Вариатор скорости

 

Изобретение относится к машиностроению . Цель изобретения - упрощение конструкции , снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления. Вариатор состоит из ведущей 1-й ведомой 2 полумуфт, втулки 3, которая установлена на одной из полумуфт с помощью шпонки 5 с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения. С другой полумуфтой втулка 3 взаимодействует через кулачковый механизм зацеплением пальца 4 с замкнутой винтовой канавкой. Кроме того, втулка образует с одной из полумуфт поршневую пару, включающую поршень б с уплотнительным элементом 7 и камеру 8, выполненную в виде отверстия во втулке или ведущей полумуфте, а также установленного в калиброванном отверстии 9 регулировочного клапана в виде винта 10 и контргайки 11.3 ил.- ..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИН ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4926036/28 (22) 05,04.91 (46) 23.02.93. Бюл. ¹ 7 (71) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Р,М.Гатауллин, И.Ф.Мингазов, Х.А.Асфандияров, В.Я.Чаронов и Э.Г.Ахметов (56) Кожевников С.H. и др, Мехаииэмы. — М.:

1965,с, 390- 391.

Там же, с.409, рис,5,66, .(54) ