. Устройство передачи вращения от каждой из звездочек-сателлитов к выходному валу выполнено в виде стержня с цилиндрическими цапфами по концам, снабженными подшипниками качения и установленными с возможностью поворота в призматических отверстиях, выполненных в звездочках-сателлитах, а также в фланце и диске выходного вала, причем один стержень входит в отверстие на диске выходного вала, а второй в отверстие на фланце выходного вала, а в одной из звездочек-сателлитов выполнено отверстие, через которое свободно проходит стержень. Устройство передачи вращения от каждой из звездочек-сателлитов к выходному валу также может быть выполнено в виде крестовины, снабженной двумя парами пальцев с подшипниками качения по их концам,причем концы пальцев с подшипниками входят в призматические отверстия, выполненные в звездочке-сателлите, в фланце и диске выходного вала, причем в одной звездочкесателлите выполнены два отверстия, через которые свободно проходят пальцы крестовины. Цепь выполнена в виде набора контактирующих между собой цилиндрических пальцев, на концах которых выполнены пазы, в которые с возможностью перемещения помещены гибкие кольца. Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен общий вид передачи, в которой в качестве примера показана зубчатая цепь, на фиг. 2 - разрез передачи по цепи, на фиг. 3 - устройство натяжения цепи, на фиг. 4 - второй вариант устройства передачи движения от звездочки-сателлита к выходному валу, на фиг. 5 - устройство предлагаемой цепи. В корпусе 1 в подшипниках 2 установлен входной вал с оппозитными эксцентриками 3, на котором в подшипниках 4 установлены звездочки-сателлиты 5. Каждая звездочкасателлит 5 располагается между двумя половинками неподвижной звездочки 6, жестко связанной с корпусом 1. Обе звездочки 5 и 6 охвачены цепью 7. В корпусе 1 соосно с валом 3 в подшипниках 8 установлен выходной вал 9. Выходной вал 9 снабжен фланцем 10. На выходном валу 9 с возможностью поворота установлен диск 11. В первом варианте механизма передачи вращения от звездочки-сателлита 5 к выходному валу (фиг. 1) каждая звездочка-сателлит 5 связана с выходным валом посредством стержня 12, снабженным на концах цилиндрическими цапфами 13, на которых установлены подшипники качения 14. Для свободного прохода стержня 12 в одной из звездочексателлитов 5 выполнено отверстие 15. Цапфы 13 с подшипниками 14 входят в призматические отверстия 16, выполненные в звездочках-сателлитах в фланце 10 и в диске 11. На диске 11 установлены регулировочные винты 17 с контргайками 18, упирающиеся своими концами в соответствующие выступы на фланце 10 (фиг. 2). Во втором варианте передачи движения от звездочки-сателлита 5 к выходному валу 9(фиг. 3) вместо стержней используется крестовина 19, снабженная двумя парами пальцев 20 с подшипниками качения 21 по их концам. Пары пальцев располагаются на крестовине крестообразно. Одна пара пальцев 20 каждой крестовины входит в призматические отверстия 22 в звездочке-сателлите 5, а другая пара пальцев входит в призматические отверстия 23 в диске 11. Для свободного прохода пальцев от диска 11 ко второй звездочке-сателлиту 5 в первой звездочке-сателлите 5 выполнены два отверстия 24. Аналогичным образом осуществляется связь между первой звездочкой сателлитом 5 и фланцем 10 выходного вала 9. 3 50742009.02.28 Предлагаемая цепь состоит из отдельных цилиндрических пальцев 25, снабженных контактирующими цилиндрическими поверхностями 26. С обеих сторон пальцев расположены цилиндрические цапфы 27, которые своими рабочими поверхностями взаимодействуют с зубьями звездочки-сателлита 5 и неподвижными звездочками 6. На концах пальцев выполнены пазы 28. Диаметр цилиндрических поверхностей 26 равен шагу зубьев звездочки и определяет шаг цепи. В единую цепь пальцы объединены посредством двух гибких металлических колец 29, которые свободно проходят сквозь пазы, выполненные по концам цилиндрических пальцев, и не связаны жестко с пальцами, т.е. могут проскальзывать в пазах пальцев. Гибкие металлические кольца могут быть выполнены из металлической ленты или сплетены в виде бесконечного плоского тросика по технологии,разработанной авторами. Предлагаемая цепь в силу своей конструкции в отличие от известной зубчатой или пластинчатой цепи работает на сжатие. Усилие, которое сообщается ведущей звездочкой цепи, передается контактирующим поверхностями цилиндрических 27 и далее через поверхности 26 следующему пальцу цепи к ведомой звездочке. Гибкие кольца 29 играют роль связующего звена и не участвуют в передаче тягового усилия. Передача работает следующим образом. При вращении входного вала 3 через эксцентрики получает движение звездочка-сателлит 5. Находясь в зацеплении с цепью 7, которая в свою очередь, находится в зацеплении с неподвижной звездочкой 6, звездочка-сателлит 5 вынуждена обкатываться по цепи 7. Поскольку разность чисел зубьев звездочкисателлита 5 и неподвижной звездочки 6 составляет 1-2 зуба, звездочка-сателлит 5 осуществляет медленное вращение вокруг оси входного вала 3 и вокруг собственной оси. Передача вращения от