Патент на редуктор

12.10.2018 Выкл. Автор admin

зубчатый цилиндрический редуктор

Изобретение относится к машиностроению, и может быть использовано в приводных системах летательных аппаратов. Зубчатый цилиндрический редуктор содержит n-пар зубчатых колес (2) и шестерней (3). Каждая из пар имеет свое передаточное число. Все шестерни (3) выполнены с одинаковым числом зубьев. Колеса (2), начиная со второй пары от входа редуктора, имеют одинаковое число зубьев и образуют с шестерней (3) передаточное число, равное 2,4. Колесо первой пары имеет число зубьев, образующее с шестерней передаточное число, необходимое для реализации любого заданного значения передаточного числа всего редуктора. Такое выполнение передачи позволяет упростить конструкцию и снизить массу редуктора. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2362923

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, может быть использовано в приводных системах летательных аппаратов.

Известен зубчатый цилиндрический редуктор, состоящий из корпуса, нескольких цилиндрических пар колесо — шестерня, при этом пары имеют разные передаточные числа, а колеса и шестерни выполнены с различным числом зубьев [1]. Недостатком этого редуктора является сложность изготовления, связанная с наличием колес и шестерней с различными числами зубьев.

Наиболее близким техническим решением является многоступенчатый редуктор, у которого все шестерни имеют одинаковое число зубьев, а колеса — различное число зубьев [2].

Недостатками этого многоступенчатого редуктора являются сложность конструкции и высокая масса редуктора, так как зубчатые колеса имеют разные числа зубьев, передаточные числа пар не одинаковы и масса колес не соответствует минимально возможному значению.

Целями изобретения являются упрощение конструкции и снижение массы редуктора.

Поставленная цель достигается тем, что в зубчатом цилиндрическом редукторе, состоящем из n-пар зубчатых колес и шестерней, каждая из которых образует свое передаточное число, все шестерни выполнены с одинаковым числом зубьев, а колеса, начиная со второй пары от входа, образуют с шестерней передаточное число, равное 2,4, при этом колесо первой пары имеет число зубьев, образующее с шестерней передаточное число, необходимое для реализации любого заданного значения передаточного числа всего редуктора.

На фиг.1 изображен фрагмент многоступенчатого зубчатого цилиндрического редуктора.

На фиг.2 изображен график зависимости отношения массы редуктора к массе шестерней ( ) от передаточного числа редуктора q.

Редуктор состоит из корпуса 1 и n-пар колес 2 и шестерней 3.

Все шестерни 3 выполнены с одинаковым числом зубьев, например с zш=18, что обеспечивает исключение коррекции и подрезания головки зуба при изготовлении.

Число зубьев колес 2, начиная со второй пары от входа редуктора, имеет одинаковые значения и образует с каждой шестерней 3 передаточное число q, равное 2,4, то есть q2=q3= =qn=2,4.

Первая пара редуктора, передающая наименьший момент и имеющая наименьшие габариты, выполняется с числом зубьев на колесе, обеспечивающим необходимое общее передаточное число q .

Передаточное число первой пары определяется зависимостью:

,

где — общее передаточное число многоступенчатого редуктора, q2, q3 qn — передаточные числа соответствующих пар.

Передаточное число q=2,4 определено из условия, что масса цилиндрических пар редуктора, состоящего из двух пар шестерня — колесо, имеет оптимальное минимальное значение. Оптимальное значение массы определяется из рассмотрения двух пар с передаточным числом qi,i+1=qi·qi+1. Масса такого редуктора выражается зависимостью:

где к(i), к(1+i) — масса колеса, ш(i), ш(i+1) — масса шестерни.

где dш, dк — делительные диаметры колеса и шестерни, bк,bш — ширина колеса и шестерни, kb — коэффициент ширины колеса и шестерни, (рекомендуемое значение kb=8 15 [2]; примем kb=10), m — модуль зубчатого зацепления, — плотность материала колес (принимается для колес и шестерней одинаковой).

Каждое отношение масс из скобки выражено через передаточные числа.

Отношение массы i-гo колеса к массе i-й шестерни:

.

Отношение масс двух шестерней, учитывая, что модули пар связаны соотношением :

.

Отношения масс колеса и шестерни:

.

В результате подстановки выражение для массы редуктора имеет вид:

Оптимальное значение qi, при котором масса редуктора имеет минимальное значение, может быть найдено путем определения экстремума выражения . Минимум будет, если .

Выражение, полученное после дифференцирования:

.

Т.к. qi,i+1=qi·q i+1, то передаточные числа соседних пар связаны соотношением:

При одинаковом передаточном числе всех пар редуктора, qi=qi+1=qopt передаточное число пары шестерня — колесо принимает оптимальное значение: qopt=2,4. Для проверки определения минимума найдена вторая производная

и при qopt=2,4 она положительна, то есть масса редуктора минимальна.

На фиг.2 изображен график зависимости отношения масс от передаточного числа редуктора q. Из графика видно, что оптимальное значение массы редуктора достигается при q opt=2,4, и ошибка по массе приблизительно в 5% лежит в диапазоне передаточных чисел от 1,8 до 3.

