RU2122668C1 - Planetary reduction gear - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering; drives of machines and power mechanisms with high gear ratio. SUBSTANCE: crown gears arranged in two parallel planes are corrected to pitch circle and differ in one tooth. Two rim planet pinions are brought into engagement with crown gears. Sun gear is put into meshing only with rims of planet pinions located in plane of one of crown gears. Rims of planet pinions have equal number of similar-type teeth displaced in pitch circle relative to each other through value multiple of tooth pitch-to-planet pinion number ratio. EFFECT: simplified design of planetary reduction gear, provision of high gear ratio at high loading capacity and efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкции планетарных зубчатых редукторов и может быть использовано в приводах машин и механизмов для обеспечения больших передаточных чисел при высоком КПД и надежности. The invention relates to mechanical engineering, namely to the design of planetary gear reducers and can be used in drives of machines and mechanisms to provide large gear ratios with high efficiency and reliability.

Известен планетарный редуктор, встроенный в барабан грузовой лебедки, который содержит расположенные в двух параллельных плоскостях подвижную и неподвижную коронные шестерни, входящие в зацепление с соответствующими шестернями блоков двухвенцовых сателлитов, которые к тому же находятся в постоянном сцеплении с двумя приводными шестернями, смонтированными в водиле с возможностью раздельного подсоединения каждой шестерни к валу двигателя при посредстве муфты сцепления [1]. Known planetary gearbox built into the drum of a cargo winch, which contains located in two parallel planes, movable and fixed crown gears, engaged with the corresponding gears of the two-gear satellite blocks, which are also in constant engagement with two drive gears mounted in the carrier with the possibility of separately connecting each gear to the motor shaft by means of a clutch [1].

К недостаткам известного редуктора относятся сложная кинематическая схема двухскоростного привода и блоков сателлитов, имеющих венцы различного диаметра с различным количеством зубьев, и невозможность получения большого передаточного отношения при большой нагрузочной способности, для которой требуется увеличение количества сателлитов и, следовательно, увеличение разности количества зубьев между выходными коронными шестернями, что в свою очередь ведет к уменьшению передаточного отношения. The disadvantages of the known gearbox include the complex kinematic scheme of a two-speed drive and satellite blocks having crowns of various diameters with different numbers of teeth, and the inability to obtain a large gear ratio with a large load capacity, which requires an increase in the number of satellites and, therefore, an increase in the difference in the number of teeth between the output crown gears, which in turn leads to a reduction in gear ratio.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому техническому решению является зубчатый редуктор, содержащий солнечную шестерню, соединенную с ведущим валом и расположенную соосно в центре неподвижного и подвижного коронного зубчатого колеса, связанного с ведомым валом. Подвижное и неподвижное зубчатые колеса имеют одинаковый диаметр делительной окружности, но число их зубьев различается по меньшей мере на единицу. Между солнечной шестерней и коронными колесами размещена по меньшей мере одна свободная планетарная шестерня с двумя диаметрально расположенными опорными сателлитами [2]. Closest to the technical nature of the claimed technical solution is a gear reducer containing a sun gear connected to the drive shaft and located coaxially in the center of the stationary and movable crown gear associated with the driven shaft. The movable and fixed gears have the same pitch circle diameter, but the number of their teeth varies by at least one. Between the sun gear and the crown wheels there is at least one free planetary gear with two diametrically located supporting satellites [2].

Однако такой редуктор при большом передаточном отношении имеет малую передаваемую мощность и мелкий модуль зубьев, так как число свободных планетарных шестерен, входящих в зацепление с обоими коронными колесами, должно быть равно разнице числа их зубьев, что ограничивает передаваемую мощность, быстроходность и затрудняет балансировку вращающихся частей. However, such a gearbox with a high gear ratio has a small transmitted power and a small tooth modulus, since the number of free planetary gears engaged with both crown wheels should be equal to the difference in the number of their teeth, which limits the transmitted power, speed and makes it difficult to balance the rotating parts .

Технической задачей изобретения является устранение вышеуказанных противоречий, т. е. упрощение конструкции планетарного редуктора и обеспечение большого передаточного отношения при высокой нагрузочной способности и КПД. An object of the invention is to eliminate the above contradictions, i.e., to simplify the design of the planetary gearbox and provide a large gear ratio with high load capacity and efficiency.