звездочки-сателлита 5 к выходному валу 9 осуществляется от звездочки-сателлита 5 к выходному валу осуществляется через стержень 12. Межосевое расстояние в данной цепной передаче равно эксцентриситету эксцентрика входного вала 3. Обе цепные передачи имеют одинаковые параметры. Вращательное движение звездочки-сателлита 5 относительно собственной оси передается выходному валу 9 посредством механизма передачи вращения, который в первом варианте механизма передачи вращения в сущности представляет карданный вал с игольчатыми карданами, обеспечивающий передачу вращения между параллельными валами с постоянной скоростью. Движение передается от одной звездочки-сателлита 5 через стержень 12 с цапфами 13 и подшипниками 14 к фланцу 10 выходного вала 9 и от другой звездочки-сателлита 5 - к диску 11. Натяжение обеих цепей 7 и выборка зазора в кинематических цепях производится с помощью устройства натяжения цепей. Регулировка натяжения осуществляется путем вывинчивания и закрепления посредством контргайки 18 в требуемом положении одного из регулировочных винтов 17. При этом происходит относительный поворот фланца 10 и диска 11 и, следовательно, через стержни 12 - относительный поворот звездочексателлитов 5 относительно друг друга. При этом натянутые ветви цепи оказываются рабочими и все зазоры в кинематических цепях зубчатой передачи и устройства передачи вращения оказываются выбранными. При вывертывании другого упорного винта 17 изменяется направление относительного поворота фланца 10 и диска 11, в результате чего натянутой оказывается та ветвь цепи, которая до этого была холостой. При работе механизма нагрузка воспринимается одной из двух натянутых ветвей цепи. При реверсировании направления движения нагрузка воспринимается натянутой ветвью второй цепи. При изменении направления относительного поворота звездочек сателлитов с помощью устройства натяжения цепей натянутыми оказываются те ветви цепей, которые до этого были свободными от натяжения. Тем самым меняется направление выборки зазоров в кинематических цепях и в работу вступают те элементы кинематических пар, которые до этого еще не работали и, следовательно,не подвергнуты износу. Эта процедура позволяет восстановить первоначальные точностные параметры передачи, тем самым повышая долговечность передачи по этому параметру вдвое. 4 50742009.02.28 Во втором варианте устройства передачи вращения от звездочек-сателлитов на выходной вал в сущности использованы две крестовые муфты, которые находят широкое применение для передачи вращения между параллельными валами. Передаточное отношение этой передачи рассчитывается по формуле/ (-1),где а 2 / 1,2 - число зубьев неподвижной звездочки 6,1 - число зубьев звездочки-сателлита 5. Из анализа этой формулы следует, что при малой разности чисел зубьев получается большое передаточное отношение. Число зубьев цепи не влияет на передаточное отношение, однако уменьшения габаритов передачи целесообразно принимать минимально возможное число зубьев цепи. Из анализа этой формулы также следует, что если число зубьев звездочки-сателлита больше числа зубьев неподвижной звездочки, передаточное отношение отрицательно, в противоположном случае - положительно. При равенстве чисел зубьев передаточное отношение равно бесконечности и, следовательно, звездочкасателлит совершает круговое поступательное движение. В данной полезной модели предусматривается использование двух одинаковых звездочек-сателлитов, расположенных на оппозитных эксцентриках. Благодаря такому расположению звездочек-сателлитов механизм оказывается статически уравновешенным. Нетрудно добиться также и моментной уравновешенности сил инерции, тем самым обеспечив полное уравновешивание механизма. Для этого достаточно снабдить эксцентрики дополнительными дебалансами. В том случае, если требуется упростить передачу, можно использовать только одну звездочку-сателлит, уравновесив возникающие силы инерции дополнительными дебалансами. Передача может быть выполнена с цепями различных видов с обычными втулочнопластинчатыми цепями, с зубчатыми цепями и, наконец, с цепью предлагаемой конструкции. Использование в качестве гибкого звена зубчатой цепи позволяет получить передачу с практически неограниченным диапазоном передаваемых мощностей и высокими эксплуатационными показателями. В отличие от цепей другого типа зубчатая цепь является бесшумной, что отражается в ее названии. Зубья цепи могут выполняться с эвольвентным профилем, что обеспечивает высокую кинематическую точность и плавность передачи движения. Зубчатая цепь позволяет передавать большие усилия при малых размерах. Так,например, разрушающая нагрузка зубчатой цепи с шагом 12,7 мм составляет 1 кН на 10 мм ширины. Зубчатая цепь обладает очень высоким коэффициентом полезного действия 0.99. Использование цепи предлагаемой конструкции позволяет увеличить прочность цепи, так как ее элементы работают на сжатие, и повысить коэффициент полезного действия, так как в этой цепи при передаче движения имеет место только трение качения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6