Редуктор работает следующим образом: двигатель вращает шестерню первой пары редуктора, закрепленную на валу. Шестерня передает вращение с передаточным числом q1 на колесо z1, расположенное на следующем валу. Шестерня, расположенная на этом же валу, передает вращение с оптимальным передаточным числом qopt=2,4 на колесо z2, расположенное на следующем валу, и так далее по цепочке до выходного вала редуктора.

При использовании одинакового числа зубьев на шестернях и оптимальном передаточном числе редуктора qopt=2,4 все колеса тоже имеют одинаковое число зубьев и будут отличаться только модулями. В результате все колеса унифицированы, что упрощает конструкцию редуктора, удешевляет его изготовление, при этом его масса имеет минимальное значение.

1. А.с. № 1425387 кл. F16H 3/02, 59/02

1. С.Л.Самсонович. Основы конструирования электрических пневматических и гидравлических исполнительных механизмов приводов летательных аппаратов: Учебное пособие. — М.: Изд-во МАИ, 2002.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Зубчатый цилиндрический редуктор, содержащий n пар зубчатых колес и шестерней, каждая из пар имеет свое передаточное число, все шестерни выполнены с одинаковым числом зубьев, отличающийся тем, что колеса, начиная со второй пары от входа редуктора, имеют одинаковое число зубьев, образующее с шестерней передаточное число, равное 2,4, а колесо первой пары имеет число зубьев, образующее с шестерней передаточное число, необходимое для реализации любого заданного значения передаточного числа всего редуктора.

редуктор червячный

Изобретение относится к машиностроению, в частности опорам червяка редуктора, и может быть использовано в приводах при больших осевых нагрузках на червяк (в несколько тысяч килограмм) и больших его оборотах (порядка 1500 оборотов в минуту и более). Червячный редуктор содержит червяк (4), опора которого содержит основной подшипниковый узел (5), воспринимающий осевую и радиальную нагрузку. Наружные не вращающиеся кольца подшипников (7, 8) этого основного узла взаимодействуют с упругими элементами (9), вторые торцы которых упираются в торцевые опоры (10), жестко связанные с корпусом (1). Подшипники (7, 8) внутренними вращающимися кольцами взаимодействуют посредством упругих элементов с торцевыми опорами (13) хвостовиков червяка (4). Подшипник (7), первым воспринимающий осевую нагрузку, передаст ее упругому элементу (9), который при достижении части осевого усилия, на которое рассчитан подшипник, начнет деформироваться, а червяк начнет смещение вдоль оси так, что торцевая опора (13) червяка начнет воздействовать на упругий элемент вращающегося кольца второго подшипника (8), и при выборе зазора в 0,02-0,03 мм между торцом корпуса упругого элемента и вращающимся кольцом подшипник начнет воспринимать свою часть нагрузки. Изобретение позволяет воспринимать осевую нагрузку при высоких оборотах червяка. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2379562

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к конструкции червячных редукторов и конкретнее к опорам червяка редуктора.

Целью изобретения является создание подшипниковой опоры червяка, воспринимающей повышенные и высокие осевые нагрузки при высоких оборотах червяка путем восприятия этих нагрузок несколькими подшипниками, установленными последовательно на одном валу, так что осевая нагрузка на червяк равномерно распределяется на каждый из этих подшипников. Известно несколько вариантов получения такого результата, описанных в справочнике «Подшипники качения» авторов Р.О.Бейзельмана и Б.В.Цыпкина. Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, г.Москва, Ленинград, 1959 г., стр.238-243. В этом разделе справочника авторы обозначают проблему подшипниковых узлов при восприятии ими значительных осевых сил и при высоких скоростях вращения валов.

Суть этих способов и конструкций подшипниковых узлов сводится к тому, что шариковые радиально-упорные подшипники подбираются с разными углами контакта и разными радиусами дорожек качения, а также выполняется доработка (подшлифовка) торцов их колец или установка дистанционных проставок между кольцами подшипников, размеры которых определяются по достаточно сложным формулам, что делает применение этих способов и конструкций практически неприемлемыми для производства, что подтверждено временем.

К недостаткам этих способов и конструкций относится сложность их осуществления в условиях реального производства и невысокая вероятность равномерного распределения осевой нагрузки между всеми подшипниками опоры.

Известны опоры червяка редуктора, изображенные на рис.181 «А» стр.365 учебника Решетова Д.Н. «Детали машин». Москва. «Машиностроение», 1974 г. Опора состоит из двух узлов, левого и правого, в которых установлено навстречу друг другу (противонаправленно) по одному шариковому радиально-упорному подшипнику, которые воспринимают как осевые, так и радиальные нагрузки.

Другие публикации:  Материнский капитал и его влияние на рождаемость в россии

Признаками, характеризующими этот червячный редуктор, являются:

1. Редуктор содержит корпус с крышкой.

2. Редуктор содержит червячное колесо с опорами.

3. Редуктор содержит червяк.

4. Опора червяка состоит из двух узлов.

5. В качестве опор червяка использовано два шариковых радиально-упорных подшипника.

6. Радиально-упорные подшипники установлены навстречу друг другу (противонаправленно).

Признаки 1, 2, 3, 4 являются общими с признаками заявляемого червячного редуктора.

