устройство для безлюфтовой передачи крутящего момента и способ его монтажа

Формула изобретения

1. Устройство для безлюфтовой передачи крутящего момента, содержащее ведущее зубчатое колесо, введенное в зацепление с ведомым зубчатым колесом, выполненным из двух соосно расположенных зубчатых венцов, первый из которых жестко закреплен на конце вала, имеющего осевую торцевую полость, а второй выполнен с осевым выступом и внутренним радиальным буртиком и смонтирован на валу с возможностью разворота относительно первого, а также торсион, установленный в полости вала и закрепленный одним концом в днище полости вала, вторым - размещенный в осевом выступе второго зубчатого венца, отличающееся тем, что второй конец торсиона выполнен с выступающим хвостовиком для его закрутки, охвачен внутренним радиальным буртиком второго зубчатого венца и установлен с возможностью разворота в осевом выступе второго зубчатого венца для последующей фиксации положения после упругого скручивания торсиона.

2. Способ монтажа устройства для безлюфтовой передачи крутящего момента, включающий крепление первого зубчатого венца ведомого зубчатого колеса на конце вала, размещение в осевой торцевой полости конца вала торсиона с фиксацией его первого конца от проворота в днище указанной полости, установку на конце вала второго зубчатого венца ведомого зубчатого колеса с его фиксацией от осевого смещения, введение в зацепление ведущего зубчатого колеса с первым и вторым зубчатыми венцами, и последующее упругое скручивание торсиона до момента, превышающего максимальный рабочий момент на валу, отличающийся тем, что после введения в зацепление ведущего зубчатого колеса с первым и вторым зубчатыми венцами стопорят вал от проворота, а упругое скручивание торсиона осуществляют путем приложения крутящего момента к хвостовику его второго конца с последующей фиксацией второго конца упруго скрученного торсиона относительно второго зубчатого венца ведомого зубчатого колеса путем штифтования.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое техническое решение относится к области машиностроения и может быть использовано в реверсивных механизмах, где необходима высокоточная передача угла поворота от ведущего звена к ведомому.

Известны устройства для безлюфтовой передачи крутящего момента, выполненные на базе разрезных колес, содержащие ведомое зубчатое колесо в виде двух зубчатых венцов. Один из венцов жестко крепится на валу, а второй подпружинен и установлен соосно первому, см., например, «Справочник конструктора оптико-механических приборов» под ред. М.Я. Кругера, Маш., Л., 1968 г., с.с.562, 563, p.p.18-21 и а.с. №602727, СССР, МПК F16H 55/18, публ. 15.04.1978 г., Бюл. №14.

Известно устройство для передачи крутящего момента, содержащее ведущее зубчатое колесо, введенное в зацепление с ведомым зубчатым колесом, выполненным в виде двух соосно расположенных зубчатых венцов, первый из которых жестко закреплен на конце вала, а второй установлен с возможностью разворота относительно первого, см. а.с. №601498, СССР, МПК F16H 55/18, публ.05.04.1978 г., Бюл. №13.

Способ монтажа устройства включает в себя крепление первого зубчатого венца ведомого зубчатого колеса на конце вала, установку на конце вала второго зубчатого венца ведомого зубчатого колеса с его фиксацией от осевого смещения и введение в зацепление ведущего зубчатого колеса с первым и вторым зубчатыми венцами.

Недостатком всех вышеприведенных устройств является их пониженная нагрузочная способность, обусловленная спецификой выполнения упругих элементов, обеспечивающих люфтовыбирание в конструкции.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является устройство для безлюфтовой передачи крутящего момента, содержащее ведущее зубчатое колесо, введенное в зацепление с ведомым зубчатым колесом, выполненным из двух соосно расположенных зубчатых венцов, первый из которых жестко закреплен на конце вала, имеющего осевую торцевую полость, а второй выполнен с осевым выступом и внутренним радиальным буртиком, и смонтирован на валу с возможностью разворота относительно первого, а также торсион, установленный в полости вала и закрепленный одним концом в днище полости вала, вторым - размещенный в осевом выступе второго зубчатого венца, см. а.с. №1221425, СССР, МПК F16H 55/24, 1981 г.

Способ монтажа устройства включает в себя крепление первого зубчатого венца ведомого зубчатого колеса на конце вала, размещение в осевой торцевой полости конца вала торсиона с фиксацией его первого конца от проворота в днище указанной полости, установку на конце вала второго зубчатого венца ведомого зубчатого колеса с его фиксацией от осевого смещения и введение в зацепление ведущего зубчатого колеса с первым и вторым зубчатыми венцами.

Недостатками приведенного технического решения являются:

1. Низкая технологичность, связанная со сложностью конструктивного исполнения механизма закрутки торсиона (наличие дополнительных элементов - опорной шайбы, сухаря, шара и дополнительного выступа на зубчатом колесе).

2. Небольшая нагрузочная способность конструкции ввиду малых площадей контактирующих поверхностей при передаче крутящих моментов (момент передается шарообразным телом).

3. Неудобство при эксплуатации, связанное с обязательным наличием двухстороннего доступа к конструкции при ее монтаже.

4. Пониженная точность передаваемого крутящего момента без люфта, связанная с отсутствием строго регламентированного усилия закрутки торсиона (на величину момента будут вноситься ошибки от допуска на составные элементы механизма закрутки, механических свойств материала и т.п.).

