передача с промежуточными звеньями

Формула изобретения

Передача с промежуточными звеньями, содержащая соосные быстроходный и тихоходный валы, закрепленный на быстроходном валу кулачок, по периметру которого выполнен фигурный паз, центральное колесо с внутренними зубьями, обойму с радиальными пазами, закрепленную на тихоходном валу, и промежуточные звенья, размещенные в пазах обоймы, установленные каждый одним своим концом в фигурном пазе кулачка и имеющие на втором своем конце зуб, предназначенный для взаимодействия с центральным колесом, причем кулачок, промежуточные звенья и центральное колесо расположены коаксиально, отличающаяся тем, что она снабжена регулятором передаточного отношения, центральное колесо установлено с возможностью вращения и соединено с регулятором, а число зубьев центрального колеса может быть больше или равно или меньше числа промежуточных звеньев.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в механических приводах машин.

Известно устройство /аналог/, обеспечивающее бесступенчатое регулирование передаточного отношения и реверсирование передачи за счет изменения окружного шага размещения промежуточных звеньев в зоне зацепления.

Недостатками этого устройства являются: 1) сложная конструкция, обусловленная большим количеством кинематически взаимодействующих составных частей, 2) большой износ рабочих поверхностей кулачков и контактирующих с ними рабочих поверхностей промежуточных звеньев вследствие постоянного прижатия промежуточных звеньев к кулачкам пружинами /I/.

В качестве прототипа выбрана передача с промежуточными звеньями, содержащая соосно быстроходный и тихоходный валы, кулачок, закрепленный на быстроходном валу, неподвижное центральное колесо с внутренними зубьями, обойму с радиальными пазами, закрепленную на тихоходном валу и промежуточные звенья, размещенные в пазах обоймы и подвижно связанные своими концами с фигурным пазом кулачка, причем кулачок, промежуточные звенья и центральное колесо расположены коаксиально, а число зубьев колеса может быть больше или меньше числа промежуточных звеньев / 2/.

Передача работает следующим образом.

В процессе работы кулачок вращается с частотой быстроходного вала, промежуточные звенья совершают возвратно-поступательные перемещения в радиальных пазах обойм при взаимодействии своих фигурных концов с фигурным пазом кулачка, осуществляя свой вход в зацепление с центральным колесом и выход из этого зацепления.

Вследствие различия чисел зубьев колеса и промежуточных звеньев и их взаимодействия при зацеплении колесо и обойма получают относительное угловое перемещение и следовательно, связанный с обоймой тихоходный вал поворачивается относительно неподвижного колеса. При этом в передаче с колесом, число зубьев которого больше числа промежуточных звеньев, быстроходный и тихоходный валы вращаются в противоположные стороны. В передаче с числом зубьев колеса, меньшим числа промежуточных звеньев, быстроходный и тихоходный валы вращаются в одну сторону.

Недостаток этого устройства обеспечивается только одно какое-нибудь постоянное /фиксированное/ передаточное отношение.

Целями изобретения являются:

бесступенчатое регулирование передаточного отношения и реверсирование передачи,

Указанные цели достигаются тем, что в устройстве, содержащем соосные быстроходный и тихоходный валы, кулачок, закрепленный на быстроходном валу, центральное колесо с внутренними зубьями, обойму с радиальными пазами,размещенные в этих пазах промежуточные звенья, свободно скользящие своими концами по фигурному пазу кулачка и регулятор передаточного отношения, состоящий из механизма поворота и связанного с ним механизма управления, причем кулачок, промежуточные звенья и центральное колесо расположены коаксиально, число зубьев центрального колеса может быть больше или меньше или равно числу промежуточных звеньев, регулирование передаточного отношения и реверсирование осуществляет регулятор передаточного отношения посредством взаимодействия механизма поворота с центральным колесом, выполненным для этого с возможностью вращения относительно оси быстроходного вала.

Конкретная польза при использовании изобретения обусловливается следующими возможностями и преимуществами:

возможность регулирования передаточного отношения и реверсирования передачи при непрерывном вращении быстроходного вала позволяет использовать изобретение в машинах всех областей машиностроения, реализуя его высокое передаточное отношение при малой массе и габаритах, характерных для волновой передачи, разновидностью которой является рассматриваемое изобретение,

при неподвижном механизме поворота центральное колесо неподвижно, чем обеспечивается постоянное (фиксированное) передаточное отношение аналогично как в передаче-прототипе (2), что благоприятно для передач, работающих большую часть времени в одном стационарном режиме.

Качественная оценка технико-экономических преимуществ предложенного технического решения в сравнении с прототипом (2) характеризуется следующими сведениями. Указанные преимущества позволяют использовать предлагаемую передачу в силовых устройствах большой мощности, например в транспортных средствах, станках и т.д. Она обеспечивает большое передаточное отношение, его бесступенчатое регулирование, реверсирование передачи, имеет уменьшенные габариты и массу, свойственные волновой передаче, по сравнению с традиционными редукторами, что дает большой техникоэкономический эффект при ее применении за счет уменьшения количества пар зацепления и материалоемкости.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен вариант передачи с промежуточными звеньями, поперечный разрез; на фиг. 2 продольный разрез; на фиг. 3 конкретный пример выполнения передачи с числом зубьев колеса, равным числу промежуточных звеньев поперечный разрез.

