RU2821404C1

RU2821404C1 - Planetary gear

Info

Publication number: RU2821404C1
Application number: RU2023129181A
Authority: RU
Inventors: Федор Иванович Плеханов; Алексей Владимирович Овсянников; Дмитрий Федорович Плеханов; Михаил Анатольевич Бабушкин
Filing date: 2023-11-10
Publication date: 2024-06-24

Abstract

FIELD: mechanical transmissions.

SUBSTANCE: planetary gear comprises an eccentric carrier, two narrow satellites and one wide satellite with external barrel-shaped teeth and holes, mounted on rolling bearings and arranged symmetrically relative to plane perpendicular to main transmission axis, fixed central wheel with internal teeth, discs with holes, rigidly connected by coupling rods with each other and with low-speed shaft cheek, rollers installed freely, movably in holes of satellites, discs and cheek of low-speed shaft. Eccentric carrier is made with a double toothed coupling connecting it to the high-speed shaft. Rollers are made as barrel-shaped in places of their conjugation with satellites.

EFFECT: higher load capacity of planetary gear.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к механическим передачам, выполненным на основе зубчатых колес, совершающих планетарное движение с центральной осью передачи, лежащей внутри основной окружности планетарного колеса, и может быть использовано в высоконагруженных механических приводах.The invention relates to mechanical transmissions made on the basis of gears that perform planetary motion with a central transmission axis lying inside the main circle of the planetary wheel, and can be used in highly loaded mechanical drives.

Из уровня техники известна планетарная передача (RU 2462631 C1, МПК F16H 1/32, опубл. 27.09.2012), содержащая эксцентриковое водило, сателлиты с отверстиями, установленные на сферические подшипники качения и расположенные симметрично относительно плоскости поперечного сечения передачи, центральное колесо с внутренними зубьями, диск с отверстиями, жестко соединенный со щекой тихоходного вала, и разные по длине ролики, установленные в отверстиях сателлитов и диска свободно, подвижно; причем ролики в местах их сопряжения с сателлитами выполнены с поверхностями в виде гиперболоида вращения, а в местах сопряжения с диском - в виде усеченного эллипсоида; сателлит и диск выполнены с поверхностями, соответствующими поверхностям роликов.A planetary gear is known from the prior art (RU 2462631 C1, IPC F16H 1/32, publ. 09.27.2012), containing an eccentric carrier, satellites with holes mounted on spherical rolling bearings and located symmetrically relative to the cross-sectional plane of the gear, a central wheel with internal teeth, a disk with holes, rigidly connected to the cheek of the low-speed shaft, and rollers of different lengths, installed freely and movably in the holes of the satellites and disk; Moreover, the rollers at the places of their interface with the satellites are made with surfaces in the form of a hyperboloid of revolution, and at the places of interface with the disk - in the form of a truncated ellipsoid; The satellite and the disk are made with surfaces corresponding to the surfaces of the rollers.

Недостатком указанной передачи является низкий уровень ее технологичности, что обусловлено сложной конфигурацией роликов.The disadvantage of this transmission is its low level of manufacturability, which is due to the complex configuration of the rollers.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признана планетарная передача (RU 2610785 C1, МПК F16H 1/32, опубл. 15.02.2017), содержащая эксцентриковое водило, два узких сателлита и один широкий сателлит с отверстиями и бочкообразными зубьями, установленные на подшипники качения и расположенные симметрично относительно плоскости, перпендикулярной главной оси передачи, неподвижное центральное колесо с внутренними зубьями, установленное в корпусе посредством бочкообразных роликов и резиновых цилиндров, диски с отверстиями, жестко связанные стяжными стержнями друг с другом и со щекой тихоходного вала, ролики, установленные свободно, подвижно в отверстиях сателлитов, дисков и щеке тихоходного вала.The closest technical solution to the claimed invention and chosen as a prototype was recognized as a planetary gear (RU 2610785 C1, IPC F16H 1/32, published 02/15/2017), containing an eccentric carrier, two narrow satellites and one wide satellite with holes and barrel-shaped teeth, mounted on rolling bearings and located symmetrically relative to the plane perpendicular to the main axis of the transmission, a fixed central wheel with internal teeth, installed in the housing by means of barrel-shaped rollers and rubber cylinders, disks with holes, rigidly connected by tie rods to each other and to the cheek of the low-speed shaft, rollers , installed freely, movably in the holes of the satellites, disks and cheek of the low-speed shaft.

