Результат интеллектуальной деятельности: ПЛАНЕТАРНЫЙ РЕДУКТОР

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к космической технике. Изобретение может применяться в составе тросового устройства стягивания в стыковочном механизме космического аппарата.

Известен планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью (аналог), представленный в патенте РФ №2506477, содержащий быстроходный вал, колесо внутреннего зацепления, венец которого образован роликами, циклоидальную ступень с циклоидальным диском, имеющим на внешней поверхности циклоидальные зубья для зацепления с роликами. Вращение диска вокруг собственной оси передается к быстроходному валу редуктора с помощью пальцев с роликами, обкатывающими отверстия в циклоидальном диске. На внутренней поверхности циклоидального диска выполнено колесо внутреннего зацепления. Предварительная планетарная ступень расположена в плоскости циклоидального диска и внутри него. Предварительная ступень содержит входную шестерню, связанную с быстроходным валом, и посаженные на свободное водило три сателлита. Один сателлит находится в одновременном зацеплении с входной шестерней и колесом внутреннего зацепления и выполнен размером, обеспечивающим эксцентричную посадку этого диска относительно оси редуктора. Другие сателлиты имеют меньшие размеры и находятся в зацеплении только с колесом внутреннего зацепления.

Недостатком конструкции является наличие пальцев с роликами, которые имеют малую нагрузочную способность из-за консольного их закрепления. Кроме того, наличие предварительной планетарной ступени, имеющей диаметр, ограниченный технологическими возможностями, а также требованиям к нагружению эвольвентных зубов, при помощи которых она взаимодействует с циклоидальным диском, увеличивает внешний диаметр циклоидального диска, избыточно повышая запас прочности цевочного зацепления.

Известен планетарный редуктор завода Пекрун (прототип), представленный в книге Руденко Н.Ф. Планетарные передачи. Теория, применение, расчет, проектирование - М.: Государственное научно-техническое издательство Машиностроительной литературы - 1947 г, в котором на входном валу, опирающемся на два подшипника, размещено водило, на котором расположен сателлит с двумя неподвижными относительно друг друга шестернями с разным числом зубьев, имеющих возможность вращения относительно водила, причем первая шестерня находится в эвольвентном зацеплении с первым неподвижным корпусом, а вторая входит во внутреннее эвольвентное зацепление с зубьями, размещенными на выходном валу, размещенном на двух подшипниках.

Недостатком конструкции является низкая нагрузочная способность ввиду того, что входной и выходной валы редуктора размещены на подшипниках консольно, а также ввиду того, что каждый сателлит находится в эвольвентном зацеплении, нагрузка передается только через один зуб, что не является рациональным и требует увеличения габарита корпуса и выходного вала.

Техническим результатом изобретения является увеличение нагрузочной способности редуктора.

Технический результат достигается тем, что в планетарном редукторе, содержащем входной вал, размещенный на подшипниках, сателлит, в котором две неподвижные относительно друг друга шестерни имеют разное число зубьев, первый корпус, выходной вал, размещенный на подшипниках в отличие от известного, на входном валу размещен эксцентрик, на котором расположен сателлит, зубья шестерен выполнены в виде циклоид, в первом неподвижном корпусе и выходном валу размещены цевки, первая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками первого неподвижного корпуса, вторая шестерня сателлита входит в зацепление с цевками выходного вала, кроме того, введена третья шестерня, неподвижная относительно первых двух, второй неподвижный корпус с цевками, размещенные зеркально, соответственно, первой шестерне и первому неподвижному корпусу относительно плоскости, проходящей через вторую шестерню и перпендикулярной оси вращения входного вала, причем число зубьев третьей шестерни и число цевок второго неподвижного корпуса равны соответственно, числу зубьев первой шестерни и числу цевок первого неподвижного корпуса, два подшипника входного вала и два подшипника выходного вала размещены по обе стороны указанной плоскости.

Заявляемое техническое решение поясняется изображением на фиг. 1 - кинематическая схема планетарного циклоидного редуктора с цевочным зацеплением с дополнительными шестерней и корпусом.

