Автоматический трансформатор момента и скорости

 

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР МОМЕНТА И СКОРОСТИ., содержащий ведущий и ведомый валы с эксцентриками и связывающие их между собой толкатели, о тлич ающий с я тем, что, с целью расширения кинематических возможностей, он снабжен . установленными шарнирно на толкателях и подпружиненными к ним упорами, взаимодействующими с эксцентриками ведомого вала, ограничителями поворота упоров и пружинами, воздействующими на толкатели вдоль их, а толкатели вьшолнены упругими. Ч ff ,f /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОНЮ ИУ и

РЕСаа ЛИК

9332 Д

Е19) ИИ

3цр Р 16 Н 25/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ1, .

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬС ГВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ MSOSR-:ÒÅÍÈA И ОТНРЬГПФ (21) 3502355/25-28 (25) 3539194/25"28, 3548505/25-28 (22) 22. 10. 82 (46) 30.04.84. Бюл. -16 (72) А.В.Сафонов (71) МВТУ им. Н.Э.Баумана (53) 621.835 (088.8) (56) 1. Мальцев В.Ф. Механические импульсные передачи. M. "Машиностроение", 1978, с. 64, рис. 22.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 538937, кл. F 16 Н 25/08, 1974 (прототип). (54) (57) 1 . АВТОМАТИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР МОМЕНТА И СКОРОСТИ,-содержащий ведущий и ведомый валы с эксцентриками и связывающие их между собой толкатели, отличающийся тем, что, с целью расширения кинематических возможностей, он снабжен установленными шарнирно на толкателях и подпружиненными к ним упорами, взаимодействующими с эксцентриками ведомого вала, ограничителями поворота упоров и пружинами, воздействующими на толкатели вдоль их, а толкатели выполнены упругими.

1089332

2. Трансформатор по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения реверса, он снабжен дополнительными ограничителями, аналогичными основным и размещенными симметрично им по отношению к оси толкателей, и устройством

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для бесступенчатого регулирования крутящего момента и скорости.

Известен импульсный саморегулирую- 5 щийся вариатор, содержащий ведущий и ведомые валы, .эксцентрики, установленные на ведущем валу, взаимодействующие с рычагами, подпружиненными относительно ведущего вала и связанные с .10 ведущим валом механизмами свободного хода (!) .

Недостатком известного вариатора является невозможность реверсировать вращение ведомого вала беэ реверса 15 ведущего вала.

Наиболее близким техническим реше.нием к предлагаемому является автоматический трансформатор момента и скорости, содержащий ведущий и ведо- 20 мые валы с эксцентриками и связывающие их между собой толкатели, выпоппеииие жесткими (2) .

- Однако известный трансформатор характеризуется сложностью регулирования момента и скорости без изменения крутящего момента и скорости ведущего вала.

Цель изобретения — расширение кинематических возможностей автоО матического трансформатора момента и скорости.

Указанная цель достигается тем, что автоматический трансформатор момента и скорости, содержащий веду- З5 щий и ведомый валы с эксцентриками и связывающие их между собой толкатели, снабжен установленными шарнирно на толкателя®2и подпружиненными к ним упорами, взаимодействующими с эксцентриками ведомого вала, ограничителями поворота упоров и пружинами, воздействующими на толка. управления положения ограничителей.

3. Трансформатор по п,l, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения реверса, толкатели установлены с воэможностью фиксированного поворота вокруг их осей. тели вдоль их осей, а толкатели выполнены упругими.

Кроме того, трансформатор снабжен дополнительными ограничителями, аналогичными основным и размещенными симметрично им по отношению к оси толкателей, и устройством управления положением ограничителей.

Толкатели установлены с возможностью фиксированного поворота вокруг их осей.