К недостаткам этой конструкции опор червяка относится:

1. Применение шариковых радиально-упорных подшипников не обеспечивает восприятие существенных осевых нагрузок, тем более что осевую нагрузку воспринимает только один подшипник.

2. Схема подшипникового узла такова, что появление температурных деформаций червяка увеличивает осевую нагрузку на подшипники, что снижает их работоспособность.

Известны опоры червяка редуктора, изображенные на рис.181 «Б» стр.365 учебника Решетова Д.Н. «Детали машин», г.Москва. «Машиностроение» 1974 г. Опора состоит из двух узлов, в одном из которых установлено два радиально-упорных конических роликоподшипника навстречу (противонаправленно) друг другу, которые воспринимают как радиальные, так и осевые нагрузки в обоих направлениях. В другом, дополнительном узле, установлен один радиальный роликовый подшипник, воспринимающий только радиальные нагрузки и позволяющий компенсировать тепловые деформации червяка.

К недостаткам этого аналога относится то, что опоры его не могут воспринимать значительных осевых нагрузок, так как только один подшипник воспринимает его в одном направлении.

Признаками, характеризующими этот аналог, являются:

1. Редуктор содержит корпус с крышкой.

2. Редуктор содержит червячное колесо с опорами.

3. Редуктор содержит червяк.

4. Опора червяка состоит из двух узлов: основного, воспринимающего радиальную и осевую нагрузку, и дополнительного, воспринимающего радиальную нагрузку.

5. В основном узле установлено два радиально-упорных, конических роликоподшипника навстречу (противонаправленно) друг другу так, что они воспринимают как осевую нагрузку в обоих направлениях, так и радиальную нагрузку.

6. В дополнительном узле установлен один радиальный роликовый подшипник, воспринимающий только радиальную нагрузку.

Этот аналог, как наиболее близкий по технической сущности, и принят за прототип.

Пункты 1, 2, 3 и 4 являются общими с признаками заявляемого редуктора.

Целью изобретения, как указано на стр.1, является создание опоры червяка, способной воспринимать большие осевые нагрузки при высоких его оборотах, в тех случаях, когда работоспособности одного подшипника не достаточно для восприятия действующих нагрузок.

Эта цель обеспечивается использованием таких технических решений, как:

1. В основном опорном узле червяка установлены последовательно радиально-упорные конические роликовые подшипники. Последовательная установка конических радиально-упорных роликоподшипников обеспечивает восприятие всеми подшипниками осевой нагрузки одного направления.

2. Подшипники, воспринимающие радиальную и осевую нагрузки, кроме последнего, невращающимися наружными кольцами взаимодействуют с упругими элементами. Это взаимодействие наружных не вращающихся колец с упругими элементами обеспечивает последовательное нагружение подшипников осевой силой после достижения расчетной нагрузки на предыдущем подшипнике.

3. Упругие элементы вторыми торцами упираются в торцевые опоры, жестко связанные с корпусом. Эти промежуточные торцевые опоры, жестко связанные с корпусом, обеспечивают восприятие осевой расчетной нагрузки одного подшипника.

4. Упругие элементы поджаты усилием, равным части полной осевой нагрузки, которая зависит от количества подшипников в опоре. Именно это расчетное и оттарированное усилие обеспечивает восприятие подшипником именно того осевого усилия, которое может воспринять подшипник, так как даже после незначительной деформации упругого элемента усилие передается на следующий подшипник.

5. Дополнительный узел содержит конический радиально-упорный роликовый подшипник, воспринимающий радиальную нагрузку. Установка именно этого подшипника позволяет дополнительному узлу воспринимать не только радиальную нагрузку, но и осевую в нештатных ситуациях, например, при кратковременном реверсе редуктора, когда осевая нагрузка меняет свое направление.

6. Конические радиально-упорные роликоподшипники внутренними вращающимися кольцами, кроме первого подшипника основного узла, взаимодействуют с торцевыми опорами хвостовика червяка через упругие элементы. Это взаимодействие через упругие элементы обеспечивает последовательное включение в работу подшипников после того, как предыдущий подшипник нагружен полной своей расчетной нагрузкой.

Признаками, характеризующими заявляемый червячный редуктор, являются:

1. Редуктор содержит корпус.

2. Редуктор содержит крышку.

3. Редуктор содержит червячное колесо с опорами.

4. Редуктор содержит червяк с опорными элементами.

5. Опорные элементы содержат два узла: основной и дополнительный.

6. Основной подшипниковый узел содержит подшипники, взаимодействующие, кроме последнего, не вращающимися кольцами с упругими элементами.

7. Упругие элементы своими вторыми торцами упираются в торцевые опоры, жестко соединенные с корпусом.

8. Второй и следующие за ним подшипники установлены последовательно относительно первого подшипника для восприятия осевой нагрузки одного направления.

9. Подшипники обоих узлов своими вращающимися кольцами взаимодействуют с торцевыми опорами хвостовика червяка.

10. В качестве опор основного узла используются радиально-упорные конические роликоподшипники.

11. Дополнительный подшипниковый узел редуктора содержит конический радиально-упорный роликоподшипник, установленный противонаправленно аналогичным подшипникам основного узла.

