New Type of Planetary Gearbox with High Gear Ratio

Abstract

Для получения чрезвычайно медленных движений (например, в механизмах слежения, машин для испытания на прочность) используются редукторы с большим (несколько тысяч, десятков и сотен тысяч) передаточным отношением. В известных решениях применяется многоступенчатая редукция на основе планетарных или червячных передач. В статье предложены два новых планетарных механизма, построенных на основе червячных и спироидных передач. Редукторы обеспечивают: чрезвычайно высокую редукцию - от десятков тысяч до сотен тысяч и более в одной ступени, соосность входного и выходного валов, многопоточность передачи мощности, плавность работы, возможность регулирования и полной выборки свободного хода (люфта), сочетая в себе, таким образом, многие положительные свойства традиционных многоступенчатых планетарных передач и многоступенчатых простых (непланетарных, рядовых) червячных и спироидных передач. В одном из механизмов спироидный червяк-сателлит зацепляется одновременно с двумя центральными колесами - подвижным и неподвижным; во втором - каждый из двух спироидных червяков-сателлитов, вообще говоря, отличных друг от друга, зацепляется с центральным колесом: один - с подвижным, связанным с выходным валом, второй - с неподвижным. Во втором механизме преодолеваются недостатки первого - наличие вспомогательного относительного расположения спироидных червяка и колеса (и соответствующее понижение КПД и нагрузочной способности), большая теплонагруженность червяка, ограниченность в варьировании параметрами передач. Получены формулы для расчета передаточного отношения, большая величина которого обеспечивается малой разницей в передаточных числах зацеплений спироидного червяка-сателлита (или двух червяков-сателлитов) с центральными колесами. Изложен метод расчета сил, действующих в червячном и двух спироидных зацеплениях и КПД механизма. Метод основан на условии равновесия моментов от указанных сил относительно осей водила и сателлита и реализован в программах расчета, с использованием которых выполнено численное исследование влияния параметров механизма на его передаточное отношение. Цель исследования - рассмотреть новые схемы планетарного механизма, построенные на основе червячных и спироидных передач, изложить метод расчета КПД механизмов. Исследование, в частности, показало, что следует стремиться к большей редукции в червячном зацеплении механизма, межосевым углам, близким к 90º, и малым значениям отношения диаметра колеса к межосевому расстоянию. Предлагаемые механизмы по значениям КПД сопоставимы с простыми, построенными на стационарных осях многоступенчатыми механизмами червячного типа, и обеспечивают по сравнению с последними лучшие компоновочные свойства - компактность и соосность входного и выходного валов.