CS266912B1 - Převodovka s čelním dvojitě šikmým ozubením - Google Patents

Abstract

Účelem řešení je zvýšení zatížitelnosti a provozní spolehlivosti převodovek. Uvedeného účelu se dosáhne rovnoměrným rozdělení přenášeného výkonu. Předlohové hřídele s připojenými koly a pastorky, ležící ve dvojicích na společné ose za sebou, jsou mezi sebou odpruženy jedním sloupcem talířových pružin, jejichž kmity jsou tlumeny vestavěným olejovým tlumičem. Zuby obou částí vstupní spojky jsou o sebe opřeny přes vložené kuličky.

Description

Vynález se týká převodovky určené zejména pro prostorově a hmotnostně úsporné pohony pomaluběžných strojů s provozními rázy.

V oboru mechanických převodovek s ozubenými koly se již delší dobu projevuje snaha o snížení jejich hmotnosti a velikosti. Jeden ze způsobů, jak tohoto cíle dosáhnout, je rozdělení silového toku na několik větví. Úspěch však závisí na tom, s jakou přesností se silový tok rozdělí. Pokud zůstane některá silová větev přetížená, může dojít k předčasným poruchám, nebo i k vážnému poškození pohonu.

Známé převodovky mají kola s čelním dvojitě šikmým ozubením, a zatížení obou silových větví se vyrovnává samočinně osovým posouváním vstupního pastorku. Pokud jeho osovým pohybům nebrání větší odpor, je funkce dobrá. V opačném případě nastává přetížení některých ozubených kol, jak tomu často bývá při použití vstupní spojky, která klade velký odpor osovému kmitání vstupního pastorku. Spojky s pryžovými nebo jinými elastickými bloky, které i v provozu dovolují malé osové pohyby vstupního pastorku, mají zpravidla značné rozměry, a nejsou vhodné ve stísněných zastavovacích poměrech.

Jiné známé převodovky s čelními koly s dvojitě šikmým ozubením se vyznačují tím, že dvojice předlohových hřídelů uložené na stejné ose za sebou jsou vůči sobě odpružené talířovými pružinami. Na rozdělení silového toku se podílejí jednotlivé předlohové hřídele, které jsou podle smyslu otáčení přitlačovány buď k sobě, nebo odtlačovány od sebe. Jejich přitlačování odpružuje jeden sloupec talířových pružin, odtlačování druhý sloupec. Vstupní pastorek je osově posuvný a zlepšuje rozdělení sil tím více, čím méně je brzděn ve svém osovém kmitání. Převodovka s tímto uspořádáním ozubených kol má příznivý poměr velikosti a hmotnosti k přenášenému výkonu, ale je nevýhodné, že jsou nutné dva sloupce talířových pružin a že není známá vhodná vstupní spojka, která by nebrzdila osové pohyby vstupního pastorku.

Tyto nedostatky jsou odstraněny převodovkou podle vynálezu, obsahující vstupní pastorek s dvojitě šikmým čelním ozubením se střední mezerou, zabírající se dvěma dvojicemi kol prvního stupně, kde každá dvojice kol prvního stupně je upravena posuvně na společné ose s dvojicí předlohových hřídelů s pastorky druhého stupně, přičemž vstupní pastorek obsahuje vstupní spojku a dvojice předlohových hřídelů na společné ose jsou odpružené talířovými pružinami, vyznačenou tím, že obsahuje sloupec talířových pružin, upravený mezi dvojicí kol prvního stupně na společné ose a obepnutý pouzdrem s vnitřním nákružkem, zasahujícím do vybrání v tělese jednoho a rozebíratelně spojeným s tělesem druhého ozubeného kola dvojice, přičemž předlohový hřídel na straně rozebíratelného spojení pouzdra obsahuje tlumicí píst, jehož pístní tyč je rozebíratelně spojená s předlohovým hřídelem druhého ozubeného kola dvojice. Vstupní spojka je tvořena levou částí, nasazenou na vstupním pastorku a opatřenou vnějším ozubením, v jehož zub nich mezerách jsou umístěny kuličky, zasahující do zubních mezer vnitřního ozubení na pravé části spojky, přičemž každá ze dvou záběrových přímek, protínajících se ve středu kuličky, prochází šikmo dolů pod úhlem záběru jedním bokem vnitřního zubu pravé části spojky, středem kuličky a protilehlým bokem vnějšího zubu levé části spojky, a obě záběrové přímky svírají spolu úhel rovný dvojnásobku úhlu záběru. Sloupec talířových pružin je navlečen na předlohovém hřídeli vlevo a zajištěn kroužkem. Sloupec talířových pružin je navlečen na čepu, opatřeném na svém pravém konci nákružkem a spojeném rozebíratelně s předlohovým hřídelem vlevo.