Устройство передачи с промежуточными звеньями (см. фиг. 1, 2) содержит соосные быстроходный 1 и тихоходный 2 валы, кулачок 3, закрепленный на быстроходном валу 1, подвижное центральное колесо 4 с внутренними зубьями, обойму 5 с радиальными пазами 6, промежуточные звенья 7, размещенные в пазах 6 обоймы и свободно скользящие своими концами по фигурному пазу 9 (пазу с фигурным поперечным сечением) кулачка 3 и регулятор 10 передаточного отношения, содержащий механизм поворота 11 и связанный с ним механизм управления 12, при этом кулачок 3, промежуточные звенья 7 и центральное колесо 4 расположены коаксиально, число зубьев центрального колеса может быть больше или меньше, или равно числу промежуточных звеньев 7, а регулятор передаточного отношения 10 связан с центральном колесом.

Передача работает следующим образом.

В процессе работы кулачок 3 вращается с частотой быстроходного вала 1, промежуточные звенья 7 совершают возвратно-поступательные перемещения в пазах 6 обоймы 5 посредством взаимодействия своих концов и с фигурным пазом 9 кулачка 3 и периодически входят своими другими концами в зацепление с центральным колесом 4.

Усилия, возникающие при этом зацеплении, промежуточные звенья 7 передают через обойму 5 на закрепленный с ней тихоходный вал 2, обеспечивая его вращение относительно центрального колеса 4. Колесо 4 может вращаться механизмом поворота 11, в качестве которого, например может быть использован находящийся в червячном зацеплении с этим колесом червяк, на валу которого закреплено коническое зубчатое колесо 13 механизма управления 12, электрический двигатель 14 которого вырабатывает необходимые для этого частоты вращения с помощью регулируемого реостатом 15 электрического сопротивления цепи питания двигателя 14, который соединен с источником питания 16 кабелями 17. Двигатель 14 включается в работу переключателем 18.

Вращение вала 19 двигателя 14 на колесо 13 передается с помощью находящихся с ним в зацеплении конических зубчатых колес 20, 21, свободно прокручивающихся на валу 19 и соединяемых с валом 19 муфтой 22, перемещаемой по шпонке вдоль вала 19 рукояткой 23, связанной с муфтой 22. Муфта 22 может занимать три положения, при которых производятся следующие действия:

в нейтральном положении муфты 22, как показано на фиг. 1, колеса 20 и 21 свободно прокручиваются на валу 19 и не передают вращение на колесо 13 и, следовательно, механизм поворота 11 и колесо 4 остаются неподвижными;

в рабочем положении при зацеплении муфты с колесом 20 связанное с ним колесо 15 передает вращение валу механизма поворота 11, при этом колесо 21 свободно прокручивается;

в рабочем положении при зацеплении муфты с колесом 21 связанное с ним колесо 13 передает валу механизма поворота 11 вращение в противоположную сторону, при этом колесо 20 свободно прокручивается.

В передачах, имеющих различие числа зубьев колеса 4 с числом промежуточных звеньев 7, в процессе вращения кулачка 3 с частотой быстроходного вала 1 при нейтральном положении муфты 22, т.е. при неподвижности колеса 4, обойма 5 получает относительно колеса 4 угловое перемещение и обеспечивает вращение закрепленного с ней тихоходного вала 2 с постоянным (фиксированным) передаточным отношением идентично, как в передачах-прототипе (2).

Работа передачи при положении муфты 22 в рабочем положении поясняется примером работы передачи, в которой число зубьев колеса 4 превышает число промежуточных звеньев 7, а устройство поворота 11 вращает колесо 4 в сторону вращения быстроходного вала 1. В этом случае тихоходный выл 2 будет замедлять вращение, т.к. за один оборот быстроходного вала 1 промежуточные звенья 7 произведут обкатку меньшего числа зубьев колеса 4, а именно на столько, на сколько повернется этих зубьев за время одного оборота вала 1.

В случае, если за один оборот быстроходного вала 1 колесо 4 повернется на число превышающих зубьев, оно станет равноценным неподвижному центральному колесу с числом зубьев, равным числу промежуточных звеньев, а сами эти звенья будут обкатываться по зубьям такого колеса свободно(без усилий), и не будут воздействовать на обойму 5 и таким образом тихоходный вал 2 будет неподвижным, характеризуемым бесконечным значением передаточного отношения (остановка вращения вала).

При дальнейшем увеличении скорости вращения колеса 4 оно становится равноценным неподвижному центральному колесу с числом зубьев меньшим числа промежуточных звеньев, а возникающие при этом усилия взаимодействия колеса 4 и звеньев 7, направленные в другую сторону, снова передаются на обойму 5, при этом тихоходный вал 2 начинает вращаться в противоположную сторону, т.е. при остановке тихоходного вала 2 осуществляется реверс передачи. При последующем увеличении скорости вращения колеса 4 соответственно увеличивается скорость вращения тихоходного дала 2, т.е. уменьшается передаточное отношение, начиная от бесконечного значения.

С целью увеличения функциональных возможностей и технических характеристик передачи для устройств, в которых требуются частые реверсирования тихоходного вала и широкий диапазон частот его вращения, целесообразно применение передачи, в которой число зубьев центрального колеса 4 равно числу промежуточных звеньев 7.

В этой передаче (фиг. 3) в процессе вращения кулачка 3 с частотой быстроходного вала 1 обеспечиваются следующие закономерности вращения тихоходного вала 2:

при нейтральном положении муфты 22, т.е. при неподвижности колеса 4, осуществляется свободный вход-выход промежуточных звеньев в колесо 4 без силового взаимодействия, т.е. обойма 5 сохраняет неизменное по отношению к колесу 4 положение и, следовательно, закрепленный с ней тихоходный вал 2 остается неподвижным;

при рабочих положениях муфты 22 в зацеплении с колесом 20 или 21 колесо 4 может вращаться в одну или другую сторону соответственно. При этом возникает силовое взаимодействие колеса 4 с промежуточными звеньями, которое передается на обойму 5, обеспечивая одностороннее с колесом 4 вращение этой обоймы и закрепленного с ней тихоходного вала 2.