RU2059131C1 - Планетарный циклоидальный редуктор - Google Patents
Планетарный циклоидальный редуктор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2059131C1 RU2059131C1 RU93018248A RU93018248A RU2059131C1 RU 2059131 C1 RU2059131 C1 RU 2059131C1 RU 93018248 A RU93018248 A RU 93018248A RU 93018248 A RU93018248 A RU 93018248A RU 2059131 C1 RU2059131 C1 RU 2059131C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bearings
- barrel
- rollers
- satellites
- springs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Retarders (AREA)
Abstract
Использование: в качестве прецизионного общемашиностроительного привода промышленных роботов и манипуляторов, а также в составе электроприводов. Сущность изобретения: планетарный циклоидальный редуктор содержит корпус, входной и выходной валы, неподвижное и выходное центральные колеса, имеющие зубья в виде цевок, блок сателлитов. Цевки выполнены в виде консольных бочкообразных витых роликов-пружин, установленных через подшипники в центральных колесах. Преимущественно в качестве подшипников для установки роликов-пружин следует выбирать подшипники качения. Ролики-пружины установлены в центральных колесах так, что между ними и сателлитами сохраняется расчетный минимальный рабочий натяг. Рекомендуется выполнять сателлиты и ролики-пружины методом точного литья. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приборостроении, станкостроении, во всевозможных видах транспорта, в системах автоматического регулирования, в дистанционном и программном управлении процессами ядерной промышленности, в роботах и манипуляторах, в автоматике управляемых летательных объектов, космических аппаратов, в подводных лодках, торпедах без применения специальных средств шумоподавления, а также в электроприводах транспортных средств для исследования планет солнечной системы.
Известны планетарные циклоидальные передачи с внецентроидным эпи- и гипоциклоидальным зацеплением при разности чисел зубьев колес в единицу, обеспечивающих многопарность зацепления. Высокоэффективный циклоидальный привод на основе планетарных передач позволяет существенно снизить энергоемкость и повысить конкурентоспособность выпускаемых в нашей стране машин, станков, промышленных роботов и другого оборудования на мировом рынке [1]
Известен циклоидальный редуктор, в качестве профилей зубьев цевочных колес в котором приняты ролики (цевки). При сборке таких редукторов между роликами-цевками цевочных (солнечных) колес и зубьями сателлита образуются зазоры. При работе редуктора возникает угловой люфт, число зубьев, одновременно передающих нагрузку, получается значительно менее половины [2]
Известен планетарный циклоидальный редуктор, содержащий корпус, входной и выходной валы, неподвижно закрепленное в корпусе и установленное на выходном валу центральное колесо, имеющее зубья в виде цевок, установленный эксцентрично на входном валу через подшипники блок сателлитов с эпициклоидальными зубьями для зацеплении с цевками, из которых ближайший к выходному валу сателлит предназначен для зацепления с цевками центрального колеса выходного вала [3]
По своей технической сущности редуктор является наиболее близким к изобретению и принят за прототип. Однако и этот известный планетарный циклоидальный редуктор имеет тот недостаток, что в нем имеются зазоры между цевками центрального колеса и циклоидальными зубьями сателлитов. Это приводит к образованию люфта при работе редуктора, уменьшению числа зубьев, одновременно передающих нагрузку, уменьшению кинематической точности и несущей способности редуктора.
Известен циклоидальный редуктор, в качестве профилей зубьев цевочных колес в котором приняты ролики (цевки). При сборке таких редукторов между роликами-цевками цевочных (солнечных) колес и зубьями сателлита образуются зазоры. При работе редуктора возникает угловой люфт, число зубьев, одновременно передающих нагрузку, получается значительно менее половины [2]
Известен планетарный циклоидальный редуктор, содержащий корпус, входной и выходной валы, неподвижно закрепленное в корпусе и установленное на выходном валу центральное колесо, имеющее зубья в виде цевок, установленный эксцентрично на входном валу через подшипники блок сателлитов с эпициклоидальными зубьями для зацеплении с цевками, из которых ближайший к выходному валу сателлит предназначен для зацепления с цевками центрального колеса выходного вала [3]
По своей технической сущности редуктор является наиболее близким к изобретению и принят за прототип. Однако и этот известный планетарный циклоидальный редуктор имеет тот недостаток, что в нем имеются зазоры между цевками центрального колеса и циклоидальными зубьями сателлитов. Это приводит к образованию люфта при работе редуктора, уменьшению числа зубьев, одновременно передающих нагрузку, уменьшению кинематической точности и несущей способности редуктора.
Задачей изобретения является обеспечение беззазорности зацепления, повышение многопарности зацепления до 100% и, соответственно, увеличение надежности работы и кинематической точности, КПД и несущей способности редуктора, особенно при температурах, вибрационных и ударных нагрузках, в агрессивной и абразивной средах.