Недостатком известной конструкции является сравнительно низкая нагрузочная способность из-за невысокой степени равномерности распределения нагрузки между сателлитами. Это связано с тем, что при установке неподвижного колеса в корпусе передачи посредством бочкообразных роликов и резиновых цилиндров происходит их защемление в процессе работы механизма под нагрузкой, затрудняющее самоустанавливаемость неподвижного колеса и выравнивание нагрузки между сателлитами. А выполнение роликов в зоне их сопряжения с сателлитами цилиндрическими ведет к неравномерному распределению нагрузки по их длине, что также снижает нагрузочную способность планетарной передачи.The disadvantage of the known design is the relatively low load capacity due to the low degree of uniformity of load distribution between the satellites. This is due to the fact that when a stationary wheel is installed in the transmission housing by means of barrel-shaped rollers and rubber cylinders, they become pinched during operation of the mechanism under load, making it difficult for the stationary wheel to self-align and load equalization between the satellites. And the implementation of the rollers in the area of their interface with the cylindrical satellites leads to an uneven distribution of the load along their length, which also reduces the load capacity of the planetary gear.

Задачей изобретения является повышение нагрузочной способности планетарной передачи.The objective of the invention is to increase the load capacity of a planetary gear.

Для решения этой задачи в планетарной передаче, содержащей эксцентриковое водило, два узких сателлита и один широкий сателлит с бочкообразными зубьями и отверстиями, установленные на подшипники качения и расположенные симметрично относительно плоскости, перпендикулярной главной оси передачи, неподвижное центральное колесо с внутренними зубьями, диски с отверстиями, жестко связанные стяжными стержнями друг с другом и со щекой тихоходного вала, ролики, установленные свободно, подвижно в отверстиях сателлитов, дисков и в щеке тихоходного вала, эксцентриковое водило выполнено с двойной зубчатой муфтой, соединяющей его с быстроходным валом, а ролики выполнены бочкообразными в местах их сопряжения с сателлитами.To solve this problem, in a planetary gear containing an eccentric carrier, two narrow satellites and one wide satellite with barrel-shaped teeth and holes, mounted on rolling bearings and located symmetrically relative to a plane perpendicular to the main axis of the transmission, a fixed central wheel with internal teeth, disks with holes , rigidly connected by coupling rods to each other and to the cheek of the low-speed shaft, rollers installed freely, movably in the holes of the satellites, disks and in the cheek of the low-speed shaft, the eccentric carrier is made with a double gear coupling connecting it to the high-speed shaft, and the rollers are barrel-shaped in places of their interface with satellites.

Повышение нагрузочной способности планетарной передачи достигается выполнением эксцентрикового водила с двойной зубчатой муфтой, а роликов бочкообразными, что обеспечивает автоматическое регулирование положения эксцентрикового водила (принцип самоустанавливаемости) с сателлитами и роликами, высокую степень равномерности распределения нагрузки в зацеплениях колес и в зонах сопряжения роликов с элементами планетарной передачи, а следовательно, высокую нагрузочную способность привода.Increasing the load capacity of the planetary gear is achieved by making the eccentric carrier with a double gear coupling and the rollers barrel-shaped, which ensures automatic regulation of the position of the eccentric carrier (self-alignment principle) with satellites and rollers, a high degree of uniformity of load distribution in the wheel engagements and in the areas where the rollers interface with the elements of the planetary gear. transmission, and therefore high load capacity of the drive.

Для снижения динамической нагрузки на элементы передачи щека тихоходного вала может быть выполнена с кольцевой канавкой на его внутренней цилиндрической поверхности, в которой располагается резиновое кольцо, а эксцентриковое водило установлено на центрирующий подшипник, опирающийся внешним кольцом на резиновое кольцо для ограничения смещения блока сателлитов в радиальном направлении под действием силы тяжести.To reduce the dynamic load on the transmission elements, the cheek of the low-speed shaft can be made with an annular groove on its inner cylindrical surface, in which a rubber ring is located, and the eccentric carrier is mounted on a centering bearing, supported by the outer ring on the rubber ring to limit the displacement of the satellite block in the radial direction under the influence of gravity.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид планетарной передачи в разрезе, на фиг. 2 - вид по разрезу А-А на фиг. 1.The invention is illustrated by drawings, where in Fig. Figure 1 shows a general cross-sectional view of the planetary gear; Fig. 2 - sectional view A-A in FIG. 1.