12. Каждый упругий элемент невращающихся колец поджат усилием полной осевой нагрузки, поделенной на количество подшипников, воспринимающих осевую нагрузку.

13. Второй и последующие подшипники основного узла и подшипник дополнительного узла поджаты относительно торцевых опор хвостовиков червяка так, что между торцами вращающихся колец и кольцами с упругими элементами при сборке выдержан зазор в 0,02-0,03 мм.

Признаки 1, 2, 3, 4 и 5 являются общими с признаками прототипа, признаки 6, 7, 8 и 9 являются существенными и отличительными, а признаки 10, 11, 12 и 13 являются зависимыми признаками.

На фигуре 1 изображен вид сбоку на редуктор. На фигуре 2 изображен разрез по А-А, повернутый против часовой стрелки на 90°.

Редуктор состоит из корпуса 1 с установленным в нем червячным колесом 2 с выходным валом 3 с опорами. С червячным колесом 2 взаимодействует червяк 4, установленный в правом основном узле 5 и в левом дополнительном узле 6. В правом основном узле установлено 2 радиально-упорных конических роликоподшипника 7 и 8. Подшипник 7, первым воспринимающий осевую нагрузку Рос, своим невращающимся кольцом взаимодействует с упругим элементом 9, который вторым торцом упирается в торцевую опору 10, жестко соединенную с корпусом 1 посредством штифтов 11. Подшипник 8 взаимодействует через упругий элемент 12 с торцевой опорой 13 хвостовика червяка 4. В левом дополнительном узле 6 установлен радиально-упорный конический роликоподшипник 14, взаимодействующий внутренним кольцом с упругим элементом 15 и гайкой 16. Редуктор закрывается крышкой 17.

Принцип работы предлагаемого редуктора изложим на примере червячного нереверсивного редуктора, в котором осевая нагрузка вдвое превосходит допускаемую работоспособность подшипника, который можно установить в основной опоре.

Червячный редуктор работает следующим образом:

Вращение от вала электродвигателя через предохранительный элемент подводится к валу червяка 4, который передает вращение червячному колесу 2, и далее вращение передается на выходной вертикальный вал 3.Червяку 4 сообщается вращение по часовой стрелке «а» при наблюдении со стороны электродвигателя. При этом червячное колесо 2 будет вращаться против часовой стрелки «в» при виде сверху. Осевая же нагрузка Рос будет направлена вправо на основной узел 5 опоры червяка. Первым осевую нагрузку воспринимает конический радиально-упорный роликоподшипник поз.7, наружное не вращающееся кольцо которого упирается в упругий элемент 9, который вторым торцом упирается в торцевую опору 10, жестко связанную с корпусом посредством штифтов 11. Упругий элемент 9 оттарирован и поджат через торцевую опору 10 усилием, равным половине полной осевой нагрузки, после чего торцевая опора 10 штифтуется штифтами 11. При достижении половины максимальной осевой нагрузки упругий элемент 9 начнет сжиматься. При этом червяк начнет смещаться в осевом направлении до тех пор, пока торцевая опора (замковое кольцо) 13, воздействуя на другой упругий элемент 12, не выберет зазор в 0,02-0,03 мм и своим жестким корпусом не упрется во внутреннее вращающееся кольцо второго конического радиально-упорного роликоподшипника 8, что приводит к тому, что подшипник 8 начинает воспринимать вторую половину осевой нагрузки Рос. Таким образом осевая нагрузка воспринимается двумя подшипниками. В дополнительном узле 6 червяка установлен также конический радиально-упорный роликоподшипник 14 для восприятия радиальной нагрузки, но так, что он может воспринимать и осевую нагрузку в направлении, обратном направлению основной осевой нагрузки Рос. Восприятие обратной осевой нагрузки может возникнуть во внештатной ситуации при необходимости среверсировать редуктор на короткое время.

В подобных основных узлах опор червяка могут устанавливаться последовательно три и более конических радиально-упорных роликоподшипника по описанной выше схеме, в зависимости от величины Рос и работоспособности подшипников.

В основном узле червяка могут использоваться и шариковые радиально-упорные подшипники и упорные подшипники в сочетании с радиальным подшипником. Однако экономически более целесообразно использование указанных радиально-упорных конических роликоподшипников.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Червячный редуктор, содержащий корпус, крышку, червячное колесо с выходным валом и опорами, червяк, опора которого содержит основной узел, воспринимающий осевую и радиальную нагрузки, и дополнительный узел, воспринимающий радиальную нагрузку, отличающийся тем, что, с целью повышения восприятия осевой нагрузки при высоких оборотах червяка, основной подшипниковый узел содержит подшипники, взаимодействующие, кроме последнего, невращающимися кольцами с упругими элементами, которые вторыми своими торцами упираются в торцевые опоры, жестко соединенные с корпусом, после которых второй и последующие за ним подшипники установлены последовательно относительно первого подшипника и вращающимися кольцами взаимодействуют с торцевыми опорами хвостовика червяка.

Другие публикации:  Договор ответственного хранения образец рф

2. Червячный редуктор по п.1, отличающийся тем, что в качестве опор основного узла используются радиально-упорные конические роликовые подшипники.

3. Червячный редуктор по п.1, отличающийся тем, что дополнительный узел редуктора содержит конический радиально-упорный роликоподшипник, установленный противонаправлено аналогичным подшипникам основного узла.

4. Червячный редуктор по п.1, отличающийся тем, что каждый упругий элемент невращающихся колец поджат усилием полной осевой нагрузки, поделенной на количество подшипников, воспринимающих осевую нагрузку.

5. Червячный редуктор по п.1, отличающийся тем, что второй и последующие подшипники основного узла и подшипник дополнительного узла подпружены относительно торцевых опор хвостовиков червяка, так что между торцами вращающихся колец и кольцами с упругими элементами при сборке выдержан зазор в 0,02-0,03 мм.

Адаптивный редуктор

Владельцы патента RU 2435090:

Изобретение относится к зубчатым передачам и приводам на их основе. Адаптивный редуктор содержит навитой корпус (1), полые и навитые из ленты валы (2-4), установленные в корпусе на подшипниках качения (5). Зубчатые колеса (6-9) имеют некруглые соединения с валами. Межосевые расстояния валов выполнены меньше номинальных размеров на величину, компенсирующую износ зубьев в течение жизненного цикла редуктора. Крышки (10) подшипников поджимают с натягом противолежащие кольца навстречу друг другу. Такое исполнение обеспечивает автоматический выбор зазоров в зубчатых передачах и подшипниках, высокую демпфируемость всей системы. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, а именно к зубчатым передачам и приводам на их основе.

Известны приводы, содержащие корпус, установленные в корпусе валы с зубчатыми колесами, устройства выбора зазоров в зубчатых зацеплениях [1-3]. В зубчатой передаче [1] выбор зазоров в зацеплении производится сближением зубчатых колес посредством нагружателей, отжимающих концы валов. В приводе [2] регулирование зазоров в зацеплении производится посредством эксцентрикового соединения опор выходного вала, связанного с зубчатым колесом торсионными стержнями. Беззазорная планетарная передача [3] имеет водило с косыми кривошипами, установленные на них дублирующие сателлиты, упругие компенсаторы между сателлитами. Общими недостатками известных конструкций являются сложность, громоздкость и трудоемкость.

За прототип принята зубчатая передача [1] с навитым корпусом редуктора из ленты [4]. Его недостатками являются сложность устройства выбора зазоров, применимость к одной ступени передач, значительная нагрузка на привод и необходимость периодического нагружения.

Технический результат адаптивного редуктора заключается в автоматическом выборе зазоров на всех ступенях зубчатых передач и в подшипниках качения валов, в отсутствии избыточных связей и заклинивающих сил, бесшумной и плавной работе вследствие демпфируемости всей системы передач и корпуса. Редуктор предельно прост и высокотехнологичен.

Указанный результат достигается тем, что в навитом корпусе установлены на подшипниках качения полые и навитые из ленты валы с зубчатыми колесами, имеющими некруглые соединения с валами, при этом межосевые расстояния валов выполнены меньше номинальных размеров. Крышки подшипников базированы по фаскам наружных колец подшипников и поджимают противолежащие кольца навстречу друг другу.

На чертежах фиг.1 изображает адаптивный редуктор, продольный разрез; фиг.2 — вид I на фиг.1, увеличено; фиг.3-разрез А-А на фиг.1.

Адаптивный редуктор содержит навитой корпус 1, полые и навитые из ленты валы 2, 3 и 4, установленные на подшипниках качения 5; зубчатые колеса 6, 7, 8 и 9, имеющие посадочные отверстия некруглой, например эллипсной формы (фиг.1, 3). Полые валы упруго деформированы по форме посадочных отверстий зубчатых колес в местах их установки и образуют с ними некруглые соединения. Последние не имеют концентраторов напряжений и передают бóльшие крутящие моменты, чем шпоночные соединения.

Межосевые расстояния валов первой а 1 и второй а 2 ступеней передач выполнены меньше номинальных размеров — произведения полусуммы чисел зубьев на модуль. Разность размеров соответствует деформации валов на величину, обеспечивающую беззазорное зацепление зубьев при их износе в течение жизненного цикла редуктора.

Некруглая форма вала в посадочных местах в1 зубчатых колес плавно переходит в круглую на участках в2 отверстий подшипников. Изменение поперечного сечения вала по его длине фиксирует зубчатые колеса в осевом направлении и создает осевой натяг в подшипниках. Величина осевой силы фиксации и натяга зависит от расстояний ℓ1, ℓ2 между торцами внутренних колец подшипников и ступиц колес. Чем оно меньше, тем больше натяг и сила сопротивления колес осевому сдвигу. Поэтому наименьшее расстояние устанавливают в направлении действия осевой составляющей силы в зубчатом зацеплении. Сопротивление осевому сдвигу можно увеличить установкой хомутов на вал перед зубчатым колесом или удлинением ступицы колеса в сторону сдвига.

Крышки 10 подшипников 5 базируют по фаскам наружных колец 11 и прижимают винтами к корпусу до плотного прилегания торцев к его стенкам, смещая противолежащие кольца навстречу друг другу (фиг.1, 2). Базирование крышек по фаскам колец позволяет уменьшить толщину стенок корпуса и улучшает самоустанавливаемость валов. Натяг в подшипниках соответствует схеме установки «враспор». Его величина определена расстоянием между крышками после их плотного прилегания к корпусу.

Корпус редуктора имеет основание 12 со шпильками 13, на которые плотно намотана лента до толщины боковых стенок (фиг.1, 3). Сверху на шпильки установлена крышка 14 и поджата колпачковыми гайками 15, создающими напряжения сжатия в стенках редуктора.

Упругий натяг зубчатых зацеплений и подшипников, сжатый по высоте между основанием и крышкой корпус, замкнутый на валы и зубчатые передачи, выполняющие функции ребер жесткости формируют адаптивный редуктор — предварительно напряженную упругую систему, выравнивающую динамические нагрузки, температурные деформации и износы трущихся деталей. Температурные изменения длин валов поглощаются их упругой осевой напряженностью и не влияют на величину натяга подшипников.

Работа редуктора происходит следующим образом. При вращении входного вала 2 крутящий момент передается шестерней 6 на колесо 7 блока зубчатых колес, а с него — шестерней 8 на зубчатое колесо 9 выходного вала 4. Величины крутящих моментов определяются жесткостью некруглых соединений колес 6 и 9 с валами и не зависят от вала 3, служащего осью блока зубчатых колес 7 и 8.

Динамические нагрузки на выходном валу воспринимаются системой передач и корпусом. Предварительно напряженная система адаптивного редуктора сглаживает резкие удары крутящего момента, демпфирует колебания и исключает поломки звеньев при перегрузках.

Адаптивный редуктор не имеет избыточных связей; конструктивно прост — по сравнению с традиционными конструкциями содержит наименьшее количество деталей; высокотехнологичен и материалоэкономичен. Благодаря предварительному натягу и высокой демпфируемости обладает повышенной долговечностью и надежностью.

1. А.с. СССР №705178, F16H 55/18. Зубчатая передача. 1979. Прототип.

2. Патент РФ №2067706, F16H 57/12. Привод. 1996.

3. Патент РФ №2101588, F16H 57/12. Беззазорная планетарная передача. 1998.

4. А.с. СССР №1656281, F16M 11/00. Корпусная деталь. 1991.

Адаптивный редуктор, содержащий навитой корпус, полые, навитые валы на подшипниках качения, зубчатые колеса, имеющие некруглые соединения с валами, и крышки подшипников, отличающийся тем, что межосевые расстояния валов выполнены меньше номинальных размеров на величину, компенсирующую износ зубьев в течение жизненного цикла редуктора, а крышки подшипников поджимают с натягом противолежащие кольца навстречу друг другу.

червячный мотор-редуктор

Изобретение относится к области холодильной техники и может быть использовано в пищевой промышленности, агропромышленном комплексе и в сельском хозяйстве, молочных фермах для вращения мешалок и пастеризационных установок от червячного редуктора. Червячный мотор-редуктор содержит асинхронный двигатель (1), муфту (2) с червяком (3), червячное колесо (4) с валом (5). Асинхронный двигатель (1), опорная стойка (11), фланец цилиндрического стакана (8) закреплены на плите (10). Шарикоподшипники (6, 7), вал (5) закреплены внутри цилиндрического стакана (5). Червяк (3) своими полуосями установлен в бронзовую втулку (12) и муфту (2), заштифтованную на полуось червяка и вал электродвигателя. Муфта (2) выполнена из резинометаллокортового рукава. Такое выполнение редуктора не требует изготовления сложных корпусных деталей, координатно-расточных работ, дополнительных подшипников, упрощается сборка и регулировка червячной пары с асинхронным приводным электродвигателем. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2387896

Изобретение предназначено для понижения скорости вращения асинхронных электродвигателей в десятки раз с приведением ее до оптимальной частоты перемешивания жидкостей и сыпучих материалов в микробиологической, пищевой, фармацевтической и химической промышленности. Оно может быть использовано преимущественно для вращения мешалок при охлаждении, хранении, пастеризации молока в резервуарах-охладителях и пастеризаторах, что обеспечивает гомогенизацию всего объема, препятствует расслоению, выделению жира на стенках и способствует теплосъему (холодосъему) со стороны контактирующих поверхностей.

Известны червячные мотор-редукторы, предназначенные, в частности, для вращения мешалок резервуаров-охладителей молока [1, 2, 3, 4]. Они содержат асинхронный электродвигатель мощностью 120 250 Вт с фланцевым креплением, связанный через муфту с червяком, закрепленным в корпусе на двух шарикоподшипниках, а также червячное колесо, связанное шпонкой с выходным валом, расположенное между двух шарикоподшипников, также закрепленных в корпусе. Ось червяка и выходного вала располагаются под 90° друг относительно друга. Передаточное отношение червячной пары выбирается обычно i=40, а частота вращения асинхронного двигателя (при u=380 В, f=50 Гц) выбирается n1=950 об/мин либо n1 =1380 об/мин. Соответственно мешалка, устанавливаемая на выходной вал, вращается с оптимальной скоростью n2=25 об/мин либо n2=35 об/мин. Недостатком таких мотор-редукторов является трудоемкость и технологическая сложность изготовления, определяющая высокую цену. Корпус редуктора обычно выполняется литьем под давлением, расточка корпуса под два подшипника червяка и два подшипника червячного колеса выполняются с допуском =0,01÷0,02 мм на координаторно-расточных станках для минимизации люфта (зазора между червяком и червячным колесом) и повышения ресурса.

