Кривошипно-планетарные редукторы с эвольвентным внутренним зацеплением при разности чисел зубьев колес Zd=1 Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

электронный журнал ц

инженерное"

ОБРАЗОВАНИЕ

#1 январь 2006 Ред. совет Специальности Рецензентам Авторам English Koi-8 Win

Найти выделенное

Кривошипно-планетарные редукторы с эвольвентным внутренним зацеплением при разности чисел зубьев колес Zd=1.

#1 январь 2006

К.т.н., доцент Тарабарин В.Б., инженер Тарабарина З.И.

Кривошипно-планетарные редукторы с эвольвентным внутренним зацеплением при разности чисел зубьев колес Zd=1.

Кривошипно-планетарные редукторы - известный, однако пока мало распространенный вид зубчатых передач. В основе этого вида передач лежит планетарный механизм типа K-H-V (по классификации В.Н. Кудрявцева) с внутренним зубчатым зацеплением с малой разностью в числах зубьев колес. По принципу действия редуктор этого вида близок к волновым передачам, но в нем отсутствует недолговечное гибкое колесо. В этих редукторах часто применяют внецентроидные циклоидальные и цевочные зацепления [1] или эвольвентное внутреннее зацепление с малой разностью в числах зубьев колес (обычно Zd=1) [2]. Редукторы на основе такого механизма позволяют

реализовывать большой диапазон передаточных отношений (от 10 до 300) при малых габаритах, высоком КПД, высокой точности и жесткости. Затормаживая корпус, входной или выходной вал можно изменять передаточные отношения. При передаточном отношении менее 150 редукторы несамотормозящиеся. Кривошипно-планетарный механизм можно рассматривать как комбинацию планетарного зубчатого механизма и механизма муфты, предназначенной для съема вращательного движения с сателлита или его торможения. Конструктивные разновидности механизма определяются в основном применяемой в нем муфтой. В качестве муфты используются: цевочное зацепление или поводковая муфта (рис.1), зубчатая муфта (рис.2), механизм параллельных кривошипов (рис.3), муфта Альдгема,

упругие муфты (сильфоны) или валы. Конструкция муфты в значительной степени определяет габариты, точность, виброактивность и КПД механизма.

Для большинства конструкций кривошипно-планетарных редукторов отличительными особенностями являются: компактность; высокая

нагрузочная и перегрузочная способности (допускает перегрузки по моменту в 5 раз); большой диапазон реализуемых в одной ступени передаточных чисел (10 - 300); малый момент инерции валов; низкие шум и вибрации; высокий КПД (70 - 85%). К недостаткам этих механизмов следует отнести высокую радиальную нагрузку на подшипники быстроходного вала, поэтому КПД таких механизмов ниже, чем других планетарных механизмов, а также повышенную виброактивность некоторых конструкций муфты.

Области применения кривошипно-планетарных редукторов достаточно разнообразны: приводы грузоподъемных машин, манипуляторов, различных станков, приводы радиолокационных антенн и других механизмов.

Рис.1. Механизм редуктора горнодобывающего комбайна

Ниже представлены фотографии моделей механизмов данного типа различного конструктивного исполнения.

В редукторе, изображенном на рис.1, используется эвольвентное внутреннее зацепление с разностью в числах зубьев колес равной 1. Для передачи вращательного движения с сателлита на выходной вал в данном

редукторе используется цевочная (поводковая) муфта.

В редукторе, изображенном на рис.2, тоже используется эвольвент! зацепление с разностью в числах зубьев колес равной 1. Для передачи движения от колеса с внешними зубьями к выходному валу в данном механизм зубчатая муфта с эвольвентным внутренним зацеплением.

В механизме, изображенном на используется эвольвентное внутреннее разностью в числах зубьев колес равной вращательного движения с колеса с зубьями и задания ему поступательног окружности радиуса эксцентриситета в да используется механизм параллельных кри

схе рад ант спр пла ред пер отн с м

приводного двигателя N=2.8 кВт. Опытные образцы этого редуктора были изгот испытаны. При испытаниях определялось КПД механизма и крутильные колеба Испытательный стенд (Рис. 4) выполнен по схеме с замкнутым силовым контур Нагружение редукторов стенда крутящим моментом производилось спиральной размещенной между быстроходными валами. КПД определялось двумя способа

• в первом измерялись напряжение и ток двигателя и по тарировоч двигателя определялся момент на его валу, момент создаваемый пружиной углу ее закручивания тарировочному графику пружины;

во втором момент на тихоходном валу определялся по сигналам с наклеенных на нем тензодатчиков, а момент на входном - по величине угла закручивания пружины.

т=5000& ни V

/ ,

/ л=тн и& ии/ /

т=1ЯЮо6 ' кц/

Осциллограммы сигналов с тензодатчиков при тарировке и в эксперименте приведены на рис. 5. Полученные по результатам эксперимента зависимости КПД от момента закручивания пружины и от частоты вала двигателя представлены на рис.6. КПД редуктора в эксперименте от 0.32 при минимальной нагрузке и максимальной частоте до

0.78 при максимальной нагрузке и минимальной частоте. Полученные значения КПД достаточно хорошо совпадают с экспериментальными результатами других исследователей [1]. К сожалению, испытания выявили и некоторые неприятные свойства данного механизма: при увеличении частоты вала двигателя более 1800 оборотов в минуту в механизме возникали

и* » Ны

М*=9 Ни/

>аммы

редуктора

значительные крутильные колебания, которые приводили к его заклиниванию на частоте 2000 оборотов в минуту. Механизм в данном редукторе имеет только одно зубчатое колесо с внутренними зубьями или сателлит, которое уравновешивается тремя парами противовесов размещенных на кривошипных или входных валах. Добиться в такой конструкции точного уравновешивания сложно. Поэтому возможной причиной возникающего резонанса и заклинивания могла быть неудачная конструкция системы уравновешивания. В конструкциях, где для уравновешивания использованы два одинаковых сателлита, установленных на кривошипных валах в противофазе, при исследовании во всем диапазоне рабочих частот двигателя заклинивания и резонанса обнаружено не было.

Кафедра ТММ МГТУ им. Н.Э. Баумана совместно с ММПП «Салют» спроектировала кривошипно-планетарный редуктор (Рис.7) с передаточным отношением и=13 с внутренним эвольвентным зацеплением при 2^=4 для

малогабаритного рыхлителя почвы.

Особенностью данной конструкции является

использование в качестве муфты упругого Рис.7. Планетарный редуктор _ /рыхлителя гибкого вала. В настоящее время разработана

документация на данный редуктор и скоро будет изготовлен его опытный экземпляр.

Заключение. Кривошипно-планетарные редукторы различных конструктивных исполнений обладают высокими качественными показателями и существенно расширяют возможности конструкторов при проектировании изделий различного назначения.

Список использованных источников

1. Шанников В.М. Планетарные редукторы с внецетроидным зацеплением. - М.: Машгиз, 1948. - 172 с.

2.

Скворцова Н.А. Некоторые особенности внутреннего станочного

зацепления. Труды МГТУ им. Н.Э. Баумана. «Вопросы теории

механизмов и машин». Вып. 23. - М.: Машгиз, 1953.

Написать комментарий >>

УЧАСТНИКi

Журнал | Портал | Раздел Copyright © 2003 «Инженерное образование» E-mail: [email protected] | тел.: +7 (495) 263-68-63

Вход для редакторов