Для решения поставленной технической задачи предлагается планетарный редуктор с минимальной разницей зубьев между двумя коронными шестернями, расположенными в двух параллельных плоскостях и откоррегированных до одинаковых начальных окружностей, что позволяет использовать принципиально неограниченное количество двухвенцовых сателлитов одинакового диаметра с одинаковым количеством однотипных зубьев, которые смещены по начальным окружностям параллельных венцов сателлитов относительно друг друга на величину, кратную отношению шага зубьев к количеству сателлитов, симметрично размещенных на осях между крышкой и корпусом водила, снабженного, как и солнечная шестерня привода несмещенных венцов сателлитов, своим посадочным отверстием приводного вала. To solve the technical problem, we propose a planetary gearbox with a minimum tooth difference between two ring gears located in two parallel planes and adjusted to the same initial circles, which allows you to use a fundamentally unlimited number of two-crown satellites of the same diameter with the same number of teeth of the same type, which are shifted along the initial circles satellites parallel crowns relative to each other by a multiple of the ratio and teeth to the number of satellites, symmetrically placed on the axes between the lid and the body of the carrier, provided with, as the sun gear drive unbiased rims of satellites, their planting hole of the drive shaft.

Для пояснения сущности изобретения приведена фиг. 1 на которой показан продольный разрез редуктора, и фиг. 2, на которой показан поперечный разрез редуктора и частичный вид его торцевой части. To clarify the invention, FIG. 1 which shows a longitudinal section of the gearbox, and FIG. 2, which shows a transverse section of the gearbox and a partial view of its end part.

Планетарный редуктор содержит расположенные в двух параллельных плоскостях подвижную 1 и неподвижную 2 коронные шестерни с крепежными отверстиями 3 для соединения с соответствующими частями силовых механизмов. Внутреннее зубчатое зацепления коронных шестерен 1 и 2 совмещено с наружным зубчатым зацеплением четырех двухвенцовых сателлитов 4, 5, 6 и 7, смонтированных на параллельных осях 8 со стопорными кольцами 9 концентрично приводной солнечной шестерне 10, которая входит в зацепление только с венцами сателлитов, взаимодействующих лишь с подвижной коронной шестерней 1. Эта шестерня 1 имеет зубьев на один больше, чем неподвижная коронная шестерня 2, а диаметр ее начальной окружности при изготовлении откорректирован на полмодуля меньше типовой величины, тогда как у неподвижной шестерни 2 диаметр начальной окружности имеет положительную коррекцию такой же величины, поэтому результирующие начальные окружности обеих шестерен совпадают. Однако зубья этих шестерен 1 и 2 оказываются смещенными по периметру относительно друг друга, поэтому и зубья венцов сателлитов 4 - 7, входящие в зацепление с неподвижной коронной шестерней 2 имеют соответствующее смещение относительно зубчатых венцов этих же сателлитов, входящих в зацепление с подвижной коронной шестерней 1, хотя количество зубьев, их модуль и начальные окружности всех венцов сателлитов 4 - 7 - одинаковые. The planetary gearbox contains located in two parallel planes movable 1 and fixed 2 ring gears with mounting holes 3 for connection with the corresponding parts of the power mechanisms. The internal gearing of the crown gears 1 and 2 is combined with the external gearing of four twin-crowned satellites 4, 5, 6 and 7 mounted on parallel axes 8 with retaining rings 9 of a concentric drive sun gear 10, which engages only with the gears of the satellites, interacting only with a movable ring gear 1. This gear 1 has one more tooth than the fixed ring gear 2, and the diameter of its initial circumference during manufacturing is adjusted by half a module less than the typical values s, whereas for a fixed gear 2, the diameter of the initial circle has a positive correction of the same magnitude, therefore, the resulting initial circles of both gears coincide. However, the teeth of these gears 1 and 2 are displaced along the perimeter relative to each other, therefore, the teeth of the gears of the satellites 4 - 7, which mesh with the stationary crown gear 2, have a corresponding offset relative to the gears of the gears of the same satellites, gearing with the movable crown gear 1 , although the number of teeth, their modulus and initial circumferences of all satellite crowns 4 - 7 are the same.

