многоступенчатый редуктор

Формула изобретения

Многоступенчатый редуктор, содержащий по меньшей мере одну цилиндрическую передачу в виде зацепляющихся косозубых шестерни и колеса и устройство для восприятия осевого усилия косозубых колес, выполненное в виде по меньшей мере одного осевого упора кольцевой формы, установленного на валу неподвижно у торца шестерни с возможностью взаимодействия торцом с торцом колеса, отличающийся тем, что он снабжен установленным на зубчатом венце шестерни с возможностью вращения разделительным плоским равнотолщинным кольцом, посредством которого осевой упор торцом взаимодействует с торцом колеса, при этом как торец осевого упора, так и торец колеса выполнены плоскими.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в силовых цилиндрических зубчатых передачах, в частности в приводах глубинных штанговых насосов (станках-качалках).

Известен многоступенчатый редуктор, содержащий по меньшей мере одну цилиндрическую передачу в виде зацепляющихся косозубых шестерни и колеса и устройства для восприятия осевого усилия косозубых колес, выполненного в виде по меньшей мере одного осевого упора кольцевой формы, установленного на валу неподвижно у торца шестерни с возможностью взаимодействия торцем с торцем колеса (В.А. Садыков, Ф.Ф. Беляев, "Из опыта проектирования и доводки упорных гребней редукторов с цилиндрическими косозубыми колесами" - "Надежность и качество зубчатых передач", 18-67-97, М., НИИинформтяжмаш, 1987 г.).

К причинам препятствующим получению требуемого технического результата следует отнести:

1) рабочие поверхности - торцы как осевых упоров, так и колеса имеют коническую форму, что снижает надежность работы и при использовании такой передачи в редукторах, относимых к тяжелонагруженным, не исключено снижение контактной выносливости осевого упора, обусловленное высокими значениями сил трения, возникающими при непосредственном контакте с коническим торцем колеса.

Заявляемое изобретение направлено на создание более простой и технологичной конструкции косозубой цилиндрической передачи, в которой обеспечивается предотвращение нарушения опор валов осевой составляющей силы, действующей при работе в зацеплении зубчатой передачи.

Технические результаты, которые могут быть получены при осуществлении изобретения: повышение технологичности конструкции, ее упрощение, снижение трудоемкости и стоимости изготовления.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем. Многоступенчатый редуктор содержит по меньшей мере одну цилиндрическую передачу в виде зацепляющихся косозубых шестерни и колеса и устройство для восприятия осевого усилия косозубых колес, выполненное в виде по меньшей мере одного осевого упора кольцевой формы, установленного на валу неподвижно у торца с возможностью взаимодействия торцем с торцем колеса. А также содержит установленное на зубчатом венце шестерни с возможностью вращения разделительное плоское равнотолщинное кольцо, посредством которого осевой упор торцем взаимодействует с торцем колеса, при этом как торец осевого упора, так и торец колеса выполнены плоскими. Такая конструкция кольца проще и технологичнее, чем в прототипе. Центрирующее отверстие разделительного кольца выполнено цилиндрическим, что упрощает конструкцию и повышает технологичность. Разделительное кольцо своим центрирующим отверстием сопряжено с цилиндром выступов зубьев шестерни. Это делает необязательным наличие цилиндрической шейки.

В целом заявленное изобретение позволяет упростить производство косозубой передачи и снизить ее стоимость.

На чертеже изображена конструктивная схема многоступенчатого редуктора (в разрезе по плоскости разъема корпуса).

Многоступенчатый редуктор содержит корпус 1, в котором размещены валы: быстроходный вал 2, выполненный за одно целое с шестерней 3, промежуточный вал 4, выполненный за одно целое с шестерней 5 и неподвижно соединенный с колесом 6, промежуточный вал 7, выполненный за одно целое с шестерней 8 и неподвижно соединенный с колесом 9, и тихоходный вал 10, неподвижно связанный с колесом 11. Шестерня 3 в зацеплении с колесом 6 образует быстроходную ступень редуктора. Соответственно шестерня 5 с колесом 9 образуют промежуточную, а шестерня 8 с колесом 11 образуют тихоходную ступени редуктора. Все перечисленные зубчатые колеса - цилиндрические косозубые. Оси валов 2, 4, 7, 10 параллельны между собой и лежат в одной плоскости.

Шариковый радиальный подшипник 12, установленный в корпусе 1 беззазорно в осевом направлении за счет крышки 13 и врезного кольца 14, обеспечивает осевую фиксацию валу 2, а, кроме того, предназначен для восприятия как радиальной опорной реакции, так и осевой составляющей от силы взаимодействия зацепляющихся шестерен 3 и колеса 6. Подшипник же 15 за счет возможности перемещения в корпусе 1 в осевом направлении воспринимает только нагрузку в виде радиальной опорной реакции. Аналогично устроены опоры тихоходного вала 10, где подшипник 16, зафиксированный от осевого перемещения с помощью крышки 17 и врезного кольца 18, удерживает вал 10 от осевого перемещения. При этом подшипник 19 за счет возможности перемещения в корпусе в осевом направлении воспринимает нагрузку в виде радиальной опорной реакции.

Обе опоры промежуточного вала 7 содержат одинаковые роликоподшипники 20 (серия 2000 или 32000), где отсутствие фиксирующих бортов на одном из колец исключает нагружение обоих подшипников осевыми силами любого происхождения. Внутренние кольца подшипников 20 неподвижно закреплены на валу, а наружные закреплены от осевых смещений с помощью крышек 21 и врезных колец 22. Таким образом, подшипники 20 могут воспринимать нагружение лишь от радиальных опорных реакций.

Аналогично устроены опоры промежуточного вала 4.

Передача, составленная зацепляющимися шестерней 8 и колесом 11, снабжена устройством 23 для предотвращения нагружения опор валов 7 и 10 осевой составляющей от силы взаимодействия зацепляющихся шестерни и колеса (в дальнейшем изложении - осевой силой). Устройство 23 для предотвращения нагружения опор валов осевой силой содержит осевые упоры 25, 26 кольцевой формы, неподвижно установленные на вал 7 вплотную к торцам шестерни 8, и разделительные равнотолщинные кольца 27, имеющие оба плоских торца. Кольца 27 своими отверстиями сцентрированы относительно оси вала 7 благодаря подвижной (с гарантированным радиальным зазором) установке на поверхности выступов зубьев шестерни 8.

Плоские рабочие торцы А, Б осевых упоров 25, 26 имеют возможность взаимодействия с плоскими рабочими торцами В, Г колеса 11 через посредство разделительных колец 27. Расстояние Д между этими кольцами превышает ширину Е зубчатого венца колеса 11.

Аналогичную конструкцию имеет установленное на валу 4 устройство 24 для предотвращения нагружения опор валов осевой силой.

Крышки 13, 17 валов 2, 10 имеют в качестве уплотнений самоподжимные манжеты 28, 29. На одном из концов вала 2 выполнен шпоночный паз 30 для соединения с приводом. На противоположном конце вала 2 установлено тормозное устройство.

При работе вращение от вала 2 за счет зубчатых колес 3, 6 сообщается промежуточному валу 4, от которого за счет зубчатых колес 5, 9 передается на промежуточный вал 7. Далее, с помощью зубчатых колес 8, 11 приводится во вращение тихоходный вал 10, имеющий выходные концы на две стороны редуктора.

В случае, когда осевая составляющая от силы взаимодействия шестерни 8 и колеса 11 действует на шестерню по стрелке И, то осевая составляющая на колесо 11 действует по стрелке К, т.е. в противоположном направлении. Под действием указанных осевых сил шестерня 8 с валом 7 перемещаются в осевом направлении по стрелке И до соприкосновения осевого упора 25 - через разделительное кольцо 27 - с торцем Г колеса 11. При этом происходит замыкание (уравновешивание) осевых сил противоположного направления, действующих на шестерню 8 и колесо 11. В итоге обе подшипниковые опоры промежуточного вала 7 не воспринимают осевые нагружения. По этой же причине свободен от нагружения осевой силой подшипник 16, фиксирующий вал 10 в осевом направлении.

Разделительное кольцо 27 взаимодействует своим плоским торцем с плоским рабочим торцем Г колеса 11, а другим плоским торцем кольцо 27 взаимодействует с плоским рабочим торцем Б осевого упора 25 - на основе трения скольжения. Осевой упор 26 и сопряженное с ним разделительное кольцо 27 вступает в работу тогда, когда направление момента внешней нагрузки на тихоходном валу 10 изменяется на противоположное, что характерно для работы редуктора в составе станка-качалки. По времени примерно половину периода одного оборота вала 10 с колесом 11 взаимодействует осевой упор 25. Вторую половину периода в работе участвует противоположный осевой упор 26.