Планетарно эксцентриковый редуктор схема и расчет

Планетарный редуктор: принцип работы, характеристики и разновидности этого устройства

Двухступенчатый планетарный редуктор представляет собой конструкцию, составленную из шестеренок и других рабочих элементов, которые приводятся в движение посредством зубчатой передачи. При этом двигаются они по принципу, который заложен в механике вращения планет – вокруг одного центра. По этой причине центральная шестерня именуется «солнечной», промежуточные — «сателлитами», а внешняя с внутренним зубчатым сцеплением — «коронной». Кроме этого, самый простой планетарный редуктор состоит из водила. Оно предназначено для фиксации сателлитов относительно друг друга, чтобы они двигались вместе.

Для правильной работы устройства необходимо, чтобы одна из составляющих его частей была жестко закреплена на корпусе. В планетарном редукторе, который оснащен водилом, статической частью является именно оно. Кроме этого, жестко закрепленным может быть коронная или солнечная шестеренки. В случае если ни одна из частей этого устройства не закреплена, имеется возможность расщепления одного движения на несколько, либо слияние двух в одно.

При этом в сцепке с ведущим и ведомым валом может быть как коронная, так и солнечная шестерни, или сателлиты. Этот механизм может осуществлять повышение передаточного числа и снижение крутящего момента и на оборот.

За счет такой конструкции обеспечивается движение ведомого и ведущего валов в одном направлении.

Назначение и конструкция редуктора

Служит редуктор для обеспечения понижения передачи и при этом повышения силы крутящего момента. Для обеспечения работы этого механизма вращающийся вал присоединяется к его ведомому элементу.

Это устройство в классическом исполнении состоит из червячных или зубчатых пар, центрирующих подшипников, различных уплотнений, сальников и т.д. Примером планетарного редуктора является шариковый подшипник. Корпус устройства сложен из двух элементов:

Смазка всех составных элементов этого устройства производится путем разбрызгивания масла, но в некоторых особенных устройствах это осуществляется при помощи масляного насоса в принудительном порядке.

Принцип работы

То, как будет функционировать этот агрегат зависит от кинематической схемы привода. Так подводку вращательного движения можно осуществлять к любому элементу этой системы, а снятие производить с какого-либо из оставшихся. Передаточное число зависит от того, согласно какой схемы организована подводка и съем вращательного движения.

Понимание того, как работает подобный редуктор, позволяет оценить сложность ремонта и восстановления.

Разновидности планетарных редукторов

В зависимости от количества ступеней, которые они имеют планетарные редукторы подразделяют на:

Одноступенчатые более простые и при этом компактнее, меньше по размерам в сравнении с многоступенчатыми, обеспечивают более широкие возможности по передаче крутящего момента, достижения разных передаточных чисел. Обладающие несколькими ступенями являются достаточно громоздкими механизмами, при этом диапазон передаточных чисел, которые ими могут быть обеспечены, существенно меньше.

В зависимости от сложности конструкции они могут быть:

Кроме этого, планетарные редукторы в зависимости от формы корпуса, используемых элементов и внутренней конструкции могут быть:

Через них может передаваться движение между параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися валами.

Характеристики основных разновидностей этого устройства

Цилиндрические

Самые распространенные. Коэффициент полезного действия этих устройств достигает 95%. Они могут обеспечивать передачу достаточно больших мощностей. Передача движения осуществляется между параллельными и соосными валами. Они могут оснащаться прямозубными, косозубными и шевронными зубчатыми колесами. Коэффициент передачи может колебаться в пределах от 1,5 до 600.

Конические

Такое название они носят потому, что в них используются шестеренки, которые имеют коническую форму. Это обеспечивает плавность сцепки и способность выдерживать достаточно большие нагрузки. Могу иметь одну, две и три ступени. Валы в этой разновидности редукторов могут располагаться как горизонтально, так и вертикально.

Волновые

Они представляют собой конструкцию с гибким промежуточным числом. Состоят они из генератора волн, эксцентрика или кулачка, который обеспечивает растяжение гибкого колеса до достижения его контакта с неподвижным. При этом гибкое колесо имеет наружные зубья, а неподвижное — внутренние.

К достоинствам такого типа редукторов относится:

• плавность хода;
• высокое передаточное число;
• возможность передачи движения через герметичные и сплошные стенки.

Они могут быть одно- и многоступенчатыми. Высокоскоростные оснащены подшипниками скольжения, а низкоскоростные — подшипниками качения.

Достоинства планетарных редукторов

• Небольшой вес;
• Широкий диапазон передаточных чисел;
• Относительная компактность;
• Собрать и починить такое устройство можно своими руками.

Советы по подбору планетарного редуктора

Главное в этом деле — правильно произвести расчет основных параметров нагрузки и существующих условий эксплуатации этого устройства.

Выбор производиться в зависимости от:

• типа передачи;
• максимально допустимых осевых и консольных нагрузок;
• типоразмера этого устройства;
• диапазона температур, в которых редуктор может использоваться длительный период и не терять при этом своих полезных качеств и свойств.

Делаем планетарный редуктор своими руками

Первым делом производится проектирование будущей конструкции в зависимости от конструктивных особенностей изделия и задач, которые планируется решать с его использованием. При этом производится расчет таких параметров как передаточное число, расположение валов, количество ступеней и т.д.

Далее производится определение межосевого расстояния. Этот показатель очень важен, так как указывает на способность передавать крутящий момент. Температура внутри устройства во время его работы не должна быть выше, чем 80 градусов по Цельсию.

При конструировании планетарного редуктора производится также расчет:

• числа передаточных ступеней;
• количества сателлитных шестеренок и зубьев на них;
• толщины шестеренок;
• размещения осей в будущем механизме.

Кроме этого, осуществляется подбор шестеренок, которые выполнены из подходящего материала, расчет сил, которые будут присутствовать при функционировании механизма и проверочный расчет.

Не имея специального оборудования и условий, изготовить составные части этого устройства в условиях домашней мастерской не получится. Планетарный редуктор можно собрать из подобранных частей, которые без труда можно приобрести в торговой сети или на разборке.

Сборка также является делом достаточно непростым, для достижения успеха в этом деле необходимо иметь практический опыт ремонта подобных механизмов, их сборки и разборки, обладать теоретическими познаниями в механике, прочими знаниями и навыками.

Конструкции и расчет редукторов

Редукторы планетарные, выполненные по схеме 3К

В планетарных передачах 3 к основными звеньями являются три центральных колеса, а водило служит только для поддержания сателлитов. Редукторы выполняются одно- и двухступенчатыми. Для привода силовых механизмов рекомендуется применение одноступенчатых редукторов с передаточными числами

20. 100; при этом КПД равен 0,9. 0,85. Одноступенчатые редукторы могут применяться при передаточных числах и до 250. В этом случае снижается КПД и редукторы могут применяться при кратковременной работе механизмов. Двухступенчатые редукторы применяются в приводах машин с передаточными числами от 500 до 1000. В этом случае КПД колеблется в пределах 0,81. 0,64. Расширение диапазона передаточных чисел приведет к дальнейшему понижению значения КПД. Для повышения КПД и для более спокойной работы редуктора рекомендуется наибольшее увеличение передаточного числа первой ступени.

В зависимости от соотношения диаметров начальных окружностей колес с внутренними зубьями вращение быстроходного и тихоходного валов может быть в одном или разных направлениях. При диаметре начальной окружности ведомого зубчатого колеса меньшего диаметра начальной окружности неподвижного колеса направление вращения быстроходного и тихоходного валов совпадают. При обратном соотношении валы вращаются в разные стороны.

