Планетарный циклоидальный редуктор с внецентроидным зацеплением
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в качестве привода трубопроводной арматуры, например, для корабельного кингстона при повороте его запорного элемента, например шаровой пробки, на определенный угол, а также в других отраслях промышленности, где требуется увеличение крутящего момента. Сущность полезной модели заключается в том, что в планетарном циклоидальном редукторе с внецентроидным зацеплением, содержащем корпус, входной вал (ВхВ) с подшипниками и двумя эксцентриковыми шейками, на которых установлены сателлиты с зубцами, например, в виде эквидистанты замкнутой системы кривых, в основу которых положена эпициклоида, выходной вал (ВыхВ) с водилом и подшипниками, при этом нижний хвостовик ВыхВ установлен в подшипнике водила, а также систему цевок, установленных на осях и взаимодействующих с выступами и впадинами сателлитов, кроме того, в сателлитах и водиле ВыхВ выполнены отверстия для пальцев, взаимодействующих с упомянутыми сателлитами и водилом, корпус выполнен составным, например, четырехсекционным, ВхВ выполнен также составным, при этом хвостовик его верхней части установлен в подшипнике нижней части, между сателлитами на нижней части ВхВ в подшипнике установлено водило, взаимодействующее с нижней частью ВхВ, например, посредством шпоночного соединения, при этом пальцы верхнего сателлита взаимодействуют с водилом ВхВ, а пальцы нижнего сателлита - с водилом ВыхВ, кроме того, в состав введена вторая система цевок, причем цевки каждой системы установлены в полостях секций корпуса и взаимодействуют с выступами и впадинами каждого сателлита отдельно, а оси цевок выполнены в виде шпилек с резьбовыми концами, одновременно скрепляющих секции корпуса. Кроме того, в вариантах исполнения пальцы могут быть установлены в отверстиях сателлитов через втулки, на смежных торцах секций корпуса могут быть выполнены выступы или обнизки, образующие замковые соединения при сборке корпуса, а между выступами и обнизками секций корпуса могут быть установлены прокладки, например из резины ИРП. Технический результат заключается в повышении крутящего момента на выходе редуктора без увеличения габаритов сателлитов и цевок посредством применения двух и более передач, с обеспечением возможности сборки путем использования составного корпуса, например из четырех секций и составного входного вала, а также введением дополнительной системы цевок, промежуточного водила и применением в качестве осей цевок шпилек, одновременно скрепляющих секции корпуса.
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в качестве привода трубопроводной арматуры, например, для корабельного кингстона при повороте его запорного элемента, например шаровой пробки, на определенный угол, а также в других отраслях промышленности, где требуется увеличение крутящего момента.
Кингстон - клапан в подводной части судна, открывающий доступ забортной воде; назван по имени изобретателя, английского инженера Джона Кингстона (1786-1847). Свободная энциклопедия Википедия.
В корабельной (судовой) системе трубопроводов при транспортировании различных жидкостей, например, забортной воды, для управления потоком применяются кингстоны (краны, клапаны) с шаровой пробкой с центральным проходным отверстием, которая при повороте на угол 90° открывает или перекрывает поток. В качестве привода применяются электромеханические приводы с использованием электродвигателей и редукторов или ручные приводы с использованием только редукторов.
Наиболее оптимальным видом редукторов для описанных целей являются планетарные циклоидальные редукторы с внецентроидным эпи- и гипоциклоидальным зацеплением, в которых используются эксцентрично установленные на валу сателлиты с зубцами, например, в виде эквидистанты замкнутой системы кривых, в основу которых положена эпициклоида или гипоциклоида, и система цевок, контактирующих при повороте с выступами и впадинами сателлитов, при этом вращение выступов и впадин сателлитов по эксцентрической траектории и поочередное взаимодействие их с цевками создает редукцию в зависимости от размеров сателлитов количества выступов и соответственно впадин, диаметра цевок и т.д. Подобные редукторы при использовании одноступенчатых и многоступенчатых передач обеспечивают большие передаточные отношения i=20÷60 и более при компактности и относительно небольших габаритах.
За прототип принят редуктор с двумя сателлитами, описанный в работе Шанников В.М. «Планетарные редукторы с внецентроидным зацеплением» М-Л.; Машгиз, 1948 г., стр. 57-60, рис 51.
Устройство - прототип содержит кожух (корпус
, ) -название в заявляемом редукторе), ведущий вал (входной вал) с роликовыми опорами (подшипниками) и двумя эксцентриками (эксцентриковыми шейками), на которых установлены сателлиты с зубцами, например, в виде эквидистанты замкнутой системы кривых, в основу которых положена эпициклоида, ведомый вал (выходной вал) с выступами и втулку с двумя выемками (водилом) и подшипниками, при этом нижний хвостовик ведущего вала установлен в подшипнике втулки, а также систему цевок, установленных на осях и взаимодействующих с сателлитами, кроме того, в сателлитах и втулке ведомого вала выполнены отверстия для стержней (пальцев), взаимодействующих с упомянутыми сателлитами и втулкой ведомого вала, при этом подразумевается наличие привода ведущего вала (на чертеже не показан и в описании не упомянут).
Недостатком известного устройства является не возможность повышения крутящего момента (передаточного числа) с сохранением мощности и величины крутящего момента существующего привода ведущего вала редуктора и без увеличения габаритных размеров сателлитов и цевок.
Решаемой задачей является повышение крутящего момента на выходе редуктора без увеличения габаритов сателлитов и цевок посредством применения двух и более передач, с обеспечением возможности сборки путем использования составного корпуса, например, из четырех секций и составного входного вала, а также введением дополнительной системы цевок, промежуточного водила и применением в качестве осей цевок шпилек, одновременно скрепляющих секции корпуса.
Сущность полезной модели заключается в том, что в планетарном циклоидальном редукторе с внецентроидным зацеплением, содержащем корпус, входной вал (ВхВ) с подшипниками и двумя эксцентриковыми шейками, на которых установлены сателлиты с зубцами, например, в виде эквидистанты замкнутой системы кривых, в основу которых положена эпициклоида, выходной вал (ВыхВ) с водилом и подшипниками, при этом нижний хвостовик ВыхВ установлен в подшипнике водила, а также систему цевок, установленных на осях и взаимодействующих с выступами и впадинами сателлитов, кроме того, в сателлитах и водиле ВыхВ выполнены отверстия для пальцев, взаимодействующих с упомянутыми сателлитами и водилом,
корпус выполнен составным, например, четырехсекционным, ВхВ выполнен также составным, при этом хвостовик его верхней части установлен в подшипнике нижней части, между сателлитами на нижней части ВхВ в подшипнике установлено водило, взаимодействующее с нижней частью ВхВ, например, посредством шпоночного соединения, при этом пальцы верхнего сателлита взаимодействуют с водилом ВхВ, а пальцы нижнего сателлита - с водилом ВыхВ, кроме того, в состав введена вторая система цевок, причем цевки каждой системы установлены в полостях секций корпуса и взаимодействуют с выступами и впадинами каждого сателлита отдельно, а оси цевок выполнены в виде шпилек с резьбовыми концами, одновременно скрепляющих секции корпуса.
Кроме того, в вариантах исполнения пальцы могут быть установлены в отверстиях сателлитов через втулки, на смежных торцах секций корпуса могут быть выполнены выступы или обнизки, образующие замковые соединения при сборке корпуса, а между выступами и обнизками секций корпуса могут быть установлены прокладки, например из резины ИРП.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на фиг. 1 изображен заявляемый редуктор, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, где приняты следующие обозначения в соответствии с последовательностью сборки.
1 - внутренний уступ нижней секции корпуса,
2 - нижняя секция (НС) корпуса,
3 - нижний подшипник нижнего водила или водила выходного вала,
4 - нижнее водило (НВ) или водило выходного вала,
5 - выходной вал (ВыхВ),
6 - вилка ВыхВ,
7 - углубление в верней части НВ,
8 - верхний подшипник НВ,
9 - нижняя часть входного вала,
10 - эксцентриковая шейка нижней части входного вала,
11 - нижний сателлит или сателлит второй ступени,
12 - отверстия нижнего сателлита,
13 - втулки нижнего сателлита,
14 - пальцы нижнего сателлита,
15 - отверстия НВ,
16 - верхняя полость НС,
17 - цевки нижнего сателлита,
18 - выступы нижнего сателлита,
19 - впадины нижнего сателлита,
20 - нижняя промежуточная секция (НПС) корпуса,
21 - выступ на нижней части НПС,
22 - обнизка на нижней части НС,
23 - отверстия НПС,
24 - шпильки (оси цевок) корпуса,
25 - резьбовые отверстия НС,
26 - внутренний уступ НПС,
27 - подшипник верхнего водила,
28 - верхнее водило (ВВ) или водило входного вала,
29 - шпонка ВВ,
30 - углубление в верхней части ВВ,
31 - подшипник ВВ,
32 - эксцентриковая шейка верхней части входного вала,
33 - верхняя часть входного вала,
34 - верхний сателлит или сателлит первой ступени,
35 - отверстия верхнего сателлита,
36 - втулки верхнего сателлита,
37 - пальцы верхнего сателлита,
38 - отверстия ВВ,
39 - цевки верхнего сателлита,
40 - верхняя промежуточная секция (ВПС) корпуса,
41 - выступ на нижней части ВПС,
42 - обнизка на верхней части НПС,
43 - отверстия ВПС,
44 - болты ВПС,
45 - резьбовые отверстия шпилек,
46 - подшипник верхней части входного вала,
47 - внутренний уступ ВПС,
48 - верхняя секция (ВС) корпуса,
49 - выступ на нижней части ВС,
50 - обнизка на верхней части ВПС,
51 - центральное отверстие ВС,
52 - углубления на нижней плоскости ВС,
53 - болты ВС,
54 - отверстия ВС,
55 - резьбовые отверстия ВПС.
Заявляемый планетарный циклоидальный редуктор (ПЦР) работает следующим образом.
Собирают ПЦР () - на чертежах не обозначен) в четырехсекционном корпусе, на внутренний уступ 1 в нижней секции (НС) 2 устанавливают нижний подшипник скольжения 3, в него по посадке скольжения устанавливают нижнее водило (НВ) 4 с ВыхВ 5 и вилкой 6, в углубление 7 в верхней части НВ 4 устанавливают верхний подшипник скольжения 8, в него по посадке скольжения устанавливают нижнюю часть 9 входного вала (ВхВ) с эксцентриковой шейкой 10, на которую запрессовывают нижний сателлит 11 или сателлит второй ступени ПЦР, в отверстия 12 сателлита 11 через втулки 13 пропускают силовые пальцы 14 и запрессовывают их в глухих отверстиях 15 НВ 4.
В верхней полости 16 НС 2 устанавливают цевки 17 с возможностью поочередного совпадения с несколькими выступами 18 и впадинами 19 сателлита 11 при его вращении.
Устанавливают нижнюю промежуточную секцию (НПС) 20 корпуса на НС 2, при этом выступ 21 на нижней наружной части НПС 20 входит в соответствующую обнизку 22 на верхней внутренней части НС 2, и тем самым образуется замковое соединение между НПС 20 и НС 2.
В отверстия 23 НПС 20 и цевки 17 второй ступени устанавливают резьбовые шпильки 24 и вкручивают их в глухие резьбовые отверстия 25 НС 2 корпуса, тем самым скрепляют НПС 20 с НС 2, при этом верхние части шпилек 24 выступают за верхнюю плоскость НПС 20.
На внутренний уступ 26 НПС 20 устанавливают шарикоподшипник 27, в его внутреннюю обойму запрессовывают верхнее водило (ВВ) 28 и соединяют его с нижней частью 9 ВхВ посредством шпонки 29.
В углубление 30 в нижней части 9 ВхВ запрессовывают наружную обойму шарикоподшипника 31.
На эксцентриковую шейку 32 верхней части 33 ВхВ первой ступени ПЦР запрессовывают верхний сателлит 34 или сателлит первой ступени, затем запрессовывают хвостовик верхней части 33 ВхВ во внутреннюю обойму шарикоподшипника 31 в нижней части 9 ВхВ.
В отверстия 35 сателлита 34 первой ступени через втулки 36 пропускают силовые пальцы 37 и запрессовывают их в отверстиях 38 ВВ 28.
На верхнюю плоскость НПС 20 и на шпильки 24 устанавливают цевки 39 с возможностью поочередного совпадения с несколькими впадинами сателлита 34 первой ступени при его вращении.
Устанавливают верхнюю промежуточную секцию (ВПС) 40 корпуса на НПС 20 и верхнюю часть шпилек 24, при этом выступ 41 на нижней наружной части ВПС 40 входит в соответствующую обнизку 42 на верхней наружной части НПС 20, и тем самым образуется замковое соединение** между ВПС 40 и НПС 20, а упомянутые шпильки 24 проходят через цевки 39 первой ступени и отверстия 43 ВПС 40, затем скрепляют ВПС 40 с НПС 20 болтами 44 через отверстия 43 ВПС 40 и глухие резьбовые отверстия 45 в шпильках 24.
Запрессовывают внутреннюю обойму** роликового подшипника 46 на верхнюю часть 33 ВхВ и устанавливают его (подшипника 46) наружную обойму на внутренний уступ 47 ВПС 40, при этом верхняя часть подшипника 46 выступает за верхнюю плоскость ВПС 40.
Устанавливают верхнюю секцию (ВС) 48 корпуса на ВПС 40, при этом выступ 49 на нижней наружной части ВС 48 входит в соответствующую обнизку 50 на верхней наружной части ВПС 40, тем самым образуется замковое соединение между ВС 48 и ВПС 40, в центральное отверстие 51 ВС 48 входит верхняя часть наружной обоймы подшипника 46, а головки болтов 44 на верхней плоскости ВПС 40 входят в углубления 52 на нижней плоскости ВС 48, затем скрепляют ВС 48 с ВПС 40 болтами 53 через отверстия 54 ВС и резьбовые отверстия 55 ВПС 40.