Новизна изобретения состоит в том, что силовой узел включает пружинные компенсаторы в виде бочкообразных витых роликов-пружин, установленных на подшипниках.
Одновременно бочкообразные витые ролики-пружины за счет многопарности в зацеплении (до ≈ 100%) позволяют увеличить передаваемые редукторов моменты и усилия. В результате возросла нагрузочная способность, надежность и долговечность планетарного циклоидального редуктора при снижении веса и габаритов его примерно в 1,5 раза. Химоэлектрополирование зацепления бочкообразных витых роликов-пружин и сателлитов, помимо технологичности, снижает трение, увеличивает коррозионную стойкость зацепления и КПД привода. На основе опыта ряда НИИ (ЭНИМС, ВНИИПП и др.) в качестве материала для зацепления бочкообразных пружин и сателлитов можно рекомендовать стали ШХ15 (ШХ9).
Проведенные исследования показали, что остальные силовые элементы планетарного циклоидального редуктора: эксцентриковый вал, корпусные детали и узлы, особенно на стадии освоения, могут быть выполнены из термообработанного высокопрочного алюминиевого сплава В95Т (Д16Т).
В изобретении многопарность зацепления между всей зубчатой поверхностью сателлитов и бочкообразными витыми роликами-пружинами обеспечивается не только за счет самих пружин, но и за счет консольного характера зацепления пружин в подшипниках с расчетным предварительным их натягом в зацеплении. При работе редуктора многопарность зацепления реализуется обкатыванием бочкообразных витых роликов-пружин по эпициклоидальным поверхностям сателлитов.
Это достигается вращением указанных роликов-пружин в подшипниках, чем снимается трение скольженния в зацеплении и заменяется трением качения в подшипниках.
Поставленная задача достигается тем, что в планетарном цевочном циклоидальном редукторе, содержащем корпус, крышку, входной и выходной валы, неподвижное центральное колесо, блок циклоидальных сателлитов, установленный на входном валу на подшипниках и эксцентрично расположенный внутри центрального колеса, причем эпициклоидальные зубья сателлитов зацепляются с зубьями центральных колес, пальцы, запрессованные во фланцы выходного вала (подвижного центрального колеса) и свободно надетые на них ролики, входящие в зацепление с сателлитом блока сателлитов, ролики (цевки) центральных колес выполнены в виде бочкообразных витых роликов-пружин, консольно закрепленных в подшипниках качения и находящихся в постоянном зацеплении с сателлитами с расчетным предварительным натягом, чем обеспечивается качения роликов-пружин по сателлитам без проскальзывания; причем максимальный радиус бочкообразных витых роликов-пружин принят равным половине минимального радиуса кривизны теоретического профиля эпициклоидального зуба сателлита.
На фиг. 1 изображен планетарный циклоидальный редуктор, продольный разрез; на фиг. 2 сателлит с основными параметрами; на фиг. 3 бочкообразный витой ролик-пружина с подшипником.
Планетарный циклоидальный редуктор содержит корпус 1, крышку 2, неподвижно закрепленное в корпусе центральное колесо с зубьями-цевками, выполненными в виде бочкообразных витых роликов-пружин 3, установленных в подшипниках качения 4, закрепленных в корпусе; соответственно бочкообразные витые ролики-пружины 5 расположены в подшипниках 6, последние закреплены на центральном колесе, установленном на выходном валу 7 на подшипнике 8. Входной эксцентриковый вал 9 установлен на подшипниках 10, 11, 12. Корпус редуктора соединен с крышкой шпильками.
Максимальный радиус бочкообразного витого ролика-пружины (фиг. 3) Rб.рол равен половине минимального радиуса кривизны выпуклого участка теоретического профиля (фиг. 2) эпициклоидальных зубьев блока сателлитов 13 и 14. Последнее вытекает из исследования приведенного радиуса кривизны сопряженных профилей зубьев колес на минимум.
Проведенные исследования-расчеты по формуле Герца указывают на минимальные контактные напряжения в зацеплении σн при Rб.рол= максимальный радиус бочкообразной поверхности ролика-пружины.
σн= 0,418 , где Епр приведенный модуль упругости зубьев-сателлитов;
Fп нормальная нагрузка в зацеплении;
В ширина сателлита в зацеплении;
ρтмин минимальный радиус кривизны теоретического профиля эпициклоидальных зубьев сателлитов.
Fп нормальная нагрузка в зацеплении;
В ширина сателлита в зацеплении;
ρтмин минимальный радиус кривизны теоретического профиля эпициклоидальных зубьев сателлитов.
Планетарный циклоидальный редуктор работает следующим образом.