Технический результат от использования предлагаемого технического решения заключается в повышении нагрузочной способности устройства, его технологичности и точности передаваемого крутящего момента без люфта.

В соответствии с предлагаемым техническим решением указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для безлюфтовой передачи крутящего момента, содержащем ведущее зубчатое колесо, введенное в зацепление с ведомым зубчатым колесом, выполненным из двух соосно расположенных зубчатых венцов, первый из которых жестко закреплен на конце вала, имеющего осевую торцевую полость, а второй выполнен с осевым выступом и внутренним радиальным буртиком и смонтирован на валу с возможностью разворота относительно первого, а также торсион, установленный в полости вала и закрепленный одним концом в днище полости вала, вторым - размещенный в осевом выступе второго зубчатого венца, второй конец торсиона выполнен с выступающим хвостовиком для его закрутки, охвачен внутренним радиальным буртиком второго зубчатого венца и установлен с возможностью разворота в осевом выступе второго зубчатого венца для последующей фиксации положения после упругого скручивания торсиона.

В способе монтажа устройства, включающем крепление первого зубчатого венца ведомого зубчатого колеса на конце вала, размещение в осевой торцевой полости конца вала торсиона с фиксацией его первого конца от проворота в днище указанной полости, установку на конце вала второго зубчатого венца ведомого зубчатого колеса с его фиксацией от осевого смещения и введение в зацепление ведущего зубчатого колеса с первым и вторым зубчатыми венцами, после введения в зацепление ведущего зубчатого колеса с первым и вторым зубчатыми венцами стопорят вал от проворота, упруго скручивают торсион, прикладывая к его хвостовику крутящий момент, превышающий максимальный рабочий момент на валу, и фиксируют второй конец упруго скрученного торсиона относительно второго зубчатого венца ведомого зубчатого колеса.

Кроме того, фиксацию второго конца упруго скрученного торсиона относительно второго зубчатого венца ведомого зубчатого колеса осуществляют путем штифтования.

На фиг.1 представлено предлагаемое техническое решение на примере привода для перемещения телескопа по углу-места; на фиг.2-4 - операции по способу монтажа устройства для безлюфтовой передачи крутящего момента.

Предлагаемое устройство содержит ведущее зубчатое колесо 1, подключенное к приводу 2, введенное в зацепление с ведомым зубчатым колесом, выполненным из двух соосно расположенных зубчатых венцов 3 и 4 (зубчатые венцы 3 и 4 выполнены в виде секторов, см. фиг.4). Зубчатый венец 3 жестко закреплен на конце вала 5 (полуоси, связанной с телескопом 6), а венец 4 выполнен с осевым выступом 7 для охвата вала 5 и смонтирован на последнем с возможностью разворота. Устройство содержит также торсион 8, установленный в осевой торцевой полости 9, предусмотренной на конце вала 5, и закрепленный первым концом в днище указанной полости. Для исключения осевого смещения венца 4 предусмотрен винт 10, вкрученный в венец 3, а для удобства монтажа устройства на торцевой поверхности осевого выступа 7 выполнен внутренний радиальный выступ 11 для охвата второго конца торсиона 8. Торсион 8 упруго скручен и зафиксирован своим вторым концом относительно осевого выступа 7 венца 4 с помощью штифта 12. Для скручивания торсиона 8 на его втором конце предусмотрен хвостовик 13, выступающий за торцевую поверхность осевого выступа 7 венца 4.

При развороте телескопа 6 по углу-места при реверсе осуществляется безлюфтовая передача вращения от привода 2 к валу 5 за счет упругих сил в скрученном торсионе 8 (момент скручивания торсиона 8 выбирают из условия превышения максимального рабочего момента на валу 5 телескопа 6).

Монтаж устройства для безлюфтовой передачи крутящего момента осуществляется следующим образом.

Жестко крепят зубчатый венец 3 на конце вала 5 (при этом вводя венец 3 в зацепление с ведущим зубчатым колесом 1, см. фиг.2), размещают торсион 8 в осевой торцевой полости 9 и крепят его первый конец в днище указанной полости, фиксируя от разворота, устанавливают на конце вала 5 своим осевым выступом 7 зубчатый венец 4, вводя его также в зацепление с ведущим колесом 1 и фиксируют от осевого смещения зубчатый венец 4 с помощью винта 10 (см. фиг.2). Затем стопорят вал 5 от проворота, например, с помощью упора 14 (см. фиг.4), воздействующего на телескоп 6, и прикладывают к хвостовику 13 с помощью рычага 14 длиной L усилие Р, упруго скручивая торсион крутящим моментом (PL), превышающим максимальный рабочий момент на валу 5. И после упругого скручивания торсиона 8, осуществляют фиксацию его второго конца относительно осевого выступа 7 зубчатого венца 4 с помощью штифта 12 (см. фиг.1).

Из вышеприведенного следует, что предложенное техническое решение при использовании дает технический результат, заключающийся в повышении нагрузочной способности устройства за счет передачи крутящего момента штифтовым соединением (а не шарообразным телом), повышении технологичности за счет упрощения узла закрутки торсиона (узел закрутки выполнен лишь в виде хвостовика второго конца торсиона), повышении точности передаваемого крутящего момента без люфта за счет наличия регламентированного усилия закрутки торсиона, обеспечении монтажа конструкции при одностороннем доступе.

По материалам заявки на предприятии в настоящее время изготовлен макетный образец устройства, испытания которого подтвердили достижение указанного технического результата.