Другие публикации:  Требования безопасности для учащихся в рб

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является чешский мотор-редуктор MRT-30 с асинхронным электродвигателем АИР56А4, мощностью N=0,12 кВт, с частотой вращения выходного вала n 2=35 об/мин, редукцией i=40, представленный на веб-сайте Московского насосного завода № 1: www.mnzl.ru.

Этот червячный мотор-редуктор с полым входным валом (муфтой) червяка содержит асинхронный фланцевый электродвигатель, закрепленный на ответном фланце корпуса редуктора. Червяк установлен на двух шарикоподшипниках, помещенных в расточку корпуса. Бронзовое червячное колесо с выходным полым валом расположено также между двух шарикоподшипников, закрепленных в соответствующих расточках корпуса под прямым углом относительно входной оси червяка. Для удержания жидкой смазки оси выходного вала и полого входного вала уплотняются соответствующими сальниковыми эластичными манжетами. Корпус изготовлен методом точного литья под давлением. Минимальный люфт червячной пары =0,1 мм обеспечивается расточкой посадочных диаметров четырех шарикоподшипников и фланца корпуса на координаторно-расточных станках с минимальным допуском =0,01 0,02 мм, что обеспечивает большой ресурс. При всех преимуществах основным недостатком прототипа является сложность конструкции, высокая трудоемкость изготовления и соответствующая цена. В конструкции используется шесть шарикоподшипников: два — на роторе электродвигателя, два — соосно — на червяке и два — на полом выходном валу. При монтаже мотор-редуктора (прототипа) в молочные холодильные установки выходной вал с мешалкой со скоростью 35 об/мин располагается вертикально, а ось электродвигателя — горизонтально. Поэтому на опорном фланце мотор-редуктора электродвигатель установлен консольно, что ослабляет конструкцию при транспортной тряске и требует дополнительных опор.

Целью изобретения является упрощение конструкции, удешевление технологии и снижение цены для реализации привода вращения мешалки молочных холодильных установок. С этой целью в червячный мотор-редуктор, содержащий асинхронный электродвигатель, связанный через муфту с червяком, червячное колесо с валом, установленным под прямым углом к оси червяка в двух шарикоподшипниках, согласно изобретению введены цилиндрический стакан с фланцем, плита и опорная стойка с бронзовой втулкой, причем фланец стакана, асинхронный электродвигатель и опорная стойка закреплены на плите, шарикоподшипники с валом — внутри стакана, червячное колесо — на валу над стаканом, а червяк своими полуосями установлен в бронзовую втулку и муфту, закрепленную на полуось червяка и вал электродвигателя, при этом муфта выполнена из резинометаллокортового рукава. Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показан сборочный чертеж, а на фиг.2 — чертеж общего вида. Червячный мотор-редуктор (фиг.1, 2) содержит асинхронный трехфазный электродвигатель 1 с креплением «лапы», связанный через муфту 2 с червяком 3, червячное колесо 4 с валом 5, установленным под прямым углом к оси червяка 3 в двух шарикоподшипниках 6 и 7. Шарикоподшипники 6 и 7 размещены внутри цилиндрического стакана 8, закрепленного четырьмя болтами 9 на плите 10. К плите приварена опорная стойка 11 с бронзовой втулкой 12. Также к плите 10 привернуты четырьмя болтами 13 «лапы» 14 асинхронногто электродвигателя 1. Червячное колесо 4 закреплено на выходном валу 5 болтом 15 над стаканом 8. Червяк 3 своими полуосями установлен в бронзовую втулку 12 и муфту 2, закрепленную на полуоси червяка 3 штифтом 16 и на валу электродвигателя штифтом 17. Муфта 2 выполнена из резинометаллокортового рукава высокого давления с металлической оплеткой ГОСТ6286-73 с наружным диаметром Н=22 мм, внутренним диаметром В=10 мм и двойной армирующей внутренней стальной оплеткой. Диаметр вала электродвигателя 1 АИР 56А4 и полуосей червяка 3 составляет 11 мм, что обеспечивает натяг =1 мм при установке муфты 12 благодаря податливости резины. Внутренний диаметр бронзовой втулки 12, запрессованной в стойку 11, составляет 11,2 мм. Это обеспечивает свободное вращение червяка 3 с зазором =0,2 мм. Шарикоподшипники 6 и 7 удерживаются в стакане 8 стопорным кольцом 18. Отверстия в лапах 14 асинхронного электродвигателя 1 на =1,5 мм больше диаметров болтов 13, благодаря чему имеется возможность плоскопараллельного смещения асинхронного электродвигателя 1 относительно плиты 10 в пределах . При регулировке червячного мотор-редуктора ослабляются болты 13 крепления лап 14, и перемещением электродвигателя 1 с муфтой 2 и полуосью червяка 3 в пределах =1,5 мм выбирается зазор в зацеплении между червяком 3 и червячным колесом 4 до 0,1 мм. Червяк 3 и червячное колесо 4 изготовлены из стали 40Х с закалкой до твердости HRC=48 единиц, что обеспечивает большой ресурс. Параметры червячной пары: модуль m=1,75 мм, наружный диаметр червяка 4=22 мм, наружный диаметр червячного колеса К=70 мм, передаточное отношение i=40. При монтаже на резервуар молочной холодильной установки ось электродвигателя, червяка и плита 10 располагаются в горизонтальной плоскости, плита закрепляется сверху на внутренней полости резервуара, проем под мотор-редуктор в наружной облицовке закрыт герметичным пылевлагозащищенным кожухом (колпаком). Снизу изнутри резервуара на вал 5, проходящий через отверстие в резервуаре, устанавливается труба с лопастями мешалки (на фиг.1, 2 не показаны). Консистентная смазка наносится на червяк 3, червячное колесо 4 и в зазор бронзовой втулки 12.

