RU2011066C1

RU2011066C1 - Planet reduction gear

Info

Publication number: RU2011066C1
Authority: RU
Inventors: Борис Анатольевич Коряков-Савойский; Иван Петрович Власов
Original assignee: Борис Анатольевич Коряков-Савойский; Иван Петрович Власов
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: reduction gear has case, input and output shafts, carrier, satellites, central gear wheel and gears. The carrier has at least three cylindrical driving shafts. The satellites is assembled with central and side gear rings which are equal to half width of the central ones. The side gear rings are simultaneously set on all driving shafts through bearings and eccentric bushings. The central wheel and gear rings have no great difference in number of the teeth. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин и силовых механизмов для передачи высоких силовых нагрузок при обеспечении больших передаточных чисел. The invention relates to mechanical engineering and can be used in drives of machines and power mechanisms for transmitting high power loads while providing large gear ratios.

Известен планетарный редуктор, содержащий корпус, подвижное и неподвижное центральные колеса с внутренними зубьями, водило, входной и выходной валы и составной сателлит из эксцентрично установленных и жестко связанных между собой зубчатых колес, эксцентриситеты которых направлены в противоположные стороны, при этом сателлит входит в зацепление одновременно с обоими центральными колесами [1] . Known planetary gearbox comprising a housing, a movable and stationary central wheels with internal teeth, a carrier, input and output shafts and a composite satellite of eccentrically mounted and rigidly interconnected gears, the eccentricities of which are directed in opposite directions, while the satellite engages simultaneously with both central wheels [1].

В указанной конструкции выполнение сателлита составным из эксцентричных зубчатых колец позволяет уменьшить радиальные нагрузки на ведущий вал. Однако кольца, находящиеся в зацеплении с неподвижным центральным колесом, выполняют функцию муфты, снижая КПД редуктора, а кольца сателлита, находящиеся в зацеплении с подвижным центральным колесом, воспринимают воздействие неуравновешенных изгибающих нагрузок. Последнее требует повышенной жесткости подвижного центрального колеса, введения в конструкцию трех подшипников качения, что увеличивает массу и габариты (длину) редуктора. In this design, the implementation of the satellite composite of eccentric gear rings can reduce radial loads on the drive shaft. However, the rings meshed with the fixed central wheel perform the function of a clutch, reducing the efficiency of the gearbox, and the satellite rings meshed with the movable central wheel perceive the effect of unbalanced bending loads. The latter requires increased stiffness of the movable central wheel, the introduction of three rolling bearings into the design, which increases the mass and dimensions (length) of the gearbox.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является планетарный редуктор, содержащий корпус, входной и выходной валы, центральное колесо с внутренними зубьями, водило, выполненное составным со съемной боковой стенкой и соосными сквозными отверстиями, несущие попеременно установленные на подшипниках ведущие валы и элементы жесткой связи боковых стенок, эксцентрично установленные на валах через подшипники с возможностью относительного перемещения в окружном направлении сателлиты, эксцентриситеты которых направлены в противоположные стороны, зубчатые шестерни, одна из которых размещена на входном валу, другие - на ведущих валах для кинематической связи с входным валом последних [2] . The closest in technical essence to the proposed one is a planetary gearbox containing a housing, input and output shafts, a central wheel with internal teeth, a carrier, made integral with a removable side wall and coaxial through holes, bearing drive shafts and lateral rigid coupling elements alternately mounted on bearings walls eccentrically mounted on shafts through bearings with the possibility of relative movement in the circumferential direction of the satellites, the eccentricities of which are directed to otivopolozhnye hand, toothed gears, one of which is located on the input shaft, the other - on the top shaft for drive connection with the input shaft of the past [2].

В указанном редукторе сателлиты установлены на две симметрично размещенных в водиле ведущих вала. Это определяет локальный, нераспределенный по телу деталей характер передачи силовых нагрузок от ведущих валов на сателлиты и стенки водила в радиальном и тангенциальном направлениях, так как радиальные составляющие силовых нагрузок лежат в одной плоскости, а тангенциальные удалены на большое (180^о) расстояние. Как следствие, редуктор имеет увеличенные габариты и массу.In the specified gearbox, the satellites are mounted on two drive shafts symmetrically placed in the carrier. This determines the local character of the transfer of power loads from the drive shafts to the satellites and the carrier walls in the radial and tangential directions, which is not distributed over the body of the parts, since the radial components of the power loads lie in the same plane, and the tangential ones are removed over a large (180 ^° ) distance. As a result, the gearbox has increased dimensions and weight.