На фиг.l показан трансформатор, общий вид; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.l; на фиг,3 — разрез Б-Б на фйг. 1; на фиг.4 — разрез В-В на фиг.l; на фиг.5 — схема расположения элементов конструкции; на фиг.бприложение нагрузок к эксцентрику ,ведомого вала; на фиг.7 — реверсивный автоматический трансформатор, общий вид; на фиг.8 - разрез Г-Г на фиг.7; на фиг.9 — разрез Д-Д на фиг.7; на фиг.10 — положение ограничителей после реверса; на фиг.ll — вид по стрелке И на фиг.7; на фиг.12 — положение ограничителей в нейтральном положении; на фиг.l3 — вариант реверсивного автоматического трансформатора с передачей в виде наклонных шайб; на фиг.14 — разрез К-К на фиг.13; на фиг.15 — разрез Л-Л на фиг.l3. Автоматический трансформатор (фиг.1) содержит корпус 1, в котором в подшипниках 2 установлены ведущий

3 и ведомый 4 валы. На ведущем 3 и ведомом 4 валах установлены по три эксцентрика 5, имеющих неподвижное соединение с валами посредством шпонок 6 и втулок 7. Эксцентрики 6 развернуты на каждом из валов относи- тельно друг друга на 120о. На эксцентриках установлены кольца 8 на

1089332

У-F a. (2)

По мере сжатия пружины 16 сила F увеличивается и достигает максимальной величины при крайнем нижнем положении эксцентрика 5 ведущего вала 3 °

Ведущий вал 3 до этого момента затрачивал работу на деформирование пружины 16. При дальнейшем вращении ведущего вала 3 его эксцентрик поворачивается и освобождает ведущий плунжер 12, разгружая пружину 16.

50 Усилие от упора 18 продолжает действовать на эксцентрик 5 ведомого вала 4, поддерживая крутящий момент

М. При подъеме эксцентрика 5 ведущево вала 3 пружина 16 отдает накопленную

55 потенциальную энергию ведущему валу 3

3. Таким образом, затраченная энергия двигателя при сжатии пружины 16 на первом участке поворота вала 3 элементах качения, например, роликах

9. Каждое кольцо 8, установленное на эксцентриках ведомого вала 4, снабжено тормозом, выполненным в .. виде тормозной колодки 10, подпружи-т ненной пружиной ll. Тормозной момент каждой колодки тормоза рассчитан на момент трения качения роликов 9. В корпусе 1 выполнены три отверстия, в которых расположены упругие толкатели, выполненные в виде ведущих плунжеров 12, связанных с кольцами

8. эксцентриков ведущего вала З,,и ведомых плунжеров 13, подпружиненных пружинами 14 (фиг.4) через кронштейны

15. Во внутренних полостях ведущих и ведомых плунжеров 12 и 13 соответственно установлены силовые пружины

16, один конец которых упирается в торцовую поверхность внутренней полости ведущих плунжеров 12, а другой — в ограничитель !7. Ограничители

17 шарнирно связаны с упорами 18, имеющими возможность совершать угловые повороты на осях 19. Упоры 18 подпружннены пружинами 20.

Размеры конструктивных элементов трансформатора выбираются таким образом, чтобы обеспечивался гарантированный зазор 7. (фиг.5) между упорами

18 и кольцами 8 эксцентриков 5 ведомого вала 4 при крайнем верхнем .. положении эксцентриков ведущего вала

3. Это обеспечивается выполнением зазора 2 при крайнем верхнем положении эксцентриков ведомого вала 4. где Х вЂ . расстояние между осями валов

Зи4;

У вЂ” расстояние между верхним торцом ведущих плунжеров 12 и концами упоров 18 при недеформированной прукине 16;

D — диаметр колец 8.

Зазор Z гарантирует выход в вертикальное положение упоров 18 в момент начала их движения вниз.

Трансформатор работает следующим образом.