Редукторы планетарные одноступенчатые, выполненные по схеме 3 К

Планетарные редукторы, выполненные по схеме 3К, вполне устойчиво работают при частоте вращения до 2000 мин -1 при передаточных числах и = 150, но практическое их применение находится в пределах передаточных чисел от 20 до 100 [3]. Конструктивное исполнение при таких пределах передаточных чисел проще по сравнению с другими типами редукторов, и редуктор имеет меньшую массу на единицу передаваемого момента. На листе 120 представлен планетарный одноступенчатый редуктор, выполненный по схеме 3К, с передаточным числом и = 37,4.

Вал центрального колеса опирается на два шариковых однорядных подшипника, этот же вал служит опорой для водила через шариковые подшипники. Сателлиты через ось опираются на два радиальных сферических двухрядных подшипника, установленных в отверстиях щек водил. Подшипники от осевого смещения закрепляются пружинными кольцами, установленными в канавках отверстий под подшипники, и служат упором торцевой поверхности наружного кольца подшипника. Литое водило имеет неразъемную конструкцию. Уплотнения валов лабиринтного типа. Для устранения переполнения маслом пространства между подшипником и торцевой крышкой и во избежание протекания масла во внешнюю среду в нижней части расточки под подшипник выполнено отверстие для слива масла в картер редуктора. Для отвода теплого воздуха и паров масла из внутренней полости корпуса установлен вентиляционный колпак.

Уровень масла в картере контролируется жезловым маслоуказателем.

Габаритные и присоединительные размеры (лист 121) редукторов данного типа приведены в табл. 188.

Редукторы планетарные двухступенчатые, выполненные по схеме 3К

Двухступенчатые планетарные редукторы, выполненные по схеме 3 К, могут обеспечить передаточные числа от 600 до 10000, применяются в приводах тихоходных машин и механизмов. Для таких высоких передаточных чисел они имеют относительно небольшую массу на единицу передаваемого момента.

Конструкция данного редуктора представлена на листе 122. Во всех звеньях передач опорами служат однорядные шариковые подшипники, и только сателлиты второй ступени установлены на сферических роликовых подшипниках. Kopпyca и крышки отлиты из чугуна, водило цельное, изготовляется из литой стали. Смазывание из картера редуктора.

Планетарные редукторы.

Редукторы с зубчатыми передачами, в которых имеются колеса с перемещающимися осями, называются планетарными. Планетарные передачи позволяют получить большие передаточные числа редукторов при малом числе зубчатых колес. Габариты планетарных редукторов меньше, чем габариты обычных редукторов при одинаковых передаточных числах и нагрузках. Планетарные передачи несколько сложнее в изготовлении.

Кинематические схемы планетарных редукторов.

Планетарные передачи с одновенцовыми (рис. 1 ) и двухвенцовыми (рис. 3) сателлитами, а также многоступенчатые передачи (рис. 2) имеют средние передаточные числа (2…30) и высокий КПД (0,9…0,97).

Одноступенчатый планетарный редуктор.

Валы расположены параллельно установочной плоскости корпуса.

Центральное колесо 1 — ведущее, водило Н — ведомое. Центральное колесо 3 закреплено в корпусе.

Ведущий и ведомый валы вращаются в одну сторону.

Двухступенчатый планетарный редуктор. Схема 1.

Валы расположены параллельно установочной плоскости корпуса.

Центральное колесо 1 — ведущее, водило Н2 — ведомое. Центральные колеса 3 и 6 закреплены в корпусе.

Ведущий и ведомый валы вращаются в одну сторону.

Двухступенчатый планетарный редуктор. Схема 2.

Валы расположены параллельно установочной плоскости корпуса.

Центральное колесо 1 — ведущее, водило Н — ведомое. Центральное колесо 4 закреплено в корпусе. Колеса 2 и 3 жестко соединены между собой.

Ведущий и ведомый валы вращаются в одну сторону.

Двухступенчатый планетарный редуктор. Схема 3.

Рис. 4

Валы расположены параллельно установочной плоскости корпуса.

Центральное колесо 1 — ведущее, центральное колесо 5 — ведомое. Центральное колесо 3 закреплено в корпусе, колеса 2 и 4 жестко соединены между собой.

Ведущий и ведомый валы вращаются при D₅ D₃ — в противоположные стороны.

Планетарные передачи с тремя центральными колесами (рис. 4) имеют большие передаточные числа (100… 200). С увеличением передаточного числа КПД резко снижается.

Двухступенчатый планетарный редуктор с кривошипом.

Планетарные передачи с кривошипами (рис. 5,6) имеют большие передаточные числа (100…200), но сравнительно низкие КПД.

Рис. 5

Валы расположены параллельно установочной плоскости корпуса.

Водило Н — ведущее, центральное колесо 4 — ведомое. Центральное колесо 2 закреплено в корпусе, колеса 1 и 3 жестко соединены между собой.

Ведущий и ведомый валы вращаются при D₃ D₂ — в противоположные стороны.

Одноступенчатый планетарный редуктор с кривошипом.

Рис. 6

Валы расположены параллельно установочной плоскости корпуса.

Водило Н — ведущее, вал с кривошипами К — ведомый. Центральное колесо 2 закреплено в корпусе.

Ведущий и ведомый валы вращаются в разные стороны.

Кинематическая схема волнового редуктора.

На рис. 7 дана схема волнового зубчатого редуктора.

Рис. 7

Генератор волн Н (кулачок и подшипник с гибкими кольцами) — ведущий, колесо 1 с гибким венцом — ведомое, колесо 2 закреплено в корпусе.

Планетарный эксцентриковый редуктор

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: планетарный эксцентриковый редуктор содержит корпус, входной и выходной валы, эксцентричное водило, сателлит с концентрично размещенными венцами, два центральных колеса с внешними и внутренними зубьями и противовес , размещенный на водиле. Входной вал размещен в ободе центрального колеса, связанного с корпусом, водило имеет колоколообразную форму и размещено концентрично ободу того же центрального колеса. 1 ил.

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 Н 1/32

ВЕДОМСТВО СССP (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4786533/28 (22) 26.01.90 (46) 30,11.92. Бюл. N. 44 (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт металлургической промышленности «Гипросталь» (72) Ю,И.Ильченко и Q.Þ.Èëü÷åíêî (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1357629, кл. F 16 Н 1/32, 1987.

Москаленко В,А., Механизмы. M„Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1963, с.134, фиг.1118, Патент ФРГ

N- 3606240, кл. F 16 Н 1/32, 1987, фиг.4Е, Изобретение относится к машиностроению.

Известна планетарная эксцентриковая передача, содержащая корпус, крышку, соосные входной и выходной валы, эксцентриковое водило, установленный на нем сателлит, взаимодействующее с последним центральное колесо и двойную шарнирную муфту, связывающую сателлит и выходной вал, причем двойная шарнирная муфта выполнена полой, входной вал расположен внутри последней, а его конец оперт на выходной вал.

Недостатлом этой передачи является сложность уравновешивания двойной шарнирной муфты.

Известен редуктор фирмы Жанель, содержащий корпус, две крышки корпуса, входной эксцентриковый вал-водило, на котором установлен сателлит. имеющий на на. )Ы, » 1778394 А1 (54) ПЛАНЕТАРНЫЙ ЭКСЦЕНТРИКОВЫЙ

РЕДУКТОР (57) Использование; машиностроение. Сущность изобретения: планетарный эксцентриковый редуктор содержит корпус, входной и выходной валы, эксцентричное водило, сателлит с концентрично размещенными венцами, два центральных колеса с внешними и внутренними зубьями и противовес, размещенный на водиле, Входной вал размещен в ободе центрального колеса, связанного с корпусом, водило имеет колоколообразную форму и размещено концентрично ободу того же центрального колеса.

1 ил. ружной поверхности обода два цилиндрических зубчатых венца.

Венец большего диаметра имеет внутреннее зацепление с неподвижным корончатым центральным колесом, а венец меньшего диаметра имеет внутреннее зацепление с зубчатым венцом подвижного корончатого центрального колеса, установленного на выходном валу. Расточка в выходном валу служит опорой для внутреннего конца входного вала. Сателлит установлен на эксцентричной части входного вала, и поэтому для уравновешивания возникающих при работе редуктора инерционных усилий применен противовес.

Недостатками этого редуктора являются большие габариты и масса. Кроме того, входной зксцентриковый вал-водило имеет большую длину, опирается своими концами на крышку корпуса со стороны входа и выходной вал редуктора и при этом испытыва1778394 ет значительную нагрузку от изгибающих усилий со стороны сателлита. что ограничивает величину крутящего момента на входном эксцентриковом валу, а значит. и на выходном валу редуктора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является планетарный эксцентриковый редуктор, содержащий корпус, крышку корпуса, входной и выходной валы, эксцентричное водило, установленный на последнем сателлит с двумя концентрично расположенными венцами, центральное колесо, одно из которых имеет обод с внешними зубьями и установлено в корпусе, а другое с внутренними зубьями соединено с выходным валом, и противовес.

Недостатком этого редуктора является наличие изгибных нагрузок на входном валу.

Цель изобретения — повышение надежности путем исключения изгибных нагрузок на входном валу.

Поставленная цель достигается тем, что в планетарном эксцентриковом редукторе, содержаЩем корпус, крышку корпуса, входной и выходной валы, противовес, эксцентричное водило, установленный . на последнем сателлит, обод с двумя концентрично расположенными венцами, центральные колеса, одно из которых имеет обод с внешними зубьями и установлено в корпусе, а другое с внутренними зубьями соединено с выходным валом, в ободе центрального колеса установлен входной вал, а водило имеет колоколообразную форму и размещено концентрично ободу.

На чертеже показан планетарный эксцентриковый редуктор, разрез по центральной оси.

Планетарный эксцентриковый редуктор содержит корпус 1, крышку 2, входной 3 и выходной 4 валы, эксцентричное водило 5, установленный на нем сателлит 6 с двумя зубчатыми венцами 7, 8. центральные колеса 9 и 10 и противовесы 11.

Центральное колесо 9 имеет обод 12 с внешними зубьями и установлено в корпусе

5 1. Центральное колесо 10 выполнено с внутренними зубьями и соединено с выходным валом 4. Водило 5 имеет колоколообразную форму и размещено концентрично ободу 12.

Венцы 7 и 8 сателлита 6 расположены кон10 центрично один внутри другого. Входной вал 3 установлен в ободе 12. Для уравнове. шивания возникающих при работе планетарного эксцентрикового редуктора инерционных усилий на водиле 4 установле15 ны противовесы.

Планетарный эксцентриковый редуктор работает следующим образом.

При вращении входного вала 3 с водилом 5. несущим сателлит 6. зубчатый венец

20 7 обкатывается по неподвижному центральному зубчатому валу 9, получая при этом вращательное движение около своей оси, сообщает это вращательное движение венцу 8, который, вращаясь и обкатываясь по

25 центральному колесу 10, сообщает последнему вращательное движение.

Планетарный эксцентриковый редуктор. содержащий корпус, крышку корпуса, 30 входной и выходной ваЛы, эксцентричное водило, установленный на последнем сателлит с двумя концейтрично расположенными зубчатыми венцами, центральные колеса, одно из которых имеет обод с внешними

35 зубьями и установлено на корпусе, а другое с внутренними зубьями соединено с выходным валом, противовес, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности путем исключения изгибных нагрузок на

40 входной вал, в ободе центрального колеса установлен входной вал, а водило имеет колоколообразную форму и размещено концентрично ободу.

Техред М,Моргентал Корректор А.Долинич

Производственно-издательский комбинат «Патент». г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 4176 Тираж Подписное

ВНИИГ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР