RU2364775C1

RU2364775C1 - Mechanical transmission

Info

Publication number: RU2364775C1
Application number: RU2008102514/11A
Authority: RU
Inventors: Юрий Федорович Ващенко (RU); Юрий Федорович Ващенко; Геннадий Евгеньевич Соколов (RU); Геннадий Евгеньевич Соколов; Елена Юрьевна Соколова (RU); Елена Юрьевна Соколова
Original assignee: Юрий Федорович Ващенко; Геннадий Евгеньевич Соколов; Елена Юрьевна Соколова
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2009-08-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention refers to mechanical engineering and serves to transmit rotary motion with rotation frequency conversion and corresponding change in torque moment. The transmission contains case (1), driving three-angle rotor (2) and driven crank arm (6). Working surface of case (1) is made as epitrochoidal contour inside which three-angle rotor (2) with pin (3) for alignment with radial guide (4) of carrier (5) is located. In the rotor (2) body, the crank arm (6) is set coaxially. The crank arm is made eccentric relative to integrated with it cup (7) which has common axis with contour centre and carrier (5). Radii of cup (7) and crank arm (6) interrelate as 2:3 and their eccentricity is equal to half of cup (7) radius. The rotor (2) is in uninterrupted contact with epitrochoidal contour by its all three tops. Contact area of driving rotor (2) force impact on driven crank arm (6) is constant and is equal to half of crank arm cylindrical surface.

EFFECT: increase in loading capacity, durability and efficiency factor of mechanical transmission.

1 dwg

Description

Известны механические передачи, основанные на использовании зацепления /волновая, зубчатая, цепная, червячная, цевочная/ и трения /ременная, фрикционная/. Все они служат для передачи вращательного движения с преобразованием частоты вращения и соответствующим изменением вращающего момента (см., например, Политехнический словарь. М., Советская энциклопедия, 1977, стр.351). Наибольшее применение в промышленности, транспорте и наводном хозяйстве получила зубчатая передача. Однако такие показатели зубчатых механизмов, как нагрузочная /несущая/ способность и КПД, находящиеся соответственно в прямой и обратной зависимости от габаритов и массы передачи, вынуждают изыскивать новые способы взаимодействия звеньев и их конструктивное исполнение. Так, например, круговинтовое зацепление Новикова решает вопрос плавности хода и прочности зуба, но снижает его долговечность вследствие повышенного скольжения. Несущая же способность и КПД винтовых зубчатых механизмов очень низкие (см., например, А.И.Смелягин. Теория механизмов и машин. Учебное пособие. М., ИНФРА-М, Новосибирск, НГТУ, 2003, стр.182, 187).Known mechanical gears based on the use of engagement / wave, gear, chain, worm, pin / and friction / belt, friction /. All of them serve to transmit rotational motion with conversion of the rotational speed and a corresponding change in torque (see, for example, Polytechnical Dictionary. M., Soviet Encyclopedia, 1977, p. 351). The greatest use in industry, transport and water management has received gear. However, such indicators of gear mechanisms as load / bearing / ability and efficiency, respectively, which are directly and inversely dependent on the dimensions and mass of the transmission, make it necessary to find new ways of interaction between the links and their design. So, for example, Novikov's round-gear engagement solves the issue of smooth running and tooth strength, but reduces its durability due to increased sliding. The bearing capacity and efficiency of helical gear mechanisms are very low (see, for example, A.I.Smelyagin. Theory of mechanisms and machines. Textbook. M., INFRA-M, Novosibirsk, NSTU, 2003, pp. 188, 187).

Еще большую актуальность приобретают увеличение нагрузочной способности и КПД повышающих передач, когда передаточное отношение меньше I, т.е. число оборотов ведущего звена меньше числа оборотов ведомого звена, а усилия в зацеплении многократно возрастают в сравнения с усилиями в случае, когда передаточное отношение больше I. Причиной этого является рычажная сущность зубчатых механизмов.Increasing the load capacity and efficiency of upshifts when the gear ratio is less than I, i.e. the number of revolutions of the driving link is less than the number of revolutions of the driven link, and the efforts in engagement increase many times in comparison with the efforts when the gear ratio is greater than I. The reason for this is the linkage nature of the gear mechanisms.

