зубчатый редуктор

Формула изобретения

ЗУБЧАТЫЙ РЕДУКТОР, содержащий корпус, состоящий из пластин, имеющих сквозные отверстия и кронштейны с консольными осями, на которых в сквозных отверстиях смежных пластин установлены блоки зубчатых колес с внешним и внутренним зацеплениями, причем консольные оси выполнены эксцентрично и с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной к осям блоков, отличающийся тем, что сквозные отверстия и кронштейны смежных пластин сориентированы друг относительно друга так, что межосевые отрезки последующих ступеней пересекаются с межосевыми отрезками предыдущих ступеней под углами, величина которых определена из выражения

= arccos ,

где M_u1 - изгибающий момент в заделке консольной оси от усилия зацепления, приложенного к зубчатому венцу с внутренними зубьями блока зубчатых колес, установленного на этой оси;

M_u2 - изгибающий момент в заделке консольной оси от усилия зацепления, приложенного к зубчатому венцу с внешними зубьями блока зубчатых колес, установленного на этой оси;

M_п - воспринимаемый консольной осью момент пары сил, образованный приложенными к венцам блока зубчатых колес усилиями зацепления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для изменения угловых скоростей и крутящих моментов валов машин и механизмов.

Известны редукторы, собранные по схемам, обеспечивающим их компактность и небольшие габаритные размеры [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является зубчатый редуктор, содержащий корпус, состоящий из пластин, имеющих сквозные отверстия и кронштейны с консольными осями, на которых в сквозных отверстиях смежных пластин установлены блоки зубчатых колес с внешним и внутренним зацеплением, причем консольные оси выполнены эксцентрично и с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной осям блоков [2].

Недостатком этого редуктора являются невысокие надежность и вероятность безотказной работы, что обусловливается значительной величиной результирующих сил в зацеплениях, воспринимаемых консольными осями, на которых установлены блоки зубчатых колес.

Целью изобретения является повышение надежности редуктора.

Это достигается тем, что в предлагаемом зубчатом редукторе сквозные отверстия и кронштейны соседних плит сориентированы друг относительно друга так, что межосевые отрезки последующих ступеней пересекаются с межосевыми отрезками предыдущих ступеней под углами, обеспечивающими минимальные величины действующих на консольные оси суммарных изгибающих моментов от сил в зацеплениях.

Угол пересечения межосевых отрезков может быть определен по формуле

= arccos , где М_и1 - изгибающий момент в заделке консольной оси от усилия зацепления, приложенного к зубчатому венцу с внутренними зубьями блока зубчатых колес, установленного на этой оси;

М_и2 - изгибающий момент в заделке консольной оси от усилия зацепления, приложенного к зубчатому венцу с внешними зубьями блока зубчатых колес, установленного на этой оси;

М_п - воспринимаемый консольной осью момент пары сил, образованный приложенными к венцам блока зубчатых колес усилиями зацепления.

Угол пересечения межосевых отрезков предыдущей и последующей ступеней редуктора определяет взаимное расположение точек приложения усилий зацепления на венцах с внутренними и внешними зубьями данного блока зубчатых колес, что в свою очередь определяет величину действующего на консольную ось изгибающего момента и, следовательно, размеры консольной оси.

На фиг. 1 изображена схема редуктора; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема консольной оси; на фиг. 4 - график изменения суммарного изгибающего момента в заделке консольной оси в зависимости от изменения угла пересечения межосевых отрезков.

Редуктор собран в корпусе, состоящем из пластин 1 и 2 и крышек 3 и 4, и включает ведущую вал-шестерню 5, промежуточный блок 6 зубчатых колес, ведомый вал 7 с установленным на нем зубчатым колесом 8.

Блок зубчатых колес 6 установлен на консольной оси 9, смонтированной в крышке 3, и имеет венец 10 с внутренними зубьями и венец 11 с внешними зубьями. Межосевые отрезки быстроходной ступени ОА и тихоходной ступени ОВ пересекаются под углом .

Редуктор работает следующим образом. Вращение с ведущей вал-шестерни 5 через блок 6 зубчатых колес и зубчатое колесо 8 передается ведомому валу 7, который вращается, преодолевая момент полезного сопротивления. При этом в зацеплениях зубчатых венцов 5-10 и 11-8 возникают усилия, величина которых определяется передаваемым крутящим моментом (фиг.2).

Нормальные усилия в зацеплениях N₁ и N₂ (фиг.3) создают в заделке консольной оси изгибающие моменты, величина которых определяется следующим образом. Изгибающий момент от силы N₁

М_и1 = N₁L₁; изгибающий момент от силы N₂

М_и2 = N₂L₂.

При произвольной пространственной ориентации сил N₁ и N₂, что имеет место при угле пересечения межосевых отрезков, равном , суммарный изгибающий момент в заделке консольной оси будет равен

M_и=

Кроме того, при угле пересечения межосевых отрезков > 90^о на консольную ось действует момент пары сил N₁ и N₂, равной по величине

М_п1 = N₂ cos (180^o - ) L₃ =

= - M_п cos .

Суммарное воздействие на консольную ось определяется по формуле

M_c= M_и+M_п1= M_и-M_пcos= -M_пcos и представляет собой функцию угла . Чтобы определить экстремумы (минимум) этой функции найдем ее первую производную и приравняем ее к нулю:

M = - + M_пsin=0, отсюда

cos = .

Так, например, при М_и1 = 12 Н м; М_и2 = 36 Н м; М_п = 14 Н м

cos = = -0,5646,

= 124,376^о.

Обеспечивая перекрещивание межосевых отрезков быстроходной и тихоходной ступеней под углом можно обеспечить наименьшую величину действующего на консольную ось изгибающего момента и, не изменяя ее поперечных размеров, повысить надежность редуктора.