В современных машинах широко используются планетарные передачи, характеризующиеся своей компактностью при больших передаточных отношениях. Планетарные передача типа 2К-Н [1] имеет возможность передачи вращения в дифференциальном режиме и в режимах остановки отдельных её звеньев, однако не имеет возможность бесступенчатого изменения передаточного отношения передачи за счет постоянства числа зубьев колёс. Для бесступенчатого регулирования частоты вращения выходного вала используются вариаторы.

Предлагается объединение вариатора, планетарной дифференциальной передачи, а также управляющего механизма в одно устройство, что дает упрощение конструкции вариатора наряду с расширением диапазона изменения передаточного отношения. Такое устройство может быть использовано в качестве бесступенчатой коробки передач в приводе механизмов и машин.

Вариатор выполнен в виде планетарной дифференциальной передачи типа 2К-Н, а вместо зубчатого зацепления применяется фрикционное (рис.1).

Рисунок 1 – Эскиз планетарного дифференциального вариатора

Планетарный дифференциальный вариатор (рис.1) состоит из центрального ведущего конуса 1, ведомого конусного колеса 2, ролика-сателлита 3, выполненного из фрикционного материала и установленного на подвижной оси 4 с возможностью осевого перемещения вдоль оси, которая в свою очередь имеет возможность перемещаться относительно водила 5. Центральный конус 1 установлен соосно с конусным колесом 2 посредством подшипника 6, и с водилом 5 посредством подшипника 7. Подвижные оси 4 на концах имеют ролики 8, которые могут перемещаться по направляющим кулисы 9. Кулиса 9 с одной стороны посредством шарнира 10 крепиться к водилу 5, а с другой стороны имеет нажимные лапки 11, взаимодействующие с нажимным подшипником 12. Прижатие лапок 11 к нажимному подшипнику 12 осуществляется пружинами 13, соосно установленных на подвижных осях 4. С нажимным подшипником 12 с другой стороны взаимодействует рычаг 14. На водиле 5 установлен шкив 15. Рабочие поверхности центрального конуса 1 и конусного колеса 2 могут быть покрыты фрикционным материалом.

При многоступенчатом исполнении к конусному колесу 2 (рис. 2а) присоединяется дополнительный ведущий конус 15, дополнительный ведомый конус 16, ролики-сателлиты 17 и дополнительное водило 18. Или возможно многоступенчатое исполнение (рис. 2б), когда ведомое  конусное колесо 2 одновременно выполняет роль центрального конуса второй ступени и передающее вращение  дополнительному ведомому конусному колесу 19 через дополнительные ролики сателлиты 20, оси которых крепятся к дополнительному  водилу 21,  установленному соосно центральному конусу 1 и водилу 5. Рисунок 2 – Варианты многоступенчатого исполнения планетарного дифференциального вариатора: а) с последовательным соединением ступеней, б) с параллельным исполнением ступеней.

Планетарный дифференциальный вариатор может работать в двух режимах: в режиме бесступенчатого изменения скорости вращения ведомого конусного колеса 2 при остановленном шкиве 15 и в дифференциальном режиме, когда вращение передается дополнительно на шкив 15.

В первом случае вращение от ведущего центрального конуса 1 передаётся посредством фрикционных роликов-сателлитов 3 конусному колесу 2. При этом шкив 15 и соответственно водило 5 остановлены, под действием силы упругости пружин 13 ролики находятся в наибольшем удалении от водила 5, в этом положении обеспечивается наибольшее значение передаточного отношения  от ведущего конуса 1 к конусному колесу 2. При смещении нажимного подшипника 12 влево посредством рычага 14 кулисы 9 отклоняются в ту же сторону, увлекая за собой ролики 8 вместе с подвижными осями 4 и роликами-сателлитами 3, сжимая пружины 13. При этом передаточное отношение u₁₂   плавно уменьшается до значения D_max/d_min , тем самым скорость вращения конусного колеса 2 плавно возрастает. Плавное увеличение передаточного отношения u₁₂ происходит в обратном порядке.

Во втором дифференциальном режиме работы вращение от ведущего центрального конуса 1 передается посредством фрикционных роликов-сателлитов 3 конусному колесу 2 и одновременно через оси 4 водилу 5 и соответственно шкиву 15. При этом передаточное отношение определяется из зависимости где n₁, n₂, n₅ – частота вращения соответственно центрального конуса 1, конусного колеса 2 и водила 5.

Возможен и третий режим работы, когда заторможено конусное колесо 2 и вращение от центрального конуса 1 через ролики-сателлиты 3 и оси 4 передается непосредственно на водило 5 и шкив 15. В этом случае при перемещении посредством рычага 14 влево нажимного подшипника 12, кулис 9, роликов 8, осей 4 и роликов-сателлитов 3 передаточное отношение будет плавно изменяться от  до

Предлагаемый планетарный дифференциальный вариатор реверсивный, и может использоваться для бесступенчатого изменения передаточного отношения в коробках передач приводов механизмов и машин. Как отмечалось выше, для расширения диапазона регулирования скорости вращения валов планетарного дифференциального вариатора он может быть выполнен многоступенчатым по последовательной (рис.2, а) или параллельной (рис.2, б) схемам, однако при таких исполнениях формулы для определения передаточного отношения будут несколько другие, нежели приведенные в статье.

1. Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. М.-Л.: Машиностроение, 1966. 308 с.

Все статьи автора «Несмиянов Иван Алексеевич»