CC BY
60
УДК 621.81.001.5
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНЕТАРНО-ШАРИКОВЫХ ПЕРЕДАЧ
О. А. Павлова Научный руководитель - С. П. Ереско
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: okm@mail.sibsau.ru
Приведена конструкция редуктора на основе планетарно-шариковой передачи. Рассмотрен принцип работы и представлены результаты кинематического анализа плавности работы передачи с промежуточными телами качения.
Ключевые слова: редуктор, промежуточное тело качения, кинематика движения.
THE DESIGN OF PLANETARY-BALL GEAR
O. A. Pavlova Scientific supervisor - S. P. Eresko
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: okm@mail.sibsau.ru
The reducer design on the basis of planetary and ball transfer is given. The principle of work is considered and results of the kinematic analysis of smoothness of work of transfer with intermediate bodies of swing are presented.
Keywords: gearbox, intermediate body rolling, the kinematics of the movement.
Механические передачи широко применяются во всех отраслях промышленности. Активно исследуются и развиваются механизмы преобразования движения, в которых используется не зубчатое зацепление, а новый тип зацепления с промежуточными телами качения (ПТК) - шариками.
«Планетарным механизмом с промежуточными телами качения является механизм, состоящий из трех и более основных звеньев, непосредственно участвующих в зацеплении и контактирующих с промежуточным звеном (звеньями) - телами качения - с возможностью осуществления его (их) сложного движения» [1].
На кафедре «Основы конструирования машин» разработана конструкция планетарного редуктора с шаровидной передачей [2-5], конструкция которого и названия составных частей представлена на рис. 1. Редуктор работает следующим образом.
При приведении в движение водила, выполненного заодно с входным валом 3, за счет зацепления с ним приходят в движение все три двухступенчатые сателлиты 4. Во время движения двухступенчатые сателлиты 4 внешней радиальной поверхностью обкатываются по основанию корпуса 2 через шарики 7, внутренняя ступень обкатывается по торцевой поверхности выходного вала 11 через шарики 6, передавая движение на выходной вал. При этом полусферические углубления, расположенные на окружности внутренней ступени сателлитов 4, вступают в контакт с шариками 6, оказывая на них клиновое воздействие, вызывая тем самым смещение контактирующих с ними ответных полусферических углублений выходного вала 11 относительно его оси вращения на угол определяемый по формуле
5 = -л•d2•m/Dв,
где 5 - угол смещения выходного вала при полном обороте входного вала; Dв - внешний диаметр внутренней ступени сателлитов. При этом шарики 6 проворачиваются в полусферических отверстиях, уменьшая трение скольжения при передаче крутящего момента.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1
Рис. 1. Планетарный редуктор: 1 - крышка редуктора; 2 - основание редуктора; 3 - водило, выполненное заодно с входным валом; 4 - сателлит; 5 - подшипник; 6 - шарики 04; 7 - шарики 03,5;
8 - игольчатый подшипник; 9 - подшипник; 10 - подшипник;
11 - выходной вал; 12 - подшипник
Основное в этих передачах - частичная замена трения скольжения трением качения, при котором потери мощности гораздо меньше. Нагрузочная способность таких передач, следовательно, увеличивается, за счет низких изгибных напряжений.
Для исследования равномерности и плавности хода планетарного редуктора с помощью программы Solid Works была построена виртуальная модель редуктора.
С помощью этой модели были проведены кинематические исследования, цель которых заключалась в нахождении функции угла поворота выходного вала от угла поворота входного вала, для выявления передаточного отношения редуктора, определяемого соотношением указанных углов поворота при повороте входного вала на 360°, а также построения графика плавности работы редуктора. Для этого был выбран шаг угла поворота входного вала 20° и проведены замеры соответствующих углов поворота выходного вала. И так до тех пор, пока входной вал не сделает один оборот. Полученные данные приведены в таблице.
Зависимость изменения угла поворота выходного вала от угла поворота входного вала
№ измерения Угол поворота входного вала, град Угол поворота выходного вала, град
1 0 0
2 20 0,66
3 40 1,33
4 60 2
5 80 2,66
6 100 3,33
7 120 4
8 140 4,66
9 160 5,33
10 180 6
11 200 6,66
12 220 7,33
Окончание таблицы
№ измерения Угол поворота входного вала, град Угол поворота выходного вала, град
13 240 8
14 260 8,66
15 280 9,33
16 300 10
17 320 10,66
18 340 11,33
19 360 12
С помощью этих данных получен следующий график представленный на рис. 2
0 Í0 80 120 160 200 240 280 320 360 ЧгшпШцта
йходшо Ьщ град
Рис. 2. Плавность работы редуктора
В процессе исследования кинематики движения выходного вала в зависимости от поворота входного вала установлено, что передаточное отношение не зависит от угла поворота входного вала, что исключает какие-либо кинематические погрешности. А линейный характер графика говорит о равномерности и плавности хода данного зацепления.
Механические передачи с промежуточными телами качения находят применение в редукторах приводов во многих областях техники, обеспечивая в минимальных объёмах передать максимальные мощности и иметь высокую кинематическую точность.
На конструкцию планетарного редуктора подана заявка на изобретение.
Библиографические ссылки
1. Лустенков М. Е. Передачи с промежуточными телами качения: определение и минимизация потерь мощности : монография. Могилев : Белорус.-рос. ун-т. 2010. 274 с.
2. Павлова О. А., Ереско С. П. Планетарно-волновой редуктор с шаровидной передачей // Ре-шетневские чтения : материалы XVII Междунар. конф, (10-12 ноября 2013, г. Красноярск) / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. С. 277-278.
3. Павлова О. А., Ереско С. П. Планетарно-волновая передача // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы IX Всерос. науч.-практ. конф. (6-10 апреля 2013, г. Красноярск). Т. 1. Технические науки. Информационные технологии / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. С. 162-163.
4. Павлова О. А., Ереско С. П. Планетарно-волновая передача // Инновации в авиации и космонавтике : материалы Всерос. науч.-практ. конф. М. : Изд-во МАИ, 2014. С. 54.
5. Павлова О. А., Ереско С. П. Совершенствование антенных приводов космических аппаратов// Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы X Всерос. науч.-практ. конф. (6-10 апреля 2014, г. Красноярск). Т. 1. Технические науки. Информационные технологии / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2014. С. 151-152.
© Павлова О. А., 2015