Задачей заявляемого технического решения является изыскание механической передачи с увеличенными нагрузочной способностью, долговечностью и коэффициентом полезного действия, свободной от отмеченных противоречий и недостатков.The objective of the proposed technical solution is to find a mechanical transmission with increased load capacity, durability and efficiency, free from the noted contradictions and shortcomings.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в механической передаче, включающей корпус, ведущее и ведомое звенья, рабочая поверхность корпуса выполнена в виде эпитрохоидального контура, очерченного вершинами ведущего трехуглового ротора с расположенным в нем соосно ведомым кривошипом, выполненным эксцентрично но отношении к единому с ним стакану, ось которого совпадает с центром эпитрохоидального контура, при этом радиусы стакана и кривошипа соотносятся как 2:3, эксцентриситет составляет половину радиуса стакана, а боковая поверхность ротора содержит штифт для совмещения с радиальной кулисой водила, соосного со стаканом.The solution to this problem is achieved by the fact that in a mechanical transmission that includes a housing, driving and driven links, the working surface of the housing is made in the form of an epitrochoidal contour, outlined by the tops of the leading three-angle rotor with a coaxially driven crank located in it, made eccentric but with respect to a single glass with it whose axis coincides with the center of the epitrochoidal contour, while the radii of the glass and crank are correlated as 2: 3, the eccentricity is half the radius of the glass, and the lateral one is on top The rotor shaft contains a pin for alignment with the radial link of the carrier aligned with the glass.

Новизна изобретения усматривается в том, что принципиальная замена механизма взаимодействия ведущего и ведомого звеньев механизмом кривошипного вытеснения исключает известную рычажную сущность зубчатого зацепления и соответствующую утечку энергии, ранее бесполезно поглощаемую зубчатой передачей. Это - повышение КПД.The novelty of the invention is seen in the fact that the fundamental replacement of the mechanism of interaction between the driving and driven links by the crank displacement mechanism eliminates the known linkage nature of the gearing and the corresponding energy leak, previously useless absorbed by the gear transmission. This is an increase in efficiency.

По данным патентной и научно-технической информации заявленная конструкция не обнаружена, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого решения.According to patent and scientific and technical information, the claimed design is not found, which allows us to judge the inventive step of the proposed solution.

Промышленная применимость обусловлена существенным повышением качества, надежности и экономичности переоборудованных механических систем.Industrial applicability is due to a significant increase in the quality, reliability and cost-effectiveness of converted mechanical systems.

На чертеже представлена принципиальная схема механической передачи, которая устроена следующим образом.The drawing shows a schematic diagram of a mechanical transmission, which is arranged as follows.

Рабочая поверхность корпуса 1 выполнена в виде энитрохоидельного контура, внутри которого расположен трехугловой ротор 2 со штифтом 3 для совмещения с радиальной кулисой 4 водила 5. В теле ротора 2 размещен соосно кривошип 6, выполненный эксцентрично по отношению к единому с ним стакану 7, имеющему общую ось с центром контура 1 и водилом 5. Радиусы стакана 7 и кривошипа 6 соотносятся как 2:3, а их эксцентриситет составляет половину радиуса стакана 7. Ротор 2 всеми тремя вершинами находится в беспрерывном контакте с эпитрохоидальным контуром 1. Контактная площадь силового воздействия ведущего звена /ротора/ 2 на ведомое эвене /кривошип/ 6 - неизменна и составляет половину цилиндрической поверхности кривошипа. Это многократное увеличение нагрузочной способности предлагаемой механической передачи в сравнении с зубчатой передачей. Подвижные соединения ротора 2 с корпусом 1 и кривошипом 6 могут быть выполнены посредством шариков, или роликов, что исключает трение скольжения в механической передаче вообще. Это существенное увеличение долговечности.The working surface of the housing 1 is made in the form of a nitrochoidal contour, inside of which there is a three-angle rotor 2 with a pin 3 for alignment with the radial link 4 of the carrier 5. In the body of the rotor 2 there is a coaxial crank 6 made eccentrically with respect to a single glass 7 having a common the axis with the center of the contour 1 and the carrier 5. The radii of the cup 7 and crank 6 are correlated as 2: 3, and their eccentricity is half the radius of the cup 7. Rotor 2 is in continuous contact with the epitrochoid contour 1 with all three vertices. The area of power action of the leading link / rotor / 2 on the driven Even / crank / 6 is unchanged and makes up half the cylindrical surface of the crank. This is a multiple increase in the load capacity of the proposed mechanical transmission in comparison with a gear transmission. The movable connection of the rotor 2 with the housing 1 and the crank 6 can be made by means of balls or rollers, which eliminates sliding friction in mechanical transmission in general. This is a significant increase in durability.

