RS20200892A1 - Precesioni prenosnik - Google Patents

Abstract

Precesioni prenosnik je mehanički prenosnik za transformaciju obimne brzine i obimnog momenta kod koga se relativno kretanje spregnutih zupčanika ili tarnih diskova (1,2,3,4) ostvaruje kretanjem prvog i ostalih neparnih koničnih zupčanika (1,3) rotacijom oko sopstvene ose i precesionim kretanjem oko koordinatnog početka koji se nalazi u preseku podeonih konusa zupčanika ili tarnih diskova (1,2,3,4), slično kao kod Ojlerovog diska. Prenosni odnos se ostvaruje na osnovu razlike podeonih obima spregnutih koničnih zupčanika (1,2,3,4).

Description

ПРЕЦЕСИОНИ ПРЕНОСНИК

ОБЛАСТ ТЕХНИКЕ

Проналазак припада преносницима са зупчаницима или тарним преносницима за промену обимне брзине, тј. броја обртаја и обимног момента.

Према међународној класификацији патената (МКП), означава се као:

Ф16Х 1/04 - Зупчасти преносници обртног кретања

Ф16Х 13/00 - Преносници обртног кретања са константним преносним односом и трењем између обртних елемената.

ТЕХНИЧКИ ПРОБЛЕМ

Потребно је решити проблем механичког преноса задовољивши следеће захтеве:

а) Неограничен распон преносних односа,

б) Минималан број елемената потребан за израду преносника,

в) Једноставна израда елемената преносника,

г) Рад без губитака,

д) Непостојање зазора између елемената преносника у раду,

ђ) Могућност промене релативног одстојања елемената преносника ради неутралисања зазора

е) Употреба стандардних машинских елемената и поступака обраде у

изради преносника

ж) Мала маса,

з) Минималне димензије,

и) Неограничен расположиви моменти на излазним вратилима.

СТАЊЕ ТЕХНИКЕ:

Сваким преносником је теоретски могуће остварити било који преносни однос и пренети се било која снага, при чему реалне вредности зависе од више елемената. То су: Број зупчаника или тарних елемената у захвату, слободни ход излазног вратила изазваног зазорима између елемената, носивост елемената преносника и тако даље.

Технички проблем је решаван такозваним стандардним зупчастим преносницима, са разним профилима зуба зупчаника. За велике преносне односе потребан је вишестепени преносник са зупчаницима великих димензија, што као резултат даје гломазан и тежак производ са великим слободним ходом излазног вратила.

Пужни преносници омогућавају веће преносне односе и самокочиви су у случају да не постоје вибрације, али због присутног трења клизања пужа по пужном точку, коефицијент корисности је значајно смањен. Положај пужа у односу на пужни точак може да се подешава ради елиминисања зазора између зуба и тим смањења слободног хода излазног вратила. Ово доводи до интензивнијег хабања и пораста слободног хода излазног вратила у току радног века.

Најчешћи преносници за велике преносне односе су епициклоидни преносници и њихов специјални случај - тзв. планетарни преносници, (као: KR20130002131A-2013-01-07), који имају мање димензије и велики расположиви момент на излазном вратилу, али потреба за вишестепеним преносом није отклоњена. Овај тип преносника се одликује повећаним бројем елемената, а самим тим цена преносника, као и слободни ход излазног вратила расту.

Циклоидни преносници (UC-A-4909102, CN108869641A), се одликују геометријом која је специфична и захтевна у изради. Уз то су присутне и вибрације које се не могу до краја уравнотежити, што отежава примену великих улазних бројева обртаја. Добре стране су велики преносни односи и компактност израде, тј. мале димензије преносника, као и мали слободан ход излазног вратила.

Хармоник драјв (US906143, JPS9166747A), су преносници новијег датума, које се одликују великим преносним односима, малим димензијама и малим слободним ходом излазног вратила. Израда је скупа и компликована. Такође се одликују и малом крутошћу преносника, као и присутним вибрацијама у раду, због утицаја деформабилног елемента, којим се остварује пренос обртног кретања и снаге. Степен корисности је значајно смањен и можемо га поредити са пужним преносницима.