При вращении входного вала 9 сателлиты 13 и 14, установленные на подшипниках 11, обкатываются по витым роликам-пружинам 3 центрального неподвижного колеса (выполненного с корпусом 1) и по роликам-пружинам 5 центрального подвижного колеса (выходного вала 7) и передают движение выходному валу.
Указанное обкатывание достигается тем, что часть входного вала 9, взаимодействующая через подшипники 11 с сателлитами 13 и 14, выполнена с эксцентриситетом e.
Выполнение цевок центральных колес в виде бочкообразных витых роликов-пружин на подшипниках позволяет выполнить сборку зацеплений циклоидального редуктора с расчетным минимальным натягом, компенсирующим погрешности изготовления и монтажные зазоры за счет податливости пружин, что значительно увеличивает число пар зубьев (практически до 100%), передающих одновременно нагрузку, и обеспечивает беззазорность зацепления, повышает надежность, плавность, кинематическую точность, несущую способность редуктора. Бочкообразные витые ролики-пружины выполняют также роль компенсаторов и демпфируют ударные, вибрационные, температурные и фрикционные нагрузки, возникающие при эксплуатации редуктора в экстремальных условиях. Высокая технологичность изготовления бочкообразных витых роликов-пружин повышает эффективность предлагаемой конструкции редуктора и ее экономичность.
Передаточное отношение i редуктора (по модулю) определяется зависимостью
i где Z13 число зубьев сателлита 13;
Z14 число зубьев сателлита 14;
Z3 число бочкообразных витых роликов-пружин неподвижного центрального колеса;
Z5 число бочкообразных витых роликов-пружин подвижного центрального колеса (выходного вала).
i где Z13 число зубьев сателлита 13;
Z14 число зубьев сателлита 14;
Z3 число бочкообразных витых роликов-пружин неподвижного центрального колеса;
Z5 число бочкообразных витых роликов-пружин подвижного центрального колеса (выходного вала).
Испытания образца опытного редуктора показали, что многопарность в зацеплении составила ≈ 100% а замена трения скольжения на трение качения повысила его кинематическую точность до 4 угл.сек. КПД редуктора до 0,95, и ресурс работы составил 70000 часов.
Остальные параметры привода (ЭД с редуктором) составляют:
скорость вращения на входном валу ≈3000 об/мин;
скорость вращения на выходе 30 об/мин при передаточном отношении редуктора i 100;
крутящий момент на выходе ≈ 300 Нм ( ≈ 30 кгм);
корректированный уровень звуковой мощности ≈ 63 дБл.
скорость вращения на входном валу ≈3000 об/мин;
скорость вращения на выходе 30 об/мин при передаточном отношении редуктора i 100;
крутящий момент на выходе ≈ 300 Нм ( ≈ 30 кгм);
корректированный уровень звуковой мощности ≈ 63 дБл.
Особенностью конструкции является то, что "чистое" качение, обкатывание бочкообразных витых роликов-пружин по сателлитам (без проскальзывания) обеспечивается рядом мероприятий. Во-первых, жесткое, неподвижное соединение ролика-пружины с внутренним кольцом подшипника; возможна конструкция с неподвижной посадкой роликов-пружин и на наружное кольцо подшипника.
Во-вторых, ролики-пружины во внутреннем (наружном) кольце подшипника жестко зафиксированы от продольного их перемещения запорным кольцом.
В-третьих, подшипники могут быть как шариковые, так и роликовые, т.е. любые, в зависимости от условий работы редуктора; сами подшипники (их наружные кольца) крепятся в центральных колесах по неподвижной посадке, т.е. ролик-пружина работает как балка с одним защемленным концом.
Основным для "чистого" обкатывания служит и то, что эксцентриситет e, обеспечивающий это обкатывание, является замыкающим звеном в расчете и при изготовлении, особенно при начальном производстве редукторов. Для приборных редукторов с мощностью до 1 кВт можно рекомендовать эксцентриситет в пределах e ≈ 0,8-1,5 мм, т.е. рассчитывается применительно к данной конструкции ПЦР.
Для широкого внедрения ПЦР в приводы общепромышленного назначения, в роботехнику, в учебно-лабораторные, научные исследования, изготовление металлических (для учебно-исследовательских целей пластмассовых) бочкообразных витых роликов-пружин и сателлитов целесообразно выполнить методом точного литья.
При практическом отсутствии станочного оборудования для шлифования эпициклоидальных сателлитов, при существенном упрощении технологии производства и эксплуатации указанный метод точного литья дает значительный экономический эффект.
Под упомянутым методом точного литья подразумеваются: литье в оболочковые формы, литье по выплавляемым моделям и другие виды литья с последующей доводкой химоэлектрополированием и т.п.
При проектировании и производстве низкоскоростных силовых редукторов конструктивно и технологически проще витые ролики-пружины изготовлять цилиндрическими. В этих случаях, видимо, целесообразно ставить периферийные кольцевые ограничители от значительных радиальных деформаций роликов-пружин на вылете.
