Инерционно-импульсная бесступенчатая передача
Патент 929925
Авторы
Инерционно-импульсная бесступенчатая передача
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИ Е
Союз Советских
Социалистических
Республик (»)929925
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.11.80 (21) 3008370/25-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M. Кл.з
F 16 Н 33/14
F l6 Н 37/06
Гасударственный камлтег
СССР (53) УДК 621.83. .069. 2 (088.8 ) Опубликовано 23.05.82. Бюллетень №19
Дата опубликования описания 28.05.82 ло делам лзабретеккй и аткамтий
В. Г. Белоглазов, .А. В. Куница и В. В. Куница (72) Авторы изобретения
Горловский филиал Донецкого ордена Трудового
Красного Знамени политехнического института" (71) Заявитель (54) ИНЕРЦИОННО-ИМПУЛЬСНАЯ БЕССТУПЕНЧАТАЯ, ПЕРЕДАЧА
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве автоматического бесступенчатого привода в машинах с двумя исполнительными органами и, в частности, для привода двух исполнительных - органов, один 5 из которых осуществляет подачу другого, например в сверлильных станках.
Известна бесступенчатая инерционноимпульсная передача, содержащая ведущий и промежуточный валы, маховики, два механизма свободного хода (МСХ), внутренние обоймы которых установлены на промежуточном валу, а наружные снабжены тормозными устройствами с индивидуальным приводом и соединены через маховики с исполнительными органами (1).
Однако эта передача не може быть использована для привода двух соосных исполнительных органов машины, у которой в процессе работы имеет место силовое взаимодействие исполнительных органов друг с другом, через рабочую среду так как в этом случае производительность и КПД передачи снижены.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является инерционно-импульсФ ная бесступенчатая передача, содержащая корпус, импульсный механизм, два исполнительных органа, два основных противоположно направленных МСХ, внутренние обоймы которых соединены с ведомым элементом импульсного механизма, а наружная одного из них — с одним из исполнительных органов, и дополнительный МСХ, внутренняя обойма которого соединена с наружной обоймой противоположно направленного ему основного МСХ, а наружная — с корпусом. Вторая наружная обойма основного MCX известной передачи соединена со вторым исполнительным органом и с внутренней обоймой второго дополнительного МСХ, аналогично первому.
Преимуществом передачи является то, что она обеспечивает привод соосных исполнительных органов машины с разносторонним вращением (2).
Однако отсутствие в известной передаче автоматического распределения энергии между исполнительными органами в зависимости от условий их работы ограничивает возможность повыше929925
10
55 ния производительности передачи, а имеющие место непроизводительные потери энергии снижают ее КПД.
Целью изобретения является повышение производительности и КПД передачи путем автоматического распределения энергии между исполнительными органами в зависимости от их условий работы.
Поставленная цель достигается тем, что инерционно-импульсная бесступенчатая передача, содержащая корпус, импульсный механизм, два исполнительных органа, два основных противоположно направленных МСХ, внутренние обоймы которых соединены с ведомым элементом импульсного механизма, а наружная одного из них — с одним из исполнительных органов, и дополнительный МСХ, внутренняя обойма которого соединена с наружной обоймой противоположно направленного ему основного
МСХ, а наружная — с корпусом передачи, снабжена дифференциальным механизмом, каждое центральное колесо которого кинематически связано с наружной обоймой одного из основных МСХ а водило — со вторым исполнительным органом, задающим устройством, кинематически связанным с наружной обоймой одного из основных МСХ и тормозными устройствами с автономными приводами, воздействующими на наружные обоймы основных МСХ. Задающее устройство передачи может быть выполнено, например, в виде гидронасоса, с принудительно регулируемым сопротивлением на выходе.
На чертеже схематически изображена инерционно-импульсная бесступенчатая передача.
В корпусе 1 передачи размещен инерционно-импульсный механизм, включающий ведущий маховик 2, неуравновешенные сателлиты 3, связанные через оси 4 с ведущим маховиком 2, и ведомый вал 5, на котором установлена солнечная шестерня 6, находящаяся в зацеплении с неуравновешенными сателлитами 3.
Выходными элементами передачи являются исполнительные органы 7 и 8 (в сверлильных станках исполнительный орган 7 обеспечивает рабочее вращение инструмента, а орган 8 — его подачу) .
На ведомом валу 5 импульсного механизма установлены внутренняя обоймы 9 и 10 двух основных противоположно направленных МСХ, наружные обоймы 11 и 12 которых снабжены тормозными устройствами 13 и 14 с автономными приводами.