Планетарная передача устроена следующим образом.The planetary gear is designed as follows.

Она содержит эксцентриковое водило 1, два узких сателлита 2, широкий сателлит 3, подшипники сателлитов 4 и 5, неподвижное центральное колесо 6, диски 7, 8, 9, стяжные стержни 10, упорные кольца стяжных стержней 11, 12, щеку тихоходного вала 13, подшипник тихоходного вала 14, подшипник диска 15, ролики 16, 17, быстроходный вал 18, подшипник быстроходного вала 19, двойную зубчатую муфту 20, подшипник центрирующий 21, резиновое кольцо 22, корпус передачи 23.It contains an eccentric carrier 1, two narrow satellites 2, a wide satellite 3, bearings of the satellites 4 and 5, a fixed central wheel 6, disks 7, 8, 9, tie rods 10, thrust rings of tie rods 11, 12, a low-speed shaft cheek 13, low-speed shaft bearing 14, disk bearing 15, rollers 16, 17, high-speed shaft 18, high-speed shaft bearing 19, double gear clutch 20, centering bearing 21, rubber ring 22, gear housing 23.

Ролики 16, 17 выполнены бочкообразными в местах их сопряжения с сателлитами 2, 3. Эксцентриковое водило 1 имеет три посадочные поверхности, из которых две крайние смещены в одну сторону от главной оси передачи на величину ее межосевого расстояния, средняя - в противоположную сторону на ту же величину. Сателлиты 2 и 3 выполнены с внешними бочкообразными зубьями и отверстиями для роликов 16, 17 и стяжных стержней 10; суммарная масса узких сателлитов 2 равна массе широкого сателлита 3. Неподвижное центральное колесо 6 выполнено с внутренними прямыми зубьями. Диски 7, 8, 9 и щека тихоходного вала 13 выполнены с отверстиями для роликов 16, 17 и стяжных стержней 10. Диаметр отверстий сателлитов 2, 3, дисков 7, 8, 9 и щеки тихоходного вала 13 больше диаметра располагаемых в них роликов 16, 17 на величину межосевого расстояния передачи. Диаметр отверстий сателлитов 2, 3 в местах расположения стяжных стержней 10 превышает диаметр посаженных на них упорных колец 11, 12 не менее чем на два межосевых расстояния передачи. Двойная зубчатая муфта 20 выполнена в виде зубчатого стержня, связанного с зубчатыми венцами эксцентрикового водила 1 и быстроходного вала 18.The rollers 16, 17 are barrel-shaped in places where they interface with the satellites 2, 3. The eccentric carrier 1 has three landing surfaces, the two outer ones are shifted to one side from the main transmission axis by the amount of its center distance, the middle one is in the opposite direction to the same size. Satellites 2 and 3 are made with external barrel-shaped teeth and holes for rollers 16, 17 and tie rods 10; the total mass of the narrow satellites 2 is equal to the mass of the wide satellite 3. The fixed central wheel 6 is made with internal straight teeth. Disks 7, 8, 9 and the cheek of the low-speed shaft 13 are made with holes for rollers 16, 17 and tie rods 10. The diameter of the holes of the satellites 2, 3, disks 7, 8, 9 and the cheek of the low-speed shaft 13 is greater than the diameter of the rollers 16 located in them, 17 by the value of the transmission center distance. The diameter of the holes of the satellites 2, 3 at the locations of the tie rods 10 exceeds the diameter of the thrust rings 11, 12 mounted on them by at least two center-to-center transmission distances. The double gear coupling 20 is made in the form of a gear rod connected to the toothed rims of the eccentric carrier 1 and the high-speed shaft 18.

