PL B1. POLITECHNIKA POZNAŃSKA, Poznań, PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. F16H 3/06 ( ) F16H 1/16 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Przekładnia spiroidalna toczna (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA POZNAŃSKA, Poznań, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 16/16 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 06/18 (72) Twórca(y) wynalazku: JAKUB OLSZEWSKI, Piotrowice, PL KRZYSZTOF NETTER, Poznań, PL ROMAN STANIEK, Kamionki, PL ADAM MYSZKOWSKI, Ostrów Wielkopolski, PL ANDRZEJ GESSNER, Zimin, PL TOMASZ BARTKOWIAK, Bydgoszcz, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Marcin Walkowiak PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest przekładnia spiroidalna toczna, w której ślimak współpracuje z uzębieniem czołowym koła za pośrednictwem elementów tocznych. W stanie techniki znane są przekładnie ślimakowe charakteryzujące się dużym przełożeniem i możliwością przenoszenia znacznych momentów obrotowych. Ich wadą jest niska trwałość wynikająca ze sposobu współpracy głównych elementów przekładni tj. ślimaka i ślimacznicy. Podczas współpracy elementy te silnie trą o siebie wzajemnie i w rezultacie dochodzi do stosunkowo szybkiego ich zużycia, powstawania luzu i tym samym do pogorszenia własności użytkowych. Istnieją różne rozwiązania konstrukcyjne, które umożliwiają przeprowadzanie okresowego kasowania luzu. Znane są również przekładnie spiroidalne cechujące się wyższą trwałością mimo, że współpraca ślimaka i koła zębatego również opiera się na tarciu ślizgowym. Zwiększoną trwałość przekładni uzyskuje się dzięki rozłożeniu sił nacisku na większej powierzchni. Najbardziej znane są ich dwie odmiany przekładni spiroidalnych: płaska i stożkowa, w których również przewidziano możliwość kasowania luzu. Takie przekładnie znane są chociażby z opisów patentowych US czy US Zużycie przekładni na skutek tarcia ślizgowego można zmniejszyć stosując smarowanie i odpowiednio dobrane materiały pary ciernej. Najlepiej jednak jest zastąpić tarcie ślizgowe tarciem tocznym wprowadzając pomiędzy współpracujące części elementy toczne. Takie rozwiązanie możemy zaobserwować na przykładzie klasycznych przekładni śrubowych i ich nowszych odpowiedników przekładni śrubowo-tocznych (zwanych również kulowymi). Podejmowano już próby połączenia właściwości silnie redukującej przekładni ślimakowej z elementami tocznymi. Tego typu rozwiązania znane jako przekładnie ślimakowe toczne, przedstawiają opisy patentowe PL B1, US B2, DE A1 czy US A1. Przekładnie ślimakowe toczne jednak nie rozpowszechniły się, co najprawdopodobniej powodowane było małą sztywnością i nośnością przekładni determinowaną przez małą liczbę kulek przenoszących aktywnie obciążenie. Należy tu zauważyć, że zwiększenie liczby współpracujących wrębów ślimaka, na wzór przekładni globoidalnej, nie jest możliwe, gdyż nie będzie w ten czas spełniony warunek stałej prędkości liniowej kulek co prowadziłoby do ich kolizji. W stanie techniki znane są również przekładnie silnie redukujące o dużej sprawności, oparte na elementach tocznych. Do takich przekładni można zaliczyć przekładnie: cykloidalne, trochoidalne i epicykloidalne. Przekładnie cykloidalne charakteryzują się zwartą budową, łagodną pracą i możliwością przenoszenia dużych obciążeń. Dzięki temu, że występuje w nich jedynie tarcie toczne, wyróżniają się one też wysoką sprawnością dochodzącą do 98%. Do ich wad można zaliczyć złożoną budowę i wysoki koszty produkcji. Dodatkowo dużym wyzwaniem technologicznym jest brak możliwości kasowania luzów. Nowym rozwiązaniem jest przekładnia epicykloidalna firmy Detlev HOFMANN i zastosowana w jej najnowszych stołach obrotowych sterowanych numerycznie US A. Z uwagi na fakt, że kulki są wciskane pomiędzy zęby dwóch tarcz dochodzi w tym przypadku do tarcia częściowo ślizgowego i co za tym idzie zużycia elementów składowych. Konstrukcja przekładni umożliwia bardzo łatwe kasowanie luzu. Duża liczba przenoszących obciążenie kulek zapewnia dużą sztywność. Celem wynalazku jest rozwiązanie konstrukcyjne przekładni pozwalające zwiększyć liczbę przenoszących obciążenie elementów tocznych w odniesieniu do przekładni ślimakowej tocznej dzięki wykorzystaniu podstawowych zalet przekładni spiroidalnej. Przedmiotem wynalazku jest przekładnia spiroidalna toczna, w której podstawę przekładni stanowi koło z naciętymi na powierzchni czołowej wrębami o linii ewolwentowej albo łukowej z uwzględnieniem dowolnych modyfikacji oraz jedno lub wielozwojny ślimak o dowolnym kształcie z wrębem albo wrębami naciętym w kształcie linii śrubowej prawoskrętnej albo lewoskrętnej o dowolnym skoku. Dookoła ślimaka w jego wrębie albo wrębach rozmieszczono elementy toczne korzystnie kulki. Elementy toczne stanowią człon pośredniczący w transmisji napędu pomiędzy ślimakiem i kołem przyczyniając się do zmniejszenia tarcia. Aby zapewniony był cyrkulacyjny obieg elementów tocznych konieczne jest wykonanie kanału powrotnego wewnątrz ślimaka. Nadto elementy toczne zabezpieczone są przed wypadnięciem za pomocą helikalnie ukształtowanego koszyczka, który przymocowany jest do ślimaka. Zarys wrębów zarówno na powierzchni koła jak i ślimaka dopasowany jest do kształtu elementów tocznych.