Обойма 12 соединена с исполнительным органом 7, а обойма 11 — с внутренней обоймой 15 дополнительного противоположно направленного МСХ, наружная обойма 16 которого закреплена в корпусе 1 передачи.
Дифференциальный механизм включает центральные колеса 17 и 18, кинематически через шестерни 19 — 22, связанные с наружными обоймами 11 и 12, основных МСХ, сателлиты 23, водило 24, связанное посредством вала 25, конических шестерен 26 и 27 с исполнительным органом 8.
С наружной обоймой 11 основного
МСХ через шестерню 29 взаимодействует задающее устройство 29, которое может быть выполнено, например, в виде гидронасоса с регулируемым сопротивлением на выходе.
Инерционно-импульсная механическая бесступенчатая передача работает следующим образом.
Ведущий маховик 2 с неуравновешенными сателлитами 3 приводится во вращение двигателя. При вращении неуравновешенных сателлитов 3 вокруг солнечной шестерни 6, закрепленной на ведомом валу 5, на последний действует знакопеременный вращающий момент синусоидального характера, с периодом, равным времени одного ."ро-.а неуравновешенных сателлитов 3 относительно собственной оси 4 вращения. Этот знакопеременный вращающий момент, в зависимости от относительного положения маховика 2 и ведомого вала 5, разгоняет последний до угловой скорости наружных обойм 11 и 12, которые вращаются в разные стороны.
При этом импульс знакопеременного вращающего момента, действующий в сторону вращения маховика 2, считается положительным, импульс знакопеременного вращающего момента, действующий в противоположную сторону отрицательным.
В положительной фазе цикла импульс знакопеременного вращающегося момента, действующий на ведомый вал 5 со стороны неуравновешенных сателлитов 3, вызывает торможение этого вала (разогнанного в противоположную сторону в отрицательной фазе предыдущего цикла), включение МСХ, совместный разгон вала 5 с наружной обоймой 12 и передачу вращающего момента на исполнительный орган 7 для преодоления момента сил сопротивления, определяемых рабочим процессом. Одновременно через шестерни 22 и 21 приводится во вращение центральное колесо 18 дифференциального механизма.
В этой фазе цикла наружная обойма 11 и связанные с ней шестерни 20 и 19, вращаясь по инерции, приводят во вращение центральное колесо 17 диф929925 о Ф
5 !
55 ференциального механизма. Разность скоростей центральных колес (вращающихся в разные стороны) 17 и 18 обуславливает переносное движение сателлита 23 и водила 24 дифференциального механизма.
Водило 24 жестко соединено с валом 25, который приводит в действие через конические шестерни 26 и 27 исполнительный орган 8, обеспечивающий подачу исполнительного органа 7 в рабочую зону или обрабатываемого материала — к исполнительному органу 7.
В отрицательной фазе цикла импульс знакопеременного вращающего момента, действующий на вал 5 со стороны неуравновешенных сателлитов 3, вызывает торможение этого вала (разогнанного в противоположную сторону в положительной фазе цикла), его остановку и разгон до угловой скорости наружной обоймы 11, и затем, после включения
МСХ, совместный разгон вала 5, наружной обоймы 11 и шестерни 20. С шестерни 20 импульс знакопеременного вращаюшего момента через шестерню 28 передается на задающее устройство 29, а через шестерню 19 — на центральное колесо 17 дифференциального механизма. В этой же фазе цикла наружная обойма 12 и связанные с ней исполнительный орган 7, шестерни 22 и 21, вращаясь по инерции, приводят .во вращение центральное колесо 18 дифференциального механизма. Разность же угловых скоростей центральных колес 17 и 18, как и прежде приводит в действие подаюший исполнительный орган 8, обеспечивая и в этой фазе цикла подачу исполнительного органа 7 или обрабатываемого материала к исполнительному органу 7.
Так распределяются положительный и отрицательный импульсы в зависимости от вращающего момента и ос)гществляется работа передачи при определенных величинах моментов сил сопротивления на исполнительных органах 7 и 8, обусловленных физикомеханическими свойствами обрабатываемого материала.
При этом связанное с наружной обоймой 11 через шестерни 20 и 28 задающее устройство 29 создает сопротивление вращению обоймы 11, которое может регулироваться по величине, например путем принудительного изменения сопротивления на выходе гидравлического насоса.
Передача обладает автоматическим распределением энергии между исполнительными органами 7 и 8 в зависимости от условий их работы.