Кроме того, в конструкции редуктора не достигается динамическое силовое уравновешивание эксцентрично установленных сателлитов, имеющих различную ширину, что снижает несущую способность и надежность редуктора, требует увеличение его габаритов и массы. In addition, the design of the gearbox does not achieve dynamic power balancing of eccentrically mounted satellites having different widths, which reduces the bearing capacity and reliability of the gearbox, requires an increase in its dimensions and mass.

Таким образом, актуальной задачей является снижение габаритов и массу планетарных редукторов, повышение их несущей способности и надежности. Thus, the urgent task is to reduce the size and weight of planetary gearboxes, increase their bearing capacity and reliability.

Для этого предлагается планетарный редуктор, содержащий корпус, входной и выходной валы, центральное колесо с внутренними зубьями, водило, несущее на подшипниках ведущие валы, эксцентрично установленные на последних через подшипники с возможностью относительного перемещения в окружном направлении сателлиты, эксцентриситеты которых направлены в противоположные стороны, зубчатые шестерни, одна из которых размещена на входном валу, а другие - на ведущих валах для кинематической связи последних с выходным валом, при этом водило имеет по меньшей мере три цилиндрических ведущих вала, сателлиты составлены из центральных и равны их половинной ширины боковых зубчатых колец, которые установлены через подшипники и эксцентриковые втулки одновременно на ее ведущие валы, а центральное колесо с внутренними зубьями и зубчатые кольца имеют малую разницу чисел зубьев. For this purpose, a planetary gearbox is proposed, comprising a housing, input and output shafts, a central wheel with internal teeth, a carrier carrying drive shafts eccentrically mounted on bearings through bearings with the possibility of relative movement of the satellites in the circumferential direction, the eccentricities of which are directed in opposite directions, gears, one of which is located on the input shaft, and the other on the drive shafts for the kinematic connection of the latter with the output shaft, while the carrier has m nshey least three cylindrical drive shafts, composed of a central satellite and equal to their half-width of the side toothed rings, which are mounted through bearings and eccentric sleeves simultaneously in its drive shafts, and the central wheel with inner teeth and the toothed ring are of a small difference of numbers of teeth.

Установкой зубчатых колец одновременно на не менее три ведущих вала достигается уменьшением нагрузок на последние и их распределение по телу зубчатых колец, а выполнением боковых зубчатых колец составного сателлита равными половине ширины их центральных зубчатых колец достигается полное динамическое силовое уравновешивание кинематических звеньев редуктора, что повышает несущую способность и надежность редуктора, снижает его габариты и массу. Выполнение зубчатых колец и центрального колеса с малой разницей чисел зубьев позволяет достичь передаточных чисел до 300. By installing the gear rings simultaneously on at least three drive shafts, it is possible to reduce the loads on the latter and their distribution over the body of the gear rings, and by making the lateral gear rings of the composite satellite equal to half the width of their central gear rings, full dynamic force balancing of the kinematic links of the gearbox is achieved, which increases the bearing capacity and the reliability of the gearbox, reduces its size and weight. The implementation of the gear rings and the Central wheel with a small difference in the number of teeth allows you to achieve gear ratios of up to 300.