Převodovka podle vynálezu má místo dosud používaných dvou sloupců talířových pružin pouze jeden sloupec, který je vždy stlačován, ať jsou předlohové hřídele odtlačovány od sebe, nebo přitlačovány k sobě. Tím se zkrátí celková délka převodovky a sníží se její hmotnost. Talířové pružiny mají zvětšený vnější průměr a tím i větší únosnost. Jejich větší průhyb přispívá k přesnějšímu rozdělení sil. Jejich životnost je přizpůsobena životnosti ozubených kol a ložisek, spolehlivost celé převodovky se zvýší. V celém rozsahu zatížení je síla rozdělována s velkou přesností na jednotlivá ozubená kola. Při rázovém zatížení jsou kmity talířových pružin tlumeny částečně jejich vzájemným třením, ale zejména jednoduchým olejovým tlumičem, vestavěným uvnitř předlohového hřídele vpravo. Rychlejší útlum kmitů při provozních rázech snižuje hlučnost pohonu a zvyšuje jeho životnost. Dále se rozdělení silového toku zlepší použitím dané spojky na vstupním pastorku, jejíž pravá část se může valivě podélně posouvat vůči levé části. Díky vydutým bokům zubů a díky čtyřbodovému styku každé kuličky se zuby spojky je směr síly mezi oběma částmi spojky přesně určen, únosnost je vysoká, odpor proti osovému posouvání vstupního pastorku je malý. Spojka může být díky svým malým rozměrům vestavěna uvnitř převodovky, čímž se zkracuje celková stavební délka pohonu.

Na výkresech jsou znázorněny dva příklady provedení převodovky podle vynálezu, kde značí obrázek 1 — valivé válce ozubených kol dvoustupňové převodovky schematicky v pohledu, obrázek 2 — řez vedený rovinou A—A z obrázku 1, obrázek 3 — spojkové ozubení s kuličkami v příčném řezu ve zvětšeném měřítku, obrázek 4 — řez dvoustupňovou planetovou převodovkou.

Vstupní pastorek 1 (obrázky 1, 2, 3) s dvojitě šikmým čelním ozubením s velkou střední mezerou, je uložen osově posuvně ve válečkových ložiskách a zabírá se čtyřmi koly 2 prního stupně. Z nich vždy vpravo jsou umístěna na společné podélné ose za sebou vlevo a dvě vpravo od vstupního pastorku 1. Kola 2 prvního stupně jsou naklínována na předlohových hřídelích 3, které leží na společné podélné ose ve dvojicích za sebou, a na svých vnějších stranách jsou uloženy osově posuvně ve válečkových ložiskách, na vnitřních stranách osově posuvně v jehlovém ložisku, přičemž náboje 13 na čelech kol 2 prvního stupně slouží jako vnitřní kroužky jehlového ložiska. Jedna dvojice předlohových hřídelů 3 je umístěna vlevo, druhá vpravo od vstupního pastorku 1. Ozubení pastorku 4 druhého stupně, vytvořené na tělese každého z předlohových hřídelů 3, má opačný sklon zubů než kolo 2 prvního stupně, naklínované na témže předlohovém hřídeli 3. Mezi dvěma koly 2 prvního stupně, ležícími na téže ose, je umístěn sloupec talířových pružin 7, navlečených na čepu 8, který je naražen v předlohovém hřídeli 3 vlevo a zajištěn šroubem 14. Na své pravé straně je sloupec talířových pružin 7 opřen na svém malém průměru o kolo 2 prvního stupně vpravo a o nákružek 9 na konci čepu 8. Na své vnější straně je sloupec talířových pružin 7 obepnut pouzdrem 11, které je spojeno pomocí šroubů s kolem 2 prvního stupně vpravo. Na své levé straně je sloupec talířových pružin 7 opřen na svém velkém průměru o kolo 2 prvního stupně vlevo a o vnitřní nákružek 12 na levém konci pouzdra 11. Mezi jednotlivě uspořádané talířové pružiny 7 jsou umístěny pomocné vložky 18. Dva pastorky 4 druhého stupně zabírají zleva a dva zprava do dvou kol 5 druhého stupně, naklínovaných na výstupním hřídeli 6. Vnitřek předlohového hřídele 3 vpravo je dutý, válcový a je vyplněn olejem. Je v něm uložen tlumicí píst 30 na pístní tyči 31, která prochází skrz obě čela 32 předlohového hřídele 3 vpravo. Čelo 32 vlevo je součástí předlohového hřídele 3 vpravo, zatímco druhé čelo 32 je s předlohovým hřídelem 3 vpravo spojeno závitem. Na své levé straně je pístní tyč 31 spojena pomocí dvou matic, opěrky a šroubu 14 přes čep 8 s předlohovým hřídelem 3 vlevo.