К ведущему валу 3 подсоединяется любой известный двигатель, например электродвигатель, а к ведомому валу

4 — любая нагрузка, например исполнительный механизм какого-либо устройства (не показаны). При включении двигателя ведущий вал 3 начи5

t0

35 нает вращаться и приводит во вращение эксцентрики 5, связанные с ведущим валом 3. Так как в трансформаторе имеются три одинаковых узла, то рассмотрим работу трансформатора на примере правого узла (фиг.l).

При вращении эксцентрика 5 ведущего вала 3 эксцентрик 5 через ролики 9 и кольцо 8 сообщает перемещение ведущему плунжеру 12, который через пружину 16 сообщает перемещение ограничителю 17, ведомому плун- жеру 13 и упору 18. Так как при крайнем верхнем положении эксцент-. рика 5 ведущего вала 3 гаранти-! рован зазор Z между упором 18 и кольцом 8 эксцентрика 5 ведомого вала

4, то упор )8 при подходе к кольцу

8 занимает вертикальное положение.

Прн положении эксцентрика 5 (фиг.4) упор 18 при движении вниз упирается в кольцо 8 и при неподвижном ведомом вале 4 останавливается.

Так как ведущий вал 3 продолжает вращение, то его эксцентрик 5, пово рачиваясь, продолжает перемещать ведущий плунжер 12 и снижает пружину

16, которая оказывает воздействие через ограничитель 17 и упор 18 на кольцо 8 и эксцентрик 5 ведомого вала

4 с усилием F, нормально направленным к поверхности кольца 8 (фиг.6).

Реакция кольца 8 с усилием F =F прижимает упор 18 к внутренней поверхности ограничителя 17. От воздействия упора 18 на кольцо 8 и эксцентрик 5 ведомого вала 4 возникает крутящий момент (фиг.б) 1089332

45 возвращается на втором участке поворота вала 3 за исключением потерь энергии на трение и потерь в пружине. При следующем обороте ведущего вала 3 цикл повторяется. 5

Передача крутящего момента двумя остальными эксцентриками 5 ведомого вала возможна только после их прохода крайнего верхнего положения.

При подходе упоров 18 к кольцам 8 10 эксцентриков 5 прн положении их эксцентриситета правее оси плунжеров

12 и 13 на упоры 18 действуют силы, отклоняющие влево (ф»»г.2). Произойдет также отклонение среднего упора IS I5 при его опускании вниз (фиг.3). При отклонении упоров 18 пружина 16 не воздействует на эксцентрики ведомого вала 4 и крутящего момента на ведомом валу 4 не создает. Следовательно,20 упоры 18 могут оказывать .воздействие на эксцентрики и ведомый вал только после прохождения эксцентриками 5 ведомого вала 4 крайнего верхнего . положения (фиг 5) и создавать одно- 25 направленный крутящий момент М (фиг.6). Под действием крутящего момента М ведомый вал 4 начинает вращаться с угловой скоростью сдам,, Тормозные колодки 10 обеспечивают З0 контакт упоров 18 и колец 8 без проскальзывания.

Автоматический трансформатор момента и скорости обеспечивает автоматическое регулирование соотношений

35 между моментами н скоростями на ведущем и ведомом валах, а также регулирует величину затраченной и передаваемой мощности от двигателя исполнительному механизму.

При неподвижном ведомом вале 4 при () = О усилие от упора 18(фиг.4) и,следовательно, момент М на ведомый вал 4 передается одинаковое количество времени как при нагрузочкой, так и при разгрузочной фазе пружины

16. Так как И2 О, то ведомый вал работу не совершает н мощность на ведомом валу равна нулю. Ведущий вал

3 также полезной работы не совершает, 50 следовательно, мощность двиГателя, приводящего ведущий вал 3, определяется затратами иа работу трения направляюпщх плунжеров 12 и 13 в подшипниках 2 и гестирезисными потерями энергии в пружинах 16, которые незначительны благодаря хорошей смазке и низкому значению коэффициента трения — качения.