Сателлиты 2, 3 посажены на эксцентриковое водило 1 посредством подшипников качения 4, 5 и зацепляются с неподвижным центральным колесом 6. Диски 7, 8, 9 и щека тихоходного вала 13 соединены жестко стяжными стержнями 10. Эксцентриковое водило 1 соединено с быстроходным валом 18 двойной зубчатой муфтой 20. Ролики 16, 17 расположены свободно в отверстиях сателлитов 2, 3, дисков 7, 8, 9 и щеки тихоходного вала 13. Центрирующий подшипник 21 установлен в щеке тихоходного вала 13 с зазором и опирается на резиновое кольцо 22, расположенное в канавке щеки тихоходного вала 13.The satellites 2, 3 are mounted on the eccentric carrier 1 by means of rolling bearings 4, 5 and engage with the stationary central wheel 6. Disks 7, 8, 9 and the cheek of the low-speed shaft 13 are rigidly connected by tie rods 10. The eccentric carrier 1 is connected to the high-speed shaft 18 with double gears clutch 20. Rollers 16, 17 are located freely in the holes of the satellites 2, 3, disks 7, 8, 9 and the cheek of the low-speed shaft 13. The centering bearing 21 is installed in the cheek of the low-speed shaft 13 with a gap and rests on a rubber ring 22 located in the groove of the cheek low-speed shaft 13.

Сборка планетарной передачи осуществляется следующим образом.The planetary gear assembly is carried out as follows.

На эксцентриковое водило 1 сажается широкий сателлит 3 в сборе с его подшипником 5 и с установленными в его отверстиях роликами 16 и упорными кольцами стяжных стержней 12. С торцов широкого сателлита 3 располагаются диски 7, 8. Затем на эксцентриковое водило 1 сажаются центрирующий подшипник 21, узкие сателлиты 2 в сборе с их подшипниками 4 и с установленными в их отверстиях роликами 17 и упорными кольцами стяжных стержней 11. Стяжные стержни 10 запрессовываются в отверстия дисков 7, 8 и щеки тихоходного вала 13, после чего на них напрессовывается диск 9 с предварительно установленным на нем подшипником 15. Стяжные стержни 10 развальцовываются с торцов. На тихоходный вал, выполненный за одно целое со щекой 13, сажается подшипник 14. Собранный таким образом блок сателлитов 2, 3 осевым перемещением вводится в зацепление с установленным в корпусе передачи 23 неподвижным центральным колесом 6 и одновременно сажается внешними кольцами подшипника тихоходного вала 14 и подшипника диска 15 в посадочные гнезда корпуса передачи 23 и неподвижного центрального колеса 6, а внешним кольцом центрирующего подшипника 21 на резиновое кольцо 22, предварительно расположенное в канавке щеки тихоходного вала 13. Зубчатый стержень двойной зубчатой муфты 20 вводится в зацепление с зубчатым венцом эксцентрикового водила 1, затем быстроходный вал 18 с предварительно установленным на нем подшипником 19 вводится зубчатым венцом в зацепление с зубчатым стержнем двойной зубчатой муфты 20 и одновременно сажается внешним кольцом подшипника быстроходного вала 19 в посадочное гнездо диска 9.A wide satellite 3, assembled with its bearing 5 and with rollers 16 and thrust rings of tie rods 12 installed in its holes, is mounted on the eccentric carrier 1. Disks 7, 8 are located at the ends of the wide satellite 3. Then the centering bearing 21 is mounted on the eccentric carrier 1, narrow satellites 2 assembled with their bearings 4 and with rollers 17 installed in their holes and thrust rings of tie rods 11. Tie rods 10 are pressed into the holes of disks 7, 8 and the cheeks of the low-speed shaft 13, after which disk 9 with a pre-installed it has a bearing 15. The tie rods 10 are flared from the ends. A bearing 14 is mounted on the low-speed shaft, made integral with the cheek 13. The thus assembled block of satellites 2, 3 is brought into engagement with the stationary central wheel 6 installed in the gear housing 23 by axial movement and is simultaneously seated by the outer rings of the bearing of the low-speed shaft 14 and the bearing disk 15 into the mounting sockets of the transmission housing 23 and the stationary central wheel 6, and with the outer ring of the centering bearing 21 onto the rubber ring 22, previously located in the cheek groove of the low-speed shaft 13. The toothed rod of the double gear coupling 20 is engaged with the ring gear of the eccentric carrier 1, then the high-speed shaft 18 with a bearing 19 pre-installed on it is inserted by a gear ring into engagement with the toothed rod of the double gear coupling 20 and at the same time is seated by the outer ring of the bearing of the high-speed shaft 19 into the seat of the disk 9.