V neznázorněném provedení je tlumicí píst 30 připojen závitem k pístní tyči 31, která je na své levé straně osazena, opatřena závitem a spojena pomocí matice s předlohovým hřídelem 3 vlevo. U dvoustupňové planetové převodovky (obrázek 4) jsou tři dvojice předlohových hřídelů 3 rozmístěny okolo vstupního pastorku 1 a jsou uloženy v unášeči 15. Sloupec talířových pružin 7 je navlečen na předlohovém hřídeli 3 vlevo a zajištěn kroužkem 10, který je rozříznutý, vložený do drážky na konci předlohového hřídele 3 vlevo a na svém obvodě je s vůlí obepnut nábojem kola 2 prvního stupně vpravo. Předlohové hřídele 3 jsou na svých vnějších stranách uloženy valivě a osově posuvně na čepu 16 unášeče 15 pomocí jehlových válečků 17 v klecích, na vnitřních stranách osově posuvně v jehlovém ložisku, přičemž náboje 13 na čelech kol 2 prvního stupně slouží jako vnitřní kroužky jehlového ložiska. Předlohový hřídel 3 vlevo je na čepu 16 unášeče 15 valivě podepřen jehlovými válečky 17 v kleci i na své vnitřní straně. Pastorky 4 druhého stupně zabírají se dvěma věnci 50 nalisovanými v tělese převodovky. V neznázorněném provedení jsou předlohové hřídele 3 na svých vnějších stranách uloženy ve válečkových ložiskách, a místo čepu 16 unášeče 15 je uvnitř předlohového hřídele 3 vpravo umístěn tlumicí píst 30 na pístní tyči 31 ve stejném uspořádání

CS 266 912 Bl jako u provedení podle obrázku 2. Na čepu vstupního pastorku 1 (obrázek 2, 3, 4) je nasazena levá část spojky 19 opatřená vnějším ozubením 21, které má vyduté boky zubů. V zubních mezerách 25 vnějšího ozubení 21 jsou umístěny kuličky 28, které přesahují do zubních mezer 26 vnitřního ozubení 22, které má také vyduté boky zubů.'Každá z kuliček 28 se dotýká dvou sousedních boků vnějších zubů 23 a dvou sousedních boků vnitřních zubů 24. Síla přechází po jedné ze dvou záběrových přímek 29 šikmo dolů pod úhlem záběru 27 levým bokem vnitřního zubu 24 pravé části spojky 20 přes střed kuličky 28 do pravého boku vnějšího zubu 23 levé části spojky 19. Dvě záběrové přímky 29, každá pro jeden smysl otáčení, spolu svírají úhel rovný dvojnásobku úhlu záběru 27 a protínají se ve středu kuličky 28. Každou kuličkou 28 procházejí dvě záběrové přímky 29. Aby se vnější zuby 23 daly snadno obrábět, mají boky ve svém příčném řezu tvar kruhového oblouku se středem na záběrové přímce 29. Tvar boků vnitřních zubů 24 je evolventní. Jejich paty mají v příčném řezu tvar kruhového oblouku. Vnitřní ozubení 22 má značné kladné posunutí základního profilu a je vyrobeno odvalovacím obráběním. Protože tímto způsobem nelze obrobit vhodný nízký počet zubů, napři-, klad dvanáct, je obroben dvojnásobný počet vnitřních zubů 24. Každý druhý vnitřní zub 24 je odstraněn obrážením nebo protahováním, a to zpravidla již před obrážením evolventním nástrojem. Stejným způsobem je obrobena zároveň i pata vnitřního zubu 24.

Při provozu převodovky podle vynálezu jsou předlohové hřídele 3, ležící na společné ose, k sobě přitlačovány nebo od sebe odtlačovány osovými silami vznikajícími v ozubení kol 2 prvního stupně a pastorků 4 druhého stupně. Při přitlačování prochází osová síla z kola 2 prvního stupně vpravo do pravé krajní talířové pružiny 7 v blízkosti jejího vnitřního průměru a z kola 2 prvního stupně vlevo prochází osová síla do levé krajní talířové pružiny 7 v blízkosti jejího vnějšího průměru. Při odtlačování vstupuje osová síla do pravé krajní talířové pružiny 7 na jejím malém průměru z nákružku 9 na konci čepu 8 nebo z kroužku 10 a do levé krajní talířové pružiny 7 vstupuje osová síla z vnitř। ního nákružku 12 na levém konci pouzdra 11.