Так, например, увеличение момента сил сопротивления на исполнительном органе 7 приводит к уменьшению угловой скорости последнего и связанного с ним центрального
l5
З0
50 колеса 18 дифференциального механизма, что приводит к уменьшению угловой скорости водила 24 и пода|ощего исполнительного органа 8.
С уменьшением величины подачи прогрессирующее падение угловой скорости исполнительного органа 7 прекращается, что приводит к выходу передачи на новый установившийся режим работы с локализацией изменений скоростных и силовых параметров исполнительных органов в определенной области, определяемой сопротивлением на выходе задающего устройства.
При значительном увеличении момента сил сопротивления на исполнительном органе 7 разность угловых скоростей центральных колес 18 и 17 может стать равной нулю, что соответствует режиму работы исполнительного органа 7 при его нулевой подаче (или при нулевой подаче обрабатываемого материала к исполнительному органу 7). Момент наступления этого режима, а также соответствующие ему величины скоростных и силовых параметров на исполнительных органах зависят от сопротивления задающего устройства, которое создает сопротивление вращению наружной обоймы 11. Сопротивление задающего устройства должно быть отрегулировано так, чтобы режим работы передачи с нулевой подачей исполнительного органа 7 наступал при достаточно высоком передаточном отношении (отношение числа оборотов исполнительного органа 7 к числу оборотов вала двигателя или маховика 2), соответствующему достаточно высокому КПД передачи. Таким образом, осуществляется саморегулирование передачи из условия работы на режиме с высоким КПД.
При аварийном возрастании момента сил сопротивления на исполнительном органе 7, когда последний ос ганавливается, разность угловых скоростей центральных колес 18 и 17 изменяет знак. Вследствие этого изменяется направление вращения водила 24 и подающего исполнительного органа 8 и тем самым автоматически изменяется направление подачи исполнительного органа 7 и исключается аварийная ситуация. В процессе отвода исполнительного органа 7 моменты сил сопротивления на нем снижаются до тех значений, пока он и наружная обойма
12 вновь не начнут вращаться. В этом случае происходит автоматическое возобновление рабочего процесса передачи после устранения аварийной ситуации.
Кроме того, для обеспечения ускоренной подачи привода с исполнительным органом 7 в рабочую зону, при отсутствии сил сопротивления на последнем, необходимо наружную обойму 1 затормозить
929925
Формула изобретения
Составитель В. Апархов
Техред А. Бойкас Корректор М. Шарошн
Тираж 98! Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Редактор Л.,Лукач
Заказ 327 I/46 тормозным устройством 13 до полной остановки. Вследствие этого ускоренное вращение получает подающий исполнительный орган 8, который и осуществляет ускоренную подачу привода.
Для ускоренного вывода привода с исполнительным органом 7 из рабочей зоны необходимо наружную обойму 12 затормозить тормозным устройством 14 до полной остановки. В момент пуска передачи наружная обойма 11 вследствие 1о трения в МСХ может начать вращение . по направлению движения наружной обоймы 12, что создает кинематическую неопределенность в движении звеньев передачи. Для исключения этого явления установлен дополнительный МСХ.
Использование инерционно-импульсной передачи в металлорежущих станках позволяет повысить их КПД, а применение ее на автомобилях и тракторах дает значительную экономию топ- 2р лива, улучшает динамические свойства, упрощает управление и увеличивает долго не ч ность.! . Инерционно-импульсная бесступенчатая передача, содержащая корпус, импульсный механизм, два исполнительных органа, два основных противоположно зв направленных механизма свободного хода, внутренние обоймы которых соединены с ведомым элементом импульсного механизма, а наружная одного из них с одним из исполнительных органов, и дополнительный механизм свободного хода, внутренняя обойма которого соединена с наружной обоймой противоположно направленного ему основного механизма свободного хода, а наружная с корпусом, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и КПД передачи, она снабжена дифференциальным механизмом, каждое центральное колесо которого кинематически связано с наружной обоймой одного из основных механизмов свободного хода, а водило — со вторым исполнительным органом, задающим устройством, кинематически связанным с наружной обоймой одного из основных механизмов свободного хода, и тормозными устройствами с автономными приводами, воздействующими на наружные обоймы основных механизмов свободного хода.
2. Передача по п. 1, отличающаяся тем что задающее устройство выполнено в виде гидронасоса с регулируемым сопротивлением на выходе.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
¹ 665162, кл. F 16 Н 33/14.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2862589/25-28, 03.01.80.