Для свободного обкатывания всех зубчатых зацеплений редуктора необходимо, чтобы зубья у двухвенцовых сателлитов были смещены по своей окружности начальной относительно друг друга на величину кратную отношению шага зубьев к количеству сателлитов. Если, например, сателлит 4 не имеет смещения венцов и выполнен как единая шестерня, то венцы составного сателлита 5 должны иметь смещение на четверть шага, которое фиксируется сквозными штифтами 11. Аналогичным образом венцы сателлита 6 имеют сдвиг на полшага, а венцы сателлита 7 - на три четверти шага. Все сателлиты размещены между торцевой частью корпуса водила 12 и его крышкой 13 с технологическим зазором, который обеспечивается стойками 14 с крепежными элементами 15 и проточками в торцах самих коронных шестерен 1 и 2, куда устанавливаются торцевые части водила 12, 13. В корпусе водила 12 имеется втулка 16 с посадочным отверстием приводного вала, которое идентично посадочному отверстию в центре солнечной шестерни 10, расположенной на противоположной стороне водила 12 с возможностью свободного вращения относительно его крышки 13. For the free running in of all gears of the gearbox, it is necessary that the teeth of the two-crown satellites are shifted around their initial circumference relative to each other by an amount multiple of the ratio of the tooth pitch to the number of satellites. If, for example, satellite 4 does not have a shift of the crowns and is designed as a single gear, then the crowns of the composite satellite 5 should have a quarter-step shift, which is fixed by the through pins 11. Similarly, the crowns of the satellite 6 have a half-step shift, and the crowns of the satellite 7 are shifted by three quarters of a step. All satellites are placed between the end part of the carrier 12 and its cover 13 with a technological gap, which is provided by struts 14 with fasteners 15 and grooves in the ends of the ring gears 1 and 2, where the end parts of the carrier 12, 13 are installed. a sleeve 16 with a landing hole of the drive shaft, which is identical to the landing hole in the center of the sun gear 10, located on the opposite side of the carrier 12 with the possibility of free rotation relative to its cover 13.

Работает предлагаемый редуктор следующим образом. Вращающий момент высокооборотного привода, например электродвигателя, передается через приводной вал (на чертеже не показан) солнечной шестерне 10, которая вращает верхнюю часть сплошного сателлита 4 и верхние венцы сателлитов 5, 6 и 7, что обусловливает обкатывание сателлитов по внутреннему зубчатому зацеплению подвижной коронной шестерни 1 и синхронное обкатывание нижних смещенных венцов сателлитов по неподвижной коронной шестерне 2. Поскольку оси сателлитов 4 - 7 установлены в торцах водила 12, 13, оно тоже начинает вращаться, но гораздо медленнее солнечной шестерни 10 с передаточным отношением
i_C= 1 + Z₂/Z₀,
где
Z₂ = количество зубьев неподвижной коронной шестерни 2;
Z₀= количество зубьев солнечной шестерни
В тоже время обкатывание сателлитов 4 - 7 с одинаковым количеством зубьев по двум коронным шестерням 1, 2 с различным количеством зубьев будет сопровождаться поворотом коронных шестерен относительно друг друга с передаточным отношением
i_B = 1/(1-Z₁/Z₂),
здесь
Z₁ = Z ₂+ 1 - количество зубьев подвижной коронной шестерни 1.The proposed gearbox operates as follows. The torque of a high-speed drive, for example an electric motor, is transmitted through the drive shaft (not shown) to the sun gear 10, which rotates the upper part of the solid satellite 4 and the upper rims of the satellites 5, 6 and 7, which causes the satellites to roll around the internal gearing of the movable crown gear 1 and synchronous rolling of the lower displaced crowns of the satellites on the stationary crown gear 2. Since the axes of the satellites 4 - 7 are installed at the ends of the carrier 12, 13, it also starts to rotate, but much honey shorter than the sun gear 10 with gear ratio
i _C = 1 + Z ₂ / Z ₀ ,
Where
Z ₂ = number of teeth of the stationary crown gear 2;
Z ₀ = number of teeth of the sun gear
At the same time, rolling in satellites 4 - 7 with the same number of teeth on two ring gears 1, 2 with a different number of teeth will be accompanied by a rotation of the ring gears relative to each other with a gear ratio
i _B = 1 / (1-Z ₁ / Z ₂ ),
here
Z ₁ = Z ₂ + 1 - the number of teeth of the movable crown gear 1.