Работает механическая передача следующим образом. При вращении водила 5 в указанном направлении ротор 2 приходит во вращательно-переносное /планетарное/ движение. Поворачиваясь на 60 градусов, левая вершина ротора набегает на верхнюю ветвь контура 1, одновременно осаживая центр кривошипа 6 /ротора 2/ вниз по дуге в 180 градусов, опирающейся на диаметр окружности, равный двум эксцентриситетам. Правая же вершина ротора 2, оказавшись в нижнем положении, симметричном исходному верхнему относительно горизонтальной оси контура, в свою очередь, при дальнейшем повороте ротора на 60 градусов, набегает на нижнюю ветвь контура 1, тем самым вытесняя центр кривошипа 6 вверх, завершая полный его и стакана 7 оборот. Следовательно, повороту ротора 2 на 120 градусов соответствует один оборот стакана 7, а одному обороту ротора 2 соответствуют 3 оборота стакана 7 /нагрузочного вала/. Процесс повышения оборотов ведомого звена /стакана 7/ может быть обратимым, если ведущим эвеном будет стакан 7, а нагрузка будет преодолеваться водилом 5, с понижением оборотов при передаточном отношении, равном трем.The mechanical transmission operates as follows. When the carrier 5 rotates in the indicated direction, the rotor 2 comes into rotationally-portable / planetary / movement. Rotating 60 degrees, the left vertex of the rotor runs onto the upper branch of circuit 1, while upsetting the center of the crank 6 / rotor 2 / down along an arc of 180 degrees, based on a circle diameter equal to two eccentricities. The right vertex of the rotor 2, finding itself in a lower position, symmetrical to the initial upper relative to the horizontal axis of the contour, in turn, with a further rotation of the rotor by 60 degrees, runs onto the lower branch of the contour 1, thereby displacing the center of the crank 6 up, completing it and cups 7 revolution. Therefore, a rotation of the rotor 2 by 120 degrees corresponds to one revolution of the cup 7, and one revolution of the rotor 2 corresponds to 3 turns of the cup 7 / load shaft /. The process of increasing the revolutions of the driven link / glass 7 / can be reversible if the leading Even is glass 7, and the load is overcome by the carrier 5, with a decrease in speed with a gear ratio of three.

Для реализации изобретения необходимы следующие технологии и оборудование: литейное производство корпусных заготовок; штамповочное оборудование для производства заготовок ротора и кривошипа.To implement the invention, the following technologies and equipment are required: foundry production of body blanks; stamping equipment for the production of rotor and crank blanks.

Станки: вертикально- и горизонтально-фрезерный станок с ЧПУ; токарный, сверлильный, протяжный, шлифовальный.Machine tools: vertical and horizontal CNC milling machine; turning, drilling, lingering, grinding.

Claims

A mechanical transmission, including a housing, driving and driven links, characterized in that the working surface of the housing is made in the form of an epitrochoidal contour, outlined by the tops of the leading three-angle rotor with a coaxially driven crank located in it, made eccentric with respect to a single glass with the same axis with the center of the epitrochoidal contour, while the radii of the cup and crank are correlated as 2: 3, the eccentricity is half the radius of the cup, and the side surface of the rotor contains a pin d To combine with the radial wings of the carrier, coaxial with the glass.