Sloupec talířových pružin 7 je celý stlačován, ať jsou předlohové hřídele 3 k sobě přitlačovány, nebo od sebe odtlačovány, tj. při obou smyslech otáčení kol převodovky. Pomocné vložky 18 chrání talířové pružiny 7, uspořádané jednotlivě ve sloupci, před přetížením, protože dovolí jep předem určený průhyb a tím i napětí í talířové pružiny 7. Kladné úchylky zubů v okamžitém záběru způsobují zvýšení zatížení a zároveň i nepatrný osový posun daného předlohového hřídele 3. Tento posun však začne vytvářet v záběru soukolí prvního i druhého stupně zubní vůli a porušená rovnováha sil se obnovuje. Sousední na stejné ose ležící předlohový hřídel 3 je přitom přes sloupec talířových pružin 7 přetlačen nebo přetažen v témže smyslu, v záběru jeho kola 2 prvního stupně a pastorku 4 druhého stupně nastane následkem toho větší zatížení, což také urychluje vyrovnání sil. Vstupní pastorek 1 se samočinně nastavuje vůči několika spoluzabírajícím kolům 2 prvního stupně. Jestliže vznikne převaha zatížení na ozubení vpravo, přesune se vstupní pastorek 1 příslušným směrem a předlohové hřídele 3 vyrovnají rozdíly zatížení jen navzájem mezi sebou, jejich osový posun a stlačení talířových pružin 7 bude menší. Pro docílení malých odporů proti podélným posuvům vstupního pastorku 1 se levá část spojky 19 podélně odvaluje svými vnějšími zuby 23 přes kuličky 28 po vnitřních zubech 24 pravé části

CS 266 912 B1 spojky 20. Délka vstupního pastorku 1 je zkrácena a jeho hmotnost je nízká, aby setrvačné síly při změnách smyslu osového posuvného pohybu byly malé. Když se předlohové hřídele 3 při prudkých změnách zatížení k sobě přibližují nebo se od sebe vzdalují, protéká olej následkem relativního pohybu a následkem vzniklého tlakového rozdílu tlumicím pístem 30 z jedné jeho strany na druhou. Tlumicí píst 30 klade odpor vzájemným podélným relativním pohybům obou předlohových hřídelů 3, tlumí kmity sloupce talířových pružin 7 a zabraňuje tomu, aby spoluzabírající boky zubů od sebe při silných provozních rázech odskakovaly.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Převodovka s čelním dvojitě šikmým ozubením, obsahující vstupní pastorek s dvojitě šikmým čelním ozubením se střední mezerou, zabírající se dvěma dvojicemi kol prvního stupně, kde každá dvojice kol prvního stupně je upravena posuvně na společné ose s dvojicí předlohových hřídelů s pastorky druhého stupně, přičemž vstupní pastorek obsahuje vstupní spojku a dvojice předlohových hřídelů na společné ose jsou odpružené talířovými pružinami, vyznačená tím, že obsahuje sloupec talířových pružin (7), upravený mezi dvojicí kol prvního stupně (2) na společné ose a obepnutý pouzdrem (11) s vnitřním nákružkem, zasahujícím do vybrání v tělese jednoho a rozebíratelně spojeným s tělesem druhého ozubeného kola dvojice, přičemž předlohový hřídel (3) na straně rozebíratelného spojení pouzdra (11) obsahuje tlumicí píst (30), jehož pístní tyč (31) je rozebíratelně spojená s předlohovým hřídelem (3) druhého ozubeného kola dvojice.
2. 2. Převodovka podle bodu 1, vyznačená tím, že vstupní spojka je tvořena levou částí (19), nasazenou na vstupním pastorku (1) a opatřenou vnějším ozubením (21), v jehož zubních mezerách (25) jsou umístěny kuličky (28), zasahující do zubních mezer (26) vnitřního ozubení (22) na pravé části spojky (20), přičemž každá ze dvou záběrových přímek (29), protínajících se ve středu kuličky (28), prochází šikmo dolů pod úhlem záběru (27) jedním bokem vnitřního zubu (24) pravé části spojky (20), středem kuličky (28) a protilehlým bokem vnějšího zubu (23) levé části spojky (19), a obě záběrové přímky (29) svírají spolu úhel rovný dvojnásobku úhlu záběru (27).
3. 3. Převodovka podle bodu 1, vyznačená tím, že sloupec talířových pružin (7) je navlečen na předlohovém hřídeli (3) vlevo a zajištěn kroužkem (10).
4. 4. Převodovka podle bodu 1, vyznačená tím, že sloupec talířových pružin (7) je navlečen na čepu (8), opatřeném na svém pravém konci nákružkem (9) a spojeném rozebíratelně s předlohovým hřídelem (3) vlevo.