шариковая цилиндрическая передача
Классы МПК: | F16H13/08 с шариками или роликами F16H25/06 с промежуточными элементами, движущимися в направляющих двух вращающихся элементов |
Автор(ы): | Становской В.В. (RU), Казакявичюс С.М. (RU), Ремнева Т.А. (RU) |
Патентообладатель(и): | Закрытое акционерное общество "Томские трансмиссионные системы" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-08-26 публикация патента:
10.07.2004 |
Изобретение относится к машиностроению, к механизмам преобразования скорости вращения, и может быть использовано в различных областях техники, где необходимо изменять скорость вращающихся деталей или величину передаваемого момента. Шариковая цилиндрическая передача содержит три последовательно охватывающих друг друга обоймы, на одной из которых выполнена косая канавка (однопериодная), на другой – многопериодная. Промежуточная обойма со сквозными продольными прорезями является сепаратором. В шариковой цилиндрической передаче обе дорожки качения нарезаны по сферической поверхности. Технический результат заключается в повышении равномерности ускорений, испытываемых шариками при движении по дорожкам. В одной из модификаций изобретения достигается дополнительный технический результат, заключающийся в устранении опрокидывающего момента. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Формула изобретения
1. Шариковая цилиндрическая передача, содержащая три последовательно охватывающие друг друга цилиндрические обоймы, на обращенных друг к другу поверхностях двух крайних обойм выполнены периодическая дорожка качения синусоидальной формы и косая канавка, а средняя обойма выполнена со сквозными продольными прорезями, в которых размещены тела качения, находящиеся в постоянном контакте с обеими дорожками, отличающаяся тем, что образующей поверхностью для обеих дорожек качения является сфера с центром, лежащим на оси цилиндрических обойм.2. Шариковая цилиндрическая передача по п.1, отличающаяся тем, что косая канавка выполнена на внутренней поверхности наружной обоймы.3. Шариковая цилиндрическая передача по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она выполнена двухрядной.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к машиностроению, к механизмам преобразования скорости вращения, и может быть использовано в различных областях техники, где необходимо изменять скорость вращающихся деталей или величину передаваемого момента.Известны планетарные передачи, в которых сателлитами являются тела качения - шарики, которые взаимодействуют с периодическими дорожками качения, выполненными на обращенных друг к другу поверхностях центральных колес (SU 1019148, 1988 г., SU 1216498, 1986 г.). Тела качения размещены в прорезях водила. Любая из трех деталей этой передачи может служить входом, выходом или корпусным неподвижным элементом. В дальнейшем ряд авторов стал называть такие передачи синусошариковыми (SU1350417, 1987 г.), а водило с прорезями - сепаратором. Аналогичные разработки выполняет фирма “Синкинетикс”, США, но в ее патентах дорожки качения называются кулачками (US 5312306, 1994 г.). В вышеприведенных источниках описаны две модификации шариковых передач. В дисковом исполнении детали с дорожками качения представляют собой диски, а периодические дорожки качения выполнены на плоских поверхностях по периодическим кривым, в частности по синусоидам, имеющим размах по радиусу вокруг образующей окружности. В цилиндрических передачах центральные колеса представляют собой охватывающие друг друга детали цилиндрической формы, а дорожки качения выполнены на боковых цилиндрических поверхностях этих деталей в виде цилиндрических синусоид (Игнатищев P.M. Синусошариковые редукторы. Минск, “Вышейшая школа”, 1983 г., стр 5-7). Вид кривых, по которым выполнены дорожки качения, в значительной мере предопределяют соответствующий уровень шума и вибраций передачи. В передачах с синусоидальными дорожками качения шарики в своем возвратно-поступательном движении испытывают достаточно большие скачки ускорений при переходе через вершины синусоид. В дальнейшем для более плавного линейного перемещения шариков в патенте США (US 6039672, 2000 г.) было предложено использовать в дорожках качения для формирования основных передающих сегментов и переходных сегментов в области максимумов и минимумов полярных радиусов различные сопряженные кусочно-непрерывные функции. Это решение эффективно для дисковых передач, где нет особых проблем в изготовлении дорожек любой сложности на плоской поверхности диска. Для цилиндрических передач, в которых одна из дорожек расположена на внутренней цилиндрической поверхности, реализовать это решение сложно. В то же время цилиндрические передачи имеют определенные преимущества перед дисковыми, основное из которых заключается в уравновешенности передачи относительно оси при любом числе шариков и любых числах периодов дорожек качения.Простейшую передачу цилиндрического типа мы выбираем за прототип (см. патент US 5312306, 1994 г.). Она представляет собой три последовательно охватывающие друг друга обоймы. Средняя обойма, расположенная между двумя другими, выполнена с продольньми прорезями под шарики и является сепаратором. На боковой цилиндрической поверхности одной из обойм выполнена многопериодная дорожка качения. На боковой поверхности другой обоймы выполнена косая канавка. Косая канавка, в сущности, представляет собой цилиндрическую синусоиду с числом периодов, равным единице. Идентичная передача описана в книге Игнатищев P.M. Синусошариковые редукторы. Минск, “Вышейшая школа”, 1983 г., стр.8-12. В указанных механизмах косая канавка выполнена на охватываемой детали, а многопериодная дорожка - на внешней, охватывающей обойме. Такой выбор расположения дорожек на внутренней и внешней деталях выгоден с точки зрения сило-моментных характеристик передачи. Однако изготовление многопериодной дорожки качения на внутренней цилиндрической поверхности представляет собой значительную технологическую проблему, решение которой требует применения специального оборудования и значительно удорожает передачу. Однопериодная дорожка - косая канавка в сечении имеет форму эллипса, и цепочка шариков будет представлять собой эллипс с неравномерным расположением шариков по его периметру. То есть во время работы шарики испытывают неравномерные ускорения относительно одной из дорожек, что вызывает биения и шум. Кроме того, цилиндрические передачи с одной из дорожек в виде косой канавки испытывают действие опрокидывающего момента, что повышает нагрузки на корпусную деталь.Задачей изобретения является создание простой и недорогой шариковой передачи, которую можно было бы изготавливать с применением обычного оборудования машиностроительных заводов. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении равномерности ускорений, испытываемых шариками при движении по дорожкам. В одной из модификаций предлагаемого изобретения достигается дополнительный технический результат, заключающийся в устранении опрокидывающего момента.Для решения этой задачи цилиндрический шариковый редуктор, как и прототип, содержит три последовательно охватывающие друг друга обоймы. На обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях двух крайних обойм выполнены периодическая дорожка качения синусоидальной формы и косая канавка. Средняя обойма выполнена со сквозными продольными прорезями, в которых размещены шарики, находящиеся в одновременном контакте с обеими дорожками качения на крайних обоймах.В отличие от прототипа образующей поверхностью для обеих дорожек качения является сфера с центром, лежащим на оси цилиндрических обойм.То есть поверхности деталей, на которых выполняются дорожки, остаются цилиндрической формы, меняется только форма воображаемой поверхности, на которой располагаются образующие кривые для дорожек качения. При таком выполнении однопериодная дорожка в виде косой канавки в сечении превращается из эллипса в круг, что значительно уменьшает неравномерность движения шариков и упрощает изготовление.С целью упрощения технологии изготовления дорожек качения косую канавку целесообразно выполнять на внутренней цилиндрической поверхности наружной обоймы.Для устранения опрокидывающего момента в описанной цилиндрической передаче ее целесообразно выполнить двухрядной. Для этого на внешней и внутренней обоймах передачи выполнена вторая пара сопряженных дорожек качения. Между дорожками второй пары введена вторая цепочка шариков, которые расположены во втором ряду прорезей в сепараторе.Изобретение иллюстрируется графическими материалами, где на фиг.1 и 2 схематически изображен продольный разрез предлагаемой передачи с косой канавкой, выполненной на наружной и внутренней обоймах соответственно. На фиг.3а и 3b показан продольный разрез двухрядной передачи с устранением опрокидывающего момента. На фиг.4 показан вид на косую канавку 4 по стрелке Е и, для сравнения, соответствующий вид на косую канавку в устройстве, принятом за прототип. Следует отметить, что возможная компоновка передачи и посадка обойм не исчерпываются приведенными здесь чертежами.Шариковая цилиндрическая передача представляет собой три последовательно охватывающих друг друга обоймы 1, 2, и 3. На всех чертежах цифрой 1 обозначена обойма с косой канавкой 4, цифрой 3 - обойма с многопериодной канавкой 5, а цифрой 2 - промежуточная обойма - сепаратор со сквозными продольными прорезями 6. В местах пересечения дорожек 4 и 5 в прорезях 6 сепаратора 2 размещены шарики 7. Передача на фиг.2 отличается большей простотой изготовления дорожек качения, где косая канавка 1 выполнена на внутренней цилиндрической поверхности, а многопериодная канавка 5 - на внешней поверхности охватываемой обоймы. На чертежах шарики 7 изображены в двух крайних положениях. Образующей поверхностью дорожек 4 и 5 является общая сфера А с центром в точке О, являющейся центром симметрии системы обойм. Радиус этой сферы R равен расстоянию от середины сепаратора 2 до оси DD1. Дно дорожки 4 располагается соответственно на сфере В, а дно дорожки 5 - на сфере С. Радиусы сфер А, В и С отличаются друг от другу на величину, равную радиусу шарика 7. Угол наклона косой канавки 4 к плоскости поперечного сечения передачи обозначим


Класс F16H13/08 с шариками или роликами
Класс F16H25/06 с промежуточными элементами, движущимися в направляющих двух вращающихся элементов