При необходимости между выступами 21, 41, 49 и обнизками 22, 42, 50 замковых соединений секций 2, 20, 40 и 48 корпуса ПЦР устанавливают резиновые прокладки ()- на чертежах не показаны).
С выходного вала электродвигателя или ручного привода вращение передается на верхнюю часть 33 ВхВ ПЦР.
Через эксцентриковую шейку 32 ВхВ вращение сообщается сателлиту 34 первой ступени, вращение выступов и впадин сателлита 34 по эксцентрической траектории и поочередное взаимодействие их с цевками 39 создает редукцию в зависимости от размеров сателлита 34 количества выступов и соответственно впадин, диаметра цевок 39 и т.д.
Крутящий момент от сателлита 34 передается ВВ 28 посредством силовых пальцев 38.
Крутящий момент от ВВ 28 через шпонку 29 шпоночного соединения передается на нижнюю часть 9 ВхВ ПЦР.
Через эксцентриковую шейку 10 ВхВ вращение сообщается сателлиту 11 первой ступени, вращение выступов 19 и впадин 18 сателлита 11 по эксцентрической траектории и поочередное взаимодействие их с цевками 17 создает редукцию в зависимости от размеров сателлита 11 количества выступов 19 и соответственно впадин 18, диаметра цевок 17 и т.д.
Крутящий момент от сателлита 11 передается НВ 4 посредством силовых пальцев 14.
Крутящий момент от НВ 4 через выходной вал 5 и вилку 6 передается, например, на шток запорного элемента (шаровой пробки) корабельного кингстона и она поворачивается на определенный конструкцией угол 90° открывая или перекрывая при реверсивной работе ЭД канал трубопровода для транспортирования рабочей жидкости гидросистемы корабля (судна).
При работе ПЦР подшипники 3, 8, 27, 31 и 46, втулки 13 и 36, а также зазоры между сателлитами 11 и 34, водилами 4 и 28 и смежными с ними элементами обеспечивают минимальное трение в соединениях подвижных элементов конструкции.
Технический результат заключается в повышении крутящего момента на выходе редуктора без увеличения габаритов сателлитов и цевок.
Указанный технический результат достигается применением двух и более передач, с обеспечением возможности сборки путем использования составного корпуса, например из четырех секций и составного входного вала, а также введением дополнительной системы цевок, промежуточного водила и применением в качестве осей цевок шпилек, одновременно скрепляющих секции корпуса.
Предлагаемый планетарный циклоидальный редуктор может быть изготовлен согласно приведенным описанию и чертежам на основе известных покупных комплектующих изделий, материалов и технологического оборудования, используемых в приборостроении и применен в качестве привода трубопроводной арматуры, например, для корабельного кингстона при повороте его запорного элемента, например шаровой пробки, на определенный угол, что подтверждает промышленную применимость заявляемой полезной модели.
1. Планетарный циклоидальный редуктор с внецентроидным зацеплением, содержащий корпус, входной вал (ВхВ) с подшипниками и двумя эксцентриковыми шейками, на которых установлены сателлиты с зубцами, например, в виде эквидистанты замкнутой системы кривых, в основу которых положена эпициклоида, выходной вал (ВыхВ) с водилом и подшипниками, при этом нижний хвостовик ВыхВ установлен в подшипнике водила, а также систему цевок, установленных на осях и взаимодействующих с выступами и впадинами сателлитов, кроме того, в сателлитах и водиле ВыхВ выполнены отверстия для пальцев, взаимодействующих с упомянутыми сателлитами и водилом, отличающийся тем, что корпус выполнен составным, например, четырехсекционным, ВхВ выполнен также составным, при этом хвостовик его верхней части установлен в подшипнике нижней части, между сателлитами на нижней части ВхВ в подшипнике установлено водило ВхВ, взаимодействующее с нижней частью ВхВ, например, посредством шпоночного соединения, при этом пальцы верхнего сателлита взаимодействуют с водилом ВхВ, а пальцы нижнего сателлита - с водилом ВыхВ, кроме того, в состав введена вторая система цевок, причем цевки каждой системы установлены в полостях секций корпуса и взаимодействуют с выступами и впадинами каждого сателлита отдельно, а оси цевок выполнены в виде шпилек, одновременно скрепляющих секции корпуса.
2. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что пальцы установлены в отверстиях сателлитов через втулки.
3. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что на смежных торцах секций корпуса выполнены выступы или обнизки, образующие замковые соединения при сборке корпуса.
4. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что между выступами и обнизками секций корпуса установлены прокладки, например из резины ИРП.