Передача работает следующим образом.The transfer works as follows.

Вращательное движение от быстроходного вала 18 и связанного с ним двойной зубчатой муфтой 20 эксцентрикового водила 1 передается сателлитам 2, 3, а от них через ролики 16, 17 дискам 7, 8, 9 и тихоходному валу 13. При этом самоустанавливаемость эксцентрикового водила 1, которое имеет возможность радиального и углового смещений за счет зазоров между зубьями двойной зубчатой муфты 20, ведет к снижению вызванной погрешностями изготовления передачи неравномерности распределения нагрузки между левым и правым узкими сателлитами 2, а также между широким сателлитом 3 и двумя узкими сателлитами 2. Ролики 16, 17 с бочкообразными поверхностями самоустанавливаются, благодаря чему нагрузка на каждый из них со стороны дисков 7, 8, 9 и щеки тихоходного вала 13 распределяется равномерно. Центробежные силы, действующие на два узких сателлита 2, уравновешиваются центробежной силой, действующей на широкий сателлит 3.The rotational motion from the high-speed shaft 18 and the eccentric carrier 1 connected to it by a double gear coupling 20 is transmitted to the satellites 2, 3, and from them through the rollers 16, 17 to the disks 7, 8, 9 and the low-speed shaft 13. In this case, the self-alignment of the eccentric carrier 1, which has the possibility of radial and angular displacement due to the gaps between the teeth of the double gear coupling 20, leading to a reduction in the uneven load distribution caused by manufacturing errors of the transmission between the left and right narrow satellites 2, as well as between the wide satellite 3 and two narrow satellites 2. Rollers 16, 17 with barrel-shaped surfaces are self-aligning, due to which the load on each of them from the disks 7, 8, 9 and the cheeks of the low-speed shaft 13 is distributed evenly. The centrifugal forces acting on two narrow satellites 2 are balanced by the centrifugal force acting on a wide satellite 3.

Нагрузочная способность планетарной передачи повышается за счет снижения неравномерности распределения нагрузок в зацеплениях сателлитов 2, 3 с неподвижным центральным колесом 6 и в сопряжениях роликов 16, 17 с поверхностями сателлитов 2, 3 и дисков 7, 8, 9.The load capacity of the planetary gear is increased by reducing the uneven distribution of loads in the engagements of the satellites 2, 3 with the fixed central wheel 6 and in the interfaces of the rollers 16, 17 with the surfaces of the satellites 2, 3 and disks 7, 8, 9.

Выполнение щеки тихоходного вала 13 с кольцевой канавкой на его внутренней цилиндрической поверхности, в которой располагается резиновое кольцо 22, и установка эксцентрикового водила 1 на центрирующий подшипник 21, опирающийся внешним кольцом на резиновое кольцо 22, ограничивает смещение блока сателлитов в радиальном направлении под действием силы тяжести, за счет чего снижается динамическая нагрузка на элементы передачи, особенно в момент ее пуска.Making the cheek of the low-speed shaft 13 with an annular groove on its inner cylindrical surface, in which the rubber ring 22 is located, and installing the eccentric carrier 1 on the centering bearing 21, supported by the outer ring on the rubber ring 22, limits the displacement of the satellite block in the radial direction under the influence of gravity , due to which the dynamic load on the transmission elements is reduced, especially at the time of its start-up.

Claims

1. Planetary gear containing an eccentric carrier, two narrow satellites and one wide satellite with external barrel-shaped teeth and holes, mounted on rolling bearings and located symmetrically relative to the plane perpendicular to the main axis of the transmission, a fixed central wheel with internal teeth, disks with holes, rigidly connected by tie rods to each other and to the cheek of the low-speed shaft, rollers installed freely, movably in the holes of the satellites, disks and cheek of the low-speed shaft, characterized in that the eccentric carrier is made with a double gear coupling connecting it to the high-speed shaft, and the rollers are barrel-shaped in places where they interface with satellites.

2. Planetary gear according to claim 1, characterized in that the cheek of the low-speed shaft is made with an annular groove on its inner cylindrical surface, in which a rubber ring is located, and the eccentric carrier is seated on a centering bearing, the outer ring resting on the rubber ring.