Claims (4)
1. ПЛАНЕТАРНЫЙ ЦИКЛОИДАЛЬНЫЙ РЕДУКТОР, содержащий корпус, крышку, входной и выходной валы, неподвижно закрепленные в корпусе и связанные с выходным валом центральные колеса, имеющие зубья в виде цевок, установленный эксцентрично на входном валу на подшипниках блок сателлитов с эпициклоидальными зубьями для зацепления с цевками, из которых ближайший к выходному валу сателлит предназначен для зацепления с цевками выходного центрального колеса, отличающийся тем, что цевки выполнены в виде консольных бочкообразных витых роликов-пружин, установленных через подшипники в центральных колесах.
2. Редуктор по п. 1, отличающийся тем, что бочкообразные витые ролики-пружины установлены через подшипники в центральных колесах так, что между бочкообразными витыми роликами-пружинами и эпициклоидальной поверхностью сателлитов постоянно сохраняется расчетный минимальный рабочий натяг.
3. Редуктор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве подшипников для установки бочкообразных витых роликов-пружин в центральные колеса выбраны подшипники качения.
4. Редуктор по п. 1 3, отличающийся тем, что сателлиты и бочкообразные витые ролики-пружины выполнены методом точного литья.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93018248A RU2059131C1 (ru) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | Планетарный циклоидальный редуктор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93018248A RU2059131C1 (ru) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | Планетарный циклоидальный редуктор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93018248A RU93018248A (ru) | 1995-11-27 |
RU2059131C1 true RU2059131C1 (ru) | 1996-04-27 |
Family
ID=20139982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93018248A RU2059131C1 (ru) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | Планетарный циклоидальный редуктор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2059131C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100348890C (zh) * | 2005-12-23 | 2007-11-14 | 重庆大学 | 双圆盘摆线轮行星传动装置 |
RU2506685C2 (ru) * | 2011-06-16 | 2014-02-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Преобразователь энергии на базе планетарного циклоидального редуктора - пэ пцр |
-
1993
- 1993-04-07 RU RU93018248A patent/RU2059131C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Шанников В.М. Планетарные редукторы с внецентроидным зацеплением. М-Л.: Машгиз, 1948, с.124-126. 2. Патент США N 4282777, кл. F 16H 1/32, 1981. 3. Проспект планетарно-целевого редуктора с циклоидным зацеплением. Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР, Минск, 1988. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100348890C (zh) * | 2005-12-23 | 2007-11-14 | 重庆大学 | 双圆盘摆线轮行星传动装置 |
RU2506685C2 (ru) * | 2011-06-16 | 2014-02-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Преобразователь энергии на базе планетарного циклоидального редуктора - пэ пцр |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0207206B1 (en) | Gearless differential speed reducer | |
EP1918612A1 (en) | Planetary device for conversion between rotary motion and linear motion | |
JPH0756324B2 (ja) | 円錐転がり等歯厚傘歯車装置及び同装置の加工方法 | |
CN108843746B (zh) | 一种用于机械人的精密减速器 | |
Penčić et al. | Development of the Low Backlash Planetary Gearbox for Humanoid Robots. | |
EP1047887B1 (en) | Free standing teeth (fst) gear reducer | |
CN113404819A (zh) | 一种可调隙斜齿轮减速器 | |
RU2059131C1 (ru) | Планетарный циклоидальный редуктор | |
US11473653B2 (en) | Fixed ratio traction or friction drive | |
EA016184B1 (ru) | Двухступенчатый планетарно-цевочный редуктор | |
RU2123627C1 (ru) | Редуктор с циклоидальным зацеплением | |
HARACHOVA et al. | Possibilities of use and characteristics of high-precision transmissions in machinery | |
RU2733447C1 (ru) | Двухступенчатый циклоидальный редуктор | |
RU2506685C2 (ru) | Преобразователь энергии на базе планетарного циклоидального редуктора - пэ пцр | |
CN111868412A (zh) | 行星齿轮箱以及相关的机器人关节和机器人 | |
KR100242207B1 (ko) | 내접식 유성치차 감속기 | |
RU2153613C1 (ru) | Планетарный циклоидальный редуктор | |
RU2244181C2 (ru) | Планетарный редуктор с внутренним зацеплением | |
Varadharajan et al. | Unconventional Gear Profiles in Planetary Gearboxes | |
CN106838266B (zh) | 轴承减速机保持架 | |
CN101349322B (zh) | 小倾角传动齿轮箱 | |
Stocco | The orbitless drive | |
RU2726245C1 (ru) | Планетарный редуктор | |
KR930008554B1 (ko) | 고비율 감속장치 | |
WO2021115119A1 (en) | A gear transmission device |