Планетарный редуктор содержит входной вал 1 с эксцентриком, размещенный на подшипниках 2, на эксцентрике размещен сателлит с шестерней 3, находящейся в зацеплении зубьями с цевками первого неподвижного корпуса 4, и шестерней 5, неподвижной относительно шестерни 3 и находящейся в зацеплении с цевками выходного звена 6, размещенного на подшипниках 7, причем шестерни 3 и 5 имеют разное число зубьев, которые выполнены в форме циклоиды, кроме того, сателлит также содержит шестерню 8, зубья которой также выполнены в форме циклоиды, неподвижную относительно шестерней 3 и 5, второй неподвижный корпус 9 с цевками, размещенные зеркально, соответственно, шестерне 3 и первому неподвижному корпусу 4 относительно плоскости, проходящей через шестерню 5 и перпендикулярной оси вращения входного вала 1, причем число зубьев шестерни 8 и число цевок второго неподвижного корпуса 9 равны соответственно, числу зубьев шестерни 3 и числу цевок первого неподвижного корпуса 4, два подшипника 2 входного вала и два подшипника 7 выходного вала размещены по обе стороны указанной плоскости.

Планетарный редуктор работает следующим образом.

Входной вал 1 с эксцентриком, размещенный на подшипниках 2, приводом вращается вокруг своей оси. Сателлит, имеющий три шестерни с зубьями в форме циклоиды и развязанный с валом приходит в движение из-за того, что выступами циклоиды шестерен 3 и 8 взаимодействует с неподвижными цевками корпусов 4 и 9.

Движение сателлита имеет следующий характер:

его центр движется по окружности, радиус которой равен эксцентриситету вала 1;

относительно своего центра он имеет угловое вращение - на один оборот вала он поворачивается на 1/n оборотов, где n - число цевок.

Движение сателлита приводит к взаимодействию выполненной на шестерне 5 циклоиды с цевками выходного вала 6, размещенного на подшипниках 7. Характер движения сателлита и его взаимодействия с цевками выходного вала 6 приводит к тому, что оно, имеющее возможность только осевого вращения, начинает вращаться. Передаточное отношение при этом определяется по формуле:

где z_к - число цевок неподвижного корпусов 4 и 9, z_в - число цевок выходного вала 6. Положительное значение передаточного отношения i означает, что выходной вал 6 будет вращаться сонаправленно направлению вращения входного вала 1. Отрицательное значение передаточного отношения i означает, что выходной вал 6 будет вращаться в противоположном вращению входного вала 1 направлении.

Форма циклоиды каждой из шестерен определяется следующим образом:

вычисляется предварительная форма циклоиды - эпитрохоида:

где R - радиус окружности, на которой размещаются центры цевок, входящие в зацепление с шестерней, для которой производится расчет формы, z_i - число цевок, е - эксцентриситет вала 1, параметр t=0…360° переменная;

затем выполняется построение эквидистанты (отступ по нормали к траектории) в направлении оси шестерни на расстояние R_ц - радиус цевок.

Актуальность создания изобретения обуславливается возможностью его использования в составе периферийного стыковочного механизма космического аппарата. Стыковочный механизм состоит из стыковочного кольца, защелок, шести устройств поглощения энергии (штанг стыковочного механизма) и тросового устройства стягивания.

Тросовое устройство стягивания используется после образования первичной механической связи между двумя космическими аппаратами. С его помощью выполняется совмещение стыковочных плоскостей до обеспечения возможности закрытия стыка с помощью крюков механизма герметизации стыка. При этом необходимо обжать множество элементов стыка таких как электроразъемы, гидроразъемы, резиновые уплотнения, толкатели.

Ввиду жестких требований к массе, в приводе тросового устройства стягивания используются маломощные высокооборотистые двигатели, которые должны создавать значительную силу, преодолевающую сопротивление элементов стыка, поэтому особо важным является использование малогабаритных и высоконагруженных редукторов, например планетарного редуктора.