Таким образом, затраченная энергия двигателя на сжатие пружин возвраща,ется двигателю прн нх упругой разгрузке, а при работе трансформатора с несколькими пружинами эта энергия циркулирует в самом трансформаторе, а двигатель восполняет только потери на трение в трансформаторе и гестирезисные потери в пружинах.

Прн вращении ведомого вала 4 момент И в нагрузочной фазе передается большее количество времени, чем разгрузочной, ведомый вал совершает работу A=M cp (где (р — угол поворота вала 4), которая передается от ведущего вала 3. Под действием крутящено момента И ведомый вал разгоняется.

Время разгона зависит от момента М и величины нагрузки, приложенной к ведомому валу 4 и может быть бесконечно продолжительным 6es опасения перегрузки двигателя, так как момент сопротивления и угловая скорость на

> валу 3 не будут превышать заданного расчетного значения независимо от нагрузки на ведомом валу.

На фиг.7 изображен реверсивный автоматический трансформатор момента и скорости, содержащий кроме перечисленных элементов два вала 21 и 22 управления (фиг.8), на которых установлены ограничители 23 и 24. Валы

21 и 22 поворачиваются шестернями

25-27 и связаны с рычагом 28 управ-Р ления реверса трансформатора. Ограничители 23 и 24 подпружннены пружинами 29 и 30.

Реверсирование происходит следующим образом.

Рычаг 28 управления реверса трансформатора устанавливается в положе. ние 1 (фиг.11), при этом осуществля-, ется поворот шестерни 26 и связанных с ней шестерен 25 и 27, валов 21 и

22 и поворот пад действием пружин

29 и 30 ограничителей 23 и 24 в положение, показанное на фиг.9. Это обеспечивает свободный поворот упора

18 по часовой стрелке, его поступательное перемещение и ограничивает поворот упоров 18 против часовой стрелки. Подпружиненное положение ограничителей 23 и 24 на валах 21 и

22 обеспечивает свободное перемещение ограничителя 24 в контакте с упором

18 при работе трансформатора.

Для реверса ведомого вала 4 рычаг

28 управления поворачивается против часовой стрелки в положение П на

1089332

Угол f (Фнг.))), При повороте рычага 28 управления поворачивается шестерня 26 и связанные с ней.шестерни 25 и 27, валы 21 н 22. Валы 2) и

22 через пружины 29 и 30 воздействуют на ограничители 23 и 24 и поворачива" ют их в положение, показанное на фиг.)0. Таким образом, упоры 18 лишаются воэможности поворачиваться по часовой стрелке, так как этому отклонению мешает фиксатор 23, но имеют возможность свободно поворачиваться против часовой стрелки. Прн повороте ведущего вала 3 и движении связанного с ним эксцентрика 5 вниз перемещаются )5 вниз ведущий )2 и ведомый 13 плунже,ры и связанный с ними через ограничитель 17 упор )8, который упирается в кольцо 8 ведомого вала 4.

При положении эксцентриситета экс- 2О центриков 5 ведомого вала 4 правее оси плунжеров 12 и 13 на упор 18 действует сила, прижимающая упор 18 с ограничителю 23. Действием пружины

)6 на кольцо 8 и эксцентрнк 5 дей- ствует сила, и создается от этой силы крутящий момент противоположного направления, чем был до поворота рычага

28 управления в положение П. Ведомый вал 4 под действием крутящего момента ЗО вращается в противоположную сторону.

Конструкция трансформатора обеспечивает также останов ведомого вала 4 или его свободное вращение от момента подсоединенного к нему исполнительно-З 5 го механизма при вращающемся или неподвижном вале 3.