Работает червячный мотор-редуктор следующим образом. При подаче трехфазного напряжения 380 В × 50 Гц начинает вращаться вал электродвигателя 1 со скоростью 1410 об/мин, приводящий во вращение через гибкую резинометаллокортовую муфту 2 червяк 3. Червячное колесо 4, находящееся в зацеплении с червяком 3, через вал 5 приводит во вращение мешалку с оптимальной скоростью 35,5 об/мин. Несоосности червяка 3 и вала электродвигателя 1 при вращении компенсируются податливостью материала муфты 2, натяг которой =1 мм в сочетании со штифтами 16, 17 и прочностью металлокорта с запасом обеспечивает передачу крутящего момента. Податливость муфты 2 с учетом выборки зазора в червячном зацеплении при регулировке и затяжке крепежных болтов 13 электродвигателя 1 играет роль фактически люфтовыбирающей пружины, которая исключает заклинивание, уменьшает зазор и износ червячной пары, а также компенсирует зазор в бронзовой втулке 12. Высокая твердость червяка 3 и червячного колеса 4, а также достаточно большой модуль m=1,75 мм уменьшают контактное давление в червячном зацеплении и практически исключают износ. Выходной вал 5 надежно закреплен в шарикоподшипниках 6, 7 № 205, установленных в стакане 8, что с большим запасом выдерживает осевые и радиальные усилия мешалки при вращении в молоке. Стакан 8 простой конструкции получен обработкой на универсальном токарном станке и не требует особой технологии. Асинхронный элкектродвигатель 1 закреплен на плите 1 лапами 14, что исключает консоль (в отличие от прототипа) и повышает надежность при транспортной тряске.

Техническое обслуживание мотор-редуктора производится при снятом кожухе (колпаке) и заключается в нанесении консистентной смазки на червяк 3, червячное колесо 4 и бронзовую втулку 12 один раз в шесть месяцев.

Таким образом, предлагаемое изобретение фактически реализует бескорпусный редуктор, что позволяет вдвое уменьшить число шарикоподшипников в червячном редукторе, исключить самую сложную деталь — корпус с прецизионной расточкой, снизить трудоемкость изготовления и сборки, а также себестоимость изготовления в два раза.

Червячный мотор-редуктор, выполненный по описанной конструкции, внедрен в серийное производство молочных холодильных установок на предприятии ООО «НЛП «Автомаш» (г.Ковров) с января 2008 г.

Ресурсные испытания в режиме круглосуточного вращения при полной нагрузке в течение 12 месяцев показали практическое отсутствие износа и высокую надежность работы.

1. Мотор-редуктор MRT30, Московского насосного завода № 1 с электродвигателем АИР 56 А4 с частотой вращения выходного вала n2=35 об/мин, мощностью N=0,12 кВт, редукцией i=40. Веб-сайт: www.mnzl.ru

2. Мотор-редуктор 2МЧ-40, ООО «Техпривод» с асинхронным электродвигателем АИР 56 В4 с частотой вращения выходного вала n2=35,5 об/мин, мощностью N=0,18 кВт, i=40. Веб-сайт: www.tehprivod.ru

3. Установка непосредственного охлаждения молока УНОМ-2000: 0,25 кВт, 36 об/мин ЗАО ПК «Ярославич». Веб-сайт: www.yartp.ru

4. Патент RU № 2265322 от 16.10.2004 г. Молочная холодильная установка.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Червячный мотор-редуктор, содержащий асинхронный электродвигатель, связанный через муфту с червяком, червячное колесо с валом, установленным под прямым углом к оси червяка в двух шарикоподшипниках, отличающийся тем, что в него введены цилиндрический стакан с фланцем, плита и опорная стойка с бронзовой втулкой, причем фланец стакана, асинхронный электродвигатель и опорная стойка закреплены на плите, шарикоподшипники с валом — внутри стакана, червячное колесо — на валу над стаканом, а червяк своими полуосями установлен в бронзовую втулку и муфту, заштифтованную на полуось червяка и вал электродвигателя, при этом муфта выполнена из резинометаллокортового рукава.