ИЗЛАГАЊЕ СУШТИНЕ ПРОНАЛАСКА

Суштина проналаска је базирана на прецесионом кретању (ротацино са прецесионим кретањем) једног коничног зупчаника или тарног елемента по другом, које је слично кретању Ојлеровог диска, или заротираног новчића који при паду поред ротације око сопствене осе има и прецесионо кретање око координатног почетка.

Прецесиони преносник је базиран на спрегнутим конусним зупчаницима или тарним дисковима 1 i 2, постављеним под углом који је принципијелно већи од 90°, са тежњом да буде што ближи 180°. Први конусни зупчаник (тарни диск) 1, ослоњен je на ексцентрично улазно вратило 7, којим се зупчаник (тарни диск) 1, принудно креће ротацијом око сопствене осе и прецесионим кретањем око координатног почетка, котрљајући се по другом, спрегнутом зупчанику (тарном диску) 2, при чему се преносни однос остварује, разликом броја зуба спрегнутих зупчаника, односно разликом обима елемената у захвату. Број спрегнутих зупчаника, или тарних дискова, може бити 2, и више. Други спрегнути конусни зупчаник (тарни диск) је непокретан и везан за кућиште. Излазно вратило је повезано зглобом за покретни, први, зупчаник, или у случају преносника са 3 и више зупчаника, може бити повезано за сваки покретни зупчаник. Преносни односи зависе од односа броја зуба или пречника тарних парова елемената у захвату.

Прецесиони преносник у себи комбинује добре особине свих решења наведених у стању технике. Прецесиони преносник остварује преносни однос слично хармоник драјву, или циклоидном преноснику, чиме је могуће остварити велике преносне односе, i >500.000, уз малу масу и димензије преносника, у само једном степену еволуционог преносника. Могуће је спрегнути прецесиони преносник и у вишестепени, без повећања слободног хода излазног вратила. Слично класичном, епициклоидном (планетарном) и редуктору са конусним зупчаницима користе се стандардни зупчаници еволвентних профила зуба. Уједно, прецесиони преносник има могућност примене система за подешавање или поништавање зазора међу зупчаницима и тиме смањење слободног хода излазног вратила, што је до сада било могуће код пужног и преносника са конусним зупчаницима. Кућиште је цилиндрично, слично као код епициклоидног, циклоидног или хармоник драјв преносника.

Елементи прецесионог преносника се прорачунавају стандардизованим методама за прорачун зупчаника или тарних дискова. Нема ограничења у преносу снаге. Као последицу угла између оса зупчаника (тарних дискова), који се конструктивно креће од:

δ = 150-170°,

где је: δ - угао између оса вратила спрегнутих коничних зупчаника степен спрезања

зупчаника, се повећава:

2 ≤ ε ≤ 4

где је: ε - степен спрезања зупчаника.

за зупчанике са правим зубима. Овако висок степен спрезања зупчаника омогућава смањење димензија зупчаника и пренос већих момената на излазна вратила. Техничке карактеристике прецесионог преносника, омогућавају смањење масе у односу на остале типове преносника од 30÷70%, у зависности од тражених карактеристика.

КРАТАК ОПИС СЛИКА НАЦРТА

Проналазак је приказан на примерима извођења, приказаним на нацртима, где су:

Слика 1: Попречни пресек прецесионог преносника

Слика 2: Попречни пресек прецесионог преносника са више излазних вратила Слика 3: Попречни пресек прецесионог преносника са сферним зглобом

ДЕТАЉАН ОПИС ПРОНАЛАСКА

Прецесиони преносник је приказан на Слици 1. Основна намена му је трансформација обртног кретања променом броја обртаја и обртног момента. Улазно ексцентрично вратило сачињено од ексцентра 7 и ексцентричног вратила 6, улазним обртним моментом приморава зупчаник 1 (тарни диск 1) да се креће сагласно кинематици Ојлеровог диска, где је Ојлеров диск замењен коничним зупчаником 1 (тарним диском 1), који се креће Прецесионим кретањем, (ротационим и прецесионим) око координатног почетка 16, постављеном у пресеку оса подеоних конуса коничних зупчаника 1 и 2, (тарних дискова 1 и 2), уједно котрљајући се по коничном зупчанику 2 (фрикционом диску 2), уместо по равној подлози. Зупчаник 1, (тарни диск 1) улежиштен је лежајевима 12 на подсклопу улазног вратила 6 и7, око кога слободно ротира. Зупчаник 2 (тарни диск 2) је непокретан -причвршћен вијцима 5 за доњи део кућишта 14. За зупчаник 1 (тарни диск 1), причвршћен је концентрично конични зупчаник 3 (тарни диск 3), који ротира око сопствене осе заједно са зупчаником 1 (тарним диском 1) планетарним кретањем. Прецесионо кретање оба зупчаника (фрикциона диска) 1 и 3 је око заједничког координатног почетка 16. Брзина прецесионог кретања је дефинисана бројем зуба пара зупчаника 1 и 2 и износи:

i - преносни однос преносника

iv8 - преносни однос на вратилу 8, у односу на улазно вратило 7

ii - преносни однос фрикционог пара 1-2 d<.2>- пречник фрикционог диска 2

di - пречник фрикционог диска 1 i<2>-преносни однос фрикционог пара 3-4 d<4>-пречник фрикционог диска 4 d<3>- пречник

фрикционог диска 3

Подсклоп улазног вратила 6-7, улежиштен је лежајевима 18 и 10. Лежај 18 је позициониран у подсклопу 9 који омогућава аксијално померање улазног вратила и тиме неутралисање зазора између зупчастих парова (тарних дискова) преносника и тиме слободних ходова излазног вратила. Покретни ослонац улазног вратила је у лежају 10, који се налази у горњем делу кућишта преносника 13. Кућиште преносника састављено из два дела, 13 и 14, спаја се вијцима 17.

Прецесионим преносником je могуће пренети кретање на излазно вратило преко било ког машинског елемента, или елемената који омогућавају прецесионо кретање око тачке. На Слици 1. је ово кретање остварено подсклопом ексцентар вратила и два пара зупчаника, док је на Слици 2. приказан прецесиони преносник са сферним зглобом 5. Тело сферног зглоба 23, постаје уједно и друго излазно вратило 19, које има посебно дефинисан преносни однос у односу на излазно вратило 8. Прецесиони преносник може имати n (произвољан цео број) излазних вратила, на сферним зглобовима, паровима зупчаника или тарним дисковима. На Слици 3. је приказан прецесиони преносник са два излазна вратила 8 и 19 на коничним зупчаницима (тарним дисковима).

Преносни однос вратила на сферном зглобу приказаном на Слици 2. рачуна се као:

Респективно важи и за тарне дискове, као и за еволуционе преноснике са 3, 4, 5,...n излазних вратила уз одговарајуће измене у конструкцији улежиштења.

Ради динамичког уравнотежења, додаје се маса за балансирање 9 тако да у потпуности уравнотежи инерцијални момент ексцентричних маса. Маса за балансирање је причвршћена за улазно вратило.

НАЧИН ИНДУСТРИЈСКЕ ИЛИ ДРУГЕ ПРИМЕНЕ ПРОНАЛАСКА

Проналазак се може применити у свим областима индустрије где се примењују преносници. Распон преносних односа од i = 3 ÷ >10<6>, омогућава примену на местима где су до сада коришћени други преносници у вишестепеном извођењу. Посебно је погодан за примену у роботици и серво-механизмима, где се захтевају велики преносни односи, уједно са слободним ходовима излазног вратила блиских нули. Могућност компензације слободних ходова излазног вратила омогућено је компензационим склопом 9.

Claims (1)

ПАТЕНТНИ ЗАХТЕВ

1. Прецесиони преносник назначен тиме што се прецесионим кретањем коничног зупчаника 1 по коничном зупчанику 2, или тарних дискова, остварује примарни преносни однос обртног кретања и обртног момента посредством сферног зглоба 23, на излазно вратило 19 и додатних n сферних зглобова и/или n пари коничних зупчаника (тарних дискова) 3-4, 21-22,..., n-n+1, којима се остварује додатни пренос обртног кретања и обртног момента, у истом или различитом смеру, истом или различитом преносном односу, на n излазних вратила.

i2 - bevel gears 3-4 transmission ratio z4 - bevel gear 4 teeth number z3 - bevel gear 3 teeth number