Для осуществления данного режима рычаг 28 управления поворачивается в

40 нейтральное положение 0 (фиг.ll), что обеспечивает поворот ограничителей

23 и 24 н положение, показанное на., фиг.12. При данном положении ограничителей 23 и 24 упор 18 не может воздействовать на эксцентрик 5, так

45 как при любом отклонении эксцентриков

5 и смещении их эксцентриков влево или вправо относительно оси плунжеров

12 и 13 на упоры 18 действуют силы, отклоняющие их влево или вправо. При положении эксцентриситетов эксцентриков 5 на оси плунжеров 12 и 13 сила, действующая от упоров 18 на коль-. ца 8 и эксцентрики 5, проходит через ось вращения ведомого вала 4 и крутящего момента не создает. Кроме того, это положение упоров 18 неустойчивое, и при незначительном повороте вала

4 упоры 18 отклоняются влево или вправо,.

На фиг.13 изображен другой вариант реверсивно автоматического трансформатора, в котором передача вращательного движения от ведущего к ведомому валу осуществляется посредством наклонных дисков,,а реверс осуществля ется поворотом толкателей.

Трансформатор содержит корпус 31 и крышки 32 и 33, в которых в подшипниках 34 расположены ведущий 35 и ведомый 36 валы. Подшипники 34 закрыты дополнительными крышками 37. На ведущем 35 и ведомом 36 валах установлены наклонные диски 38 и 39, в которых установлены подшипники 40 с шайбами 41 и 42. В корпусе 31 в специально выполненных расточках установлены по шесть упругих толкателей, выполненных в виде ведущих плунжеров 43 и ведомых плунжеров 44.

В ведомом плунжере 44 установлен ограничитель 45, в котором шарнирно установлен на оси 46 упор 47. Во внутренних полостях ведущих и ведомых плунжеров 13 и 14 установлены силовые пружины 48, один конец которых упирается в торцовую поверхность внутренней полости ведущих плунжеров

43, а другой конец — в ограничитель

45, Ведущие плунжеры 43 контактируют с шайбой 4 1 ведущего вала 35 à упо1 ры 47 через ролики 49 — с шайбой 42 ведомого вала 36. Ведомые плунжеры

44 подпружинены через кронштейны

50 пружинами 5! (фиг.)5). Ведомые плунжеры 44 выполнены с наружной зубчатой нарезкой, находящейся в зацеплении с колесом 52 с внутречней зубчатой нарезкой и установленным в крышке 33 и корпусе 31 с возможностью вращения. Колесо 52 снабжено рукояткой 53 управления. Упоры 47 подпружинены пружинами 54, а ограничитель 45 зафиксирован от проворота в плунжерах 44 шпанкой 55.

Реверсирование осуществляется следующим образом.

Для этого необходимо повернуть рукоятку 53 (фиг.13 и 14) против часовой стрелки на угол оь . При повороте рукоятки 53 поворачивается зубчатое колесо 52, с внутренней нарезкой которого находятся в зацеплении плунжеры 44. Плуыжеры 44 поворачиваются также по часовой стрелке на о угол 180 . Таким образом, упоры 47

1089332

10.будут оказывать воздействие уже прн противоположном наклоне шайбы 42 относительно плунжера 44 по сравнению со случаем до реверсирования, и сила будет направлена в противоположную 5 сторону, что вызовет вращение ведомо го .вала 36 в противоположную сторону.

При повороте рукоятки 53 на угол

0,5 05 плунжеры 44 развернутся на

90о. В этом случае трансформатор на . ведомом валу 36 активного момента, создавать не будет, а будет работатЬ. в холостом режиме, как при заторможенном ведомом вале 36.

Предлагаемая конструкция реверсивного автоматического трансформаторе обладает увеличенной надежностью в работе с широким диапазоном кинематических возможностей, а также обладает простой схемой, что упрощает ее изготовление и обслуживание, позволяет просто осуществлять реверс или останов приводного вала при постоянном вращении ведущего вала.

)089332

I 089332

1089332

l089332

1089332

Л0

Рог 7Х

Составитель Г.Савочкин

Редактор О.Сопко Техред Л.Микеш Корректор А.Дзятко

Заказ 2903/33, Тираж 973 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

П и

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4