3 PL B1 3 Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty technicznoużytkowe: przekładnia spiroidalna jest przekładnią o dużym przełożeniu i ma zwartą budowę; w odróżnieniu od klasycznej przekładni spiroidalnej nie występuje w niej tarcie ślizgowe. Dzięki zastosowanym w niej elementom tocznym charakteryzuje się dużą sprawnością i trwałością; zmniejszone opory ruchu pozwalają na poprawę precyzji sterowania położeniem wału zdawczego; przekładnia spiroidalna toczna w porównaniu do przekładni ślimakowej tocznej charakteryzuje się większą sumaryczną powierzchnią współpracujących elementów przez co naciski powierzchniowe są w niej mniejsze. Przekładnia może przenosić większe obciążenia i zapewnić większą żywotność; przekładnię tę można zmontować z naprężeniem wstępnym powodując ścisk elementów tocznych i przez to eliminując luz zwrotny. Naprężenie wstępne prowadzi również do zwiększenia sztywności przekładni; przekładnia jest niesamohamowna, więc napęd może przebiegać w obie strony napędzany może być ślimak lub koło. Przedmiot wynalazku został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje rzut aksonometryczny przekładni, fig. 2 rzut prostokątny w widoku z góry, fig. 3 przekrój A-A i fig. 4 przekrój B-B. Podstawę przekładni stanowią koło 1 z naciętymi na powierzchni czołowej wrębami o linii ewolwentowej oraz jednozwojny ślimak 2 z wrębami naciętym w kształcie linii śrubowej prawoskrętnej. Pomiędzy ślimakiem i kołem znajdują się elementy toczne 3 w postaci kulek rozmieszczone dookoła ślimaka w jego wrębie. Wewnątrz ślimaka umieszczony jest kanał powrotny 4. Elementy toczne zabezpieczone są przed wypadnięciem za pomocą helikalnie ukształtowanego koszyczka 5, który przymocowany jest do ślimaka. Zarys wrębów zarówno na powierzchni koła jak i ślimaka dopasowany jest do kształtu elementów tocznych. Zastrzeżenia patentowe 1. Przekładnia spiroidalna toczna, w której podstawę przekładni stanowi koło z naciętymi na powierzchni czołowej wrębami o linii ewolwentowej albo łukowej z uwzględnieniem dowolnych modyfikacji oraz jedno lub wielozwojny ślimak o dowolnym kształcie z wrębem albo wrębami naciętym w kształcie linii śrubowej prawoskrętnej albo lewoskrętnej o dowolnym skoku, znamienna tym, że dookoła ślimaka (2) w jego wrębie albo wrębach rozmieszczone są elementy toczne (3), a do ślimaka (2) przymocowany jest helikalnie ukształtowany koszyczek zabezpieczający (5) elementy toczne (3), dodatkowo wewnątrz ślimaka (2) umieszczony jest kanał powrotny (4), przy czym zarys wrębów zarówno na powierzchni koła (1) jak i ślimaka (2) dopasowany jest do kształtu elementów tocznych (3). 2. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że jako elementy toczne (3) wykorzystane są kulki.

4 4 PL B1 Rysunki

5 PL B1 5

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)