На фиг. 1 изображен продольный разрез планетарного редуктора; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a planetary gear; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Предложенный планетарный редуктор состоит из корпуса 1, жестко скрепленного с корпусом 1 центрального колеса 2 с внутренними зубьями, установленного внутри колеса 2 составного водила 3 с неразъемной 4 и съемной 5 боковыми стенками, составного сателлита, состоящего из эксцентрично установленных между боковыми стенками 4 и 5 водила зубчатых колец 9, входящих в зацепление с неподвижным колесом 2 и имеющих с ним малую разность чисел зубьев, входного 10 и выходного 11 валов. Входной вал 10 установлен через подшипник 12 на боковой стенке 13 корпуса 1 и снабжен на торце зубчатой шестерней 14. Водило установлено через радиально-упорный подшипник 15 на торец входного вала 10, а противоположной частью жестко соединено с выходным валом 11. В боковых стенках 4 и 5 водила 3 по окружности выполнены соосные сквозные отверстия 16, оси которых параллельны оси редуктора и в которых попеременно установлены на подшипниках 17 цилиндрические ведущие валы 18 и элементы жесткой связи боковых стенок 4 и 5 - распорные втулки 19 и установленные через втулки болты 20 с гайками 21. На обращенных к боковой стенке 13 корпуса 1 торцах ведущих валов 18 установлены зубчатые шестерни 22, входящие в зацепление с зубчатой шестерней 14 входного вала. На ведущих валах 18 установлены эксцентриковые втулки 23 и подшипники 24, через которые одновременно на все (в рассматриваемом варианте три) ведущие валы опираются зубчатые кольца 6-9 сателлита, причем кольца сателлита установлены относительно друг друга с осевым зазором, что определяет возможность их независимого плоскопараллельного перемещения относительно оси редуктора. Эксцентриситеты замыкающих колец 6 и 9 направлены в противоположную сторону по отношению к внутренним кольцам 7 и 8 при равенстве их ширины (участки Б и В в плоскости зацепления соответственно для каждой пары колец). The proposed planetary gearbox consists of a housing 1, rigidly fastened to the housing 1 of the central wheel 2 with internal teeth, mounted inside the wheel 2 of the composite carrier 3 with integral 4 and removable 5 side walls, a composite satellite consisting of eccentrically mounted between the side walls 4 and 5 of the carrier gear rings 9 engaged with the fixed wheel 2 and having with it a small difference in the number of teeth, input 10 and output 11 shafts. The input shaft 10 is installed through the bearing 12 on the side wall 13 of the housing 1 and provided with an end gear 14. The carrier is mounted through an angular contact bearing 15 at the end of the input shaft 10, and the opposite part is rigidly connected to the output shaft 11. In the side walls 4 and 5 drove 3 around the circumference are made coaxial through holes 16, the axes of which are parallel to the axis of the gearbox and in which the cylindrical drive shafts 18 and the rigid coupling elements of the side walls 4 and 5 - spacer bushings 19 and installed h Res hub bolts 20 with nuts 21. On the side facing wall 13 of the housing 1, the ends of driving shafts 18 are mounted toothed gear 22 meshed with the gear 14 of the input shaft. Eccentric bushings 23 and bearings 24 are installed on the drive shafts 18, through which simultaneously all (in the considered version three) drive shafts are supported by gear rings of the satellite 6-9, and the satellite rings are mounted relative to each other with an axial clearance, which determines the possibility of their independent plane-parallel movement relative to the axis of the gearbox. The eccentricities of the closing rings 6 and 9 are directed in the opposite direction with respect to the inner rings 7 and 8 with equal widths (sections B and C in the plane of engagement, respectively, for each pair of rings).

Работает планетарный редуктор следующим образом. The planetary gear operates as follows.

Силовые нагрузки, преимущественно от электродвигателя, через входной вал 10, зубчатую шестерню 14 и находящиеся с ней в зацеплении шестерни 22 передаются на ведущие валы 18, а от них через эксцентриковые втулки 23 и подшипники 24 на зубчатые кольца 6-9 составного сателлита. Этим достигается многократное деление силовых потоков и распределение силовых нагрузок сначала между ведущими валами 18, а затем между зубчатыми кольцами 6-9 составного сателлита. Power loads, mainly from the electric motor, are transmitted to the drive shafts 18 through the input shaft 10, gear gear 14 and gears 22 that are engaged with it, and from them through eccentric bushings 23 and bearings 24 to the gear rings 6-9 of the composite satellite. This achieves multiple division of power flows and distribution of power loads first between the drive shafts 18, and then between the gear rings 6-9 of the composite satellite.

Синхронное вращение ведущих валов 18 ведет к одновременному воздействию эксцентриковых втулок 23 на стенки зубчатых колец 6-9 в трех удаленных на расстоянии 120^о относительно друг друга зонах. При больших габаритах планетарных редукторов количество ведущих валов 18 увеличивают до четырех, шести и более, сохраняя характер распределения и уровень силовых нагрузок в зубчатых кольцах 6-9. Радиальные составляющие вектора сил в зоне контакта эксцентриковых втулок 23 с зубчатыми кольцами 6-9 (см. фиг. 2) размещены в трех параллельных плоскостях, что определяет распределение нагрузок в теле зубчатых колец и, как следствие, уменьшенные их потребные габариты и массу и редуктора в целом.The synchronous rotation of the drive shafts 18 leads to the simultaneous action of the eccentric bushings 23 on the walls of the gear rings 6-9 in three zones remote at a distance of 120 ^about one from another. With the large dimensions of planetary gears, the number of drive shafts 18 is increased to four, six or more, while maintaining the nature of distribution and the level of power loads in the gear rings 6-9. The radial components of the force vector in the contact zone of the eccentric bushings 23 with the gear rings 6-9 (see Fig. 2) are placed in three parallel planes, which determines the load distribution in the body of the gear rings and, as a result, their required dimensions and weight and gearbox are reduced generally.

В результате взаимодействия эксцентриковых втулок 23 с зубчатыми кольцами 6-9 последние совершают плоскопараллельное перемещение относительно неподвижного центрального зубчатого колеса 2, передаваемое через водило 3 на выходной вал 11. При этом в каждый момент времени силовые нагрузки от эксцентрично установленных зубчатых колец 6-9 передаются на равные по площади и диаметрально расположенные участки Б и В их зацепления с центральным зубчатым колесом 2. Этим достигается динамическое силовое уравновешивание кинематических звеньев передачи, что позволяет повысить несущую способность и надежность планетарного редуктора при снижении габаритов и массы. As a result of the interaction of the eccentric bushings 23 with the toothed rings 6-9, the latter make plane-parallel movement relative to the stationary central gear 2 transmitted through the carrier 3 to the output shaft 11. At the same time, at each moment of time, the power loads from the eccentrically mounted gear rings 6-9 are transmitted to equal in area and diametrically located sections B and C of their engagement with the Central gear 2. This achieves dynamic force balancing of the kinematic links of the gears and, which allows to increase the bearing capacity and reliability of the planetary gear with a decrease in size and weight.

Выполнение составного сателлита в форме зубчатых колес с малой разностью чисел зубьев с центральным зубчатым колесом позволяет достичь передаточных чисел до 300. The implementation of the composite satellite in the form of gears with a small difference in the number of teeth with a Central gear allows you to achieve gear ratios of up to 300.

Выполнение ведущих валов 18 цилиндрическими и создание эксцентриситета зубчатых колец 6-9 составного сателлита с помощью эксцентриковых втулок 23 позволяет, не меняя базовые детали - зубчатые шестерни 22 и ведущие валы 18, изменять в широких пределах эксцентриситет зубчатых колец и тип подшипников 24, что расширяет технические возможности редуктора без дополнительных материальных затрат. The implementation of the drive shafts 18 cylindrical and the creation of the eccentricity of the gear rings 6-9 of the composite satellite using the eccentric bushings 23 allows, without changing the basic parts - gear gears 22 and the drive shafts 18, to widely vary the eccentricity of the gear rings and the type of bearings 24, which extends the technical reducer capabilities without additional material costs.

Высокие технико-экономические показатели предложенного планетарного редуктора позволяет широко его использовать для общего и тяжелого машиностроения, горно-шахтного оборудования, для силовых электромеханических силовозбудителей и т. п. с крутящим моментом на выходном валу 6000-20000 н. м. и более. Габариты и масса разработанных редукторов в несколько раз меньше типовых многоступенчатых планетарных редукторов. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 268828, кл. F 16 H 1/36, 1968. High technical and economic indicators of the proposed planetary gearbox allows it to be widely used for general and heavy engineering, mining equipment, for power electromechanical exciters, etc. with a torque on the output shaft of 6000-20000 N. m. and more. The dimensions and mass of the developed gearboxes are several times smaller than typical multistage planetary gearboxes. (56) 1. USSR author's certificate N 268828, cl. F 16 H 1/36, 1968.

2. Заявка Франции N 2570155, кл. F 16 H 3/44, 1986. 2. Application of France N 2570155, CL F 16 H 3/44, 1986.

Claims

PLANETARY REDUCER, comprising a housing, input and output shafts, a central wheel with internal teeth, a carrier, bearing drive shafts eccentrically mounted on the bearings through the bearings with the possibility of relative movement of the satellites in the circumferential direction, the eccentricities of which are directed in opposite directions, gears, one of which is located on the input shaft, and the other on the drive shafts for the kinematic connection of the latter with the output shaft, characterized in that the carrier has at least measures three cylindrical drive shafts, composed of a central satellite and equal to half the width of the side toothed rings, which are mounted through bearings and eccentric sleeves simultaneously on several shafts, and the central wheel with inner teeth and the toothed ring are of a small difference of numbers of teeth.