Поэтому передаточное отношение от водила к коронной шестерне 1 будет равным
i_B = -Z₂,
а общее передаточное отношение от солнечной шестерни 10 к коронной шестерне 1 составит довольно большую величину
i₀ = i_C•i_B = Z₂ + Z $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{2}}$ /Z₀,
которая не зависит от количества зубьев сателлитов, но очень чувствительна к количеству зубьев коронных шестерен. Однако от количества зубьев сателлитов, находящихся в зацеплении с зубьями коронных шестерен, напрямую зависит выходной момент силовой нагрузки редуктора, так как к ним приложены большие тангенциальные усилия среза. Тогда как радиальные усилия противоположных сателлитов 4 - 7 компенсируют друг друга через солнечную шестерню 10, которая испытывает в основном усилия сжатия, пропорциональные выходному моменту нагрузки, а не сам выходной момент, как в замкнутых редукторах, что резко уменьшает реактивную мощность и потери и предлагаемом редукторе. Кроме того, наличие низкооборотного привода со стороны водила 12 со вторым значением передаточного отношения i_B значительно расширяет функциональные возможности редуктора без применения сложного механизма подключения второй солнечной шестерни, как у прототипа.Therefore, the gear ratio from the carrier to the ring gear 1 will be equal
i _B = -Z ₂ ,
and the total gear ratio from the sun gear 10 to the ring gear 1 will be quite large
i ₀ = i _C • i _B = Z ₂ + Z $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{2}}$ / Z ₀ ,
which does not depend on the number of teeth of the satellites, but is very sensitive to the number of teeth of the ring gears. However, the output torque of the gearbox’s power load directly depends on the number of satellite teeth engaged with the teeth of the ring gears, since large tangential shear forces are applied to them. Whereas the radial forces of the opposing satellites 4-7 cancel each other out through the sun gear 10, which experiences mainly compression forces proportional to the output torque of the load, and not the output torque itself, as in closed gearboxes, which dramatically reduces the reactive power and losses of the proposed gearbox . In addition, the presence of a low-speed drive from the side of carrier 12 with a second gear ratio i _B significantly expands the functionality of the gearbox without the use of a complex mechanism for connecting a second sun gear, as in the prototype.

Высокие технико-экономические показатели предлагаемого редуктора подтверждаются испытаниями опытного образца, изготовленного с посадочными размерами и габаритами волнового редуктора ВАЗ С 40-80 производства ПТО АвтоВАЗ г.Тольятти, который кроме типовой редукции 80 имел повышенную редукцию более 300 и при равном выходном моменте нагрузки имел более крупный модуль зубьев и высокую быстроходность до 5000 об/мин, а следовательно, и более высокую удельную мощность и надежность. Поскольку волновые редукторы обладают очень высокими показателями, хотя и работают на ином принципе, то производство даже аналогичных по характеристикам дешевых планетарных редукторов вышерассмотренного типа, которые не требуют уникальной оснастки и технологий, безусловно позволит широко использовать их в машиностроении и освоить их изготовление на стандартном оборудовании. The high technical and economic performance of the proposed gearbox is confirmed by testing a prototype manufactured with the landing dimensions and dimensions of the VAZ C 40-80 wave gearbox manufactured by the AvtoVAZ PTO in Togliatti, which, in addition to the standard gearbox 80, had an increased gearbox of more than 300 and had an equal output torque large tooth modulus and high speed up to 5000 rpm, and therefore higher specific power and reliability. Since wave gearboxes have very high performance, although they work on a different principle, the production of even similar cheap planetary gearboxes of the type considered above, which do not require unique equipment and technologies, will undoubtedly make it possible to widely use them in mechanical engineering and master their manufacture on standard equipment.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 226817, кл. B 66 D 1/22, 1969.Sources of information
1. Copyright certificate of the USSR N 226817, cl. B 66 D 1/22, 1969.

2. Патент EP 0338369 A2, кл.F 16 H 1/28, 25.10.89. 2. Patent EP 0338369 A2, class F 16 H 1/28, 10.25.89.

Claims (1)

Планетарный редуктор, содержащий расположенные в двух параллельных плоскостях подвижную и неподвижную коронные шестерни, откоррегированные до одинаковых начальных окружностей, имеющие разницу в один зуб и входящие в зацепление с соответствующими зубьями двухвенцовых сателлитов, установленных на параллельных осях водила концентрично с приводной солнечной шестерней, отличающийся тем, что венцы сателлитов имеют одинаковое количество однотипных зубьев, смещенных по своей начальной окружности относительно друг друга на величину, кратную отношению шага зубьев к количеству сателлитов, симметрично размещенных между крышкой и корпусом водила, снабженного посадочным отверстием приводного вала, как у приводной солнечной шестерни, которая входит в зацепление лишь с венцами сателлитов, расположенных в плоскости одной из коронных шестерен. A planetary gearbox containing movable and fixed crown gears located in two parallel planes, aligned to the same initial circles, having a difference of one tooth and engaged with the corresponding teeth of two-crown satellites mounted on parallel axes drove concentrically with the drive sun gear, characterized in that that the satellites crowns have the same number of teeth of the same type, displaced in their initial circumference relative to each other by an amount multiple the ratio of the pitch of the teeth to the number of satellites symmetrically placed between the cover and the body of the carrier, equipped with a landing hole of the drive shaft, like a drive sun gear, which only engages with the crowns of the satellites located in the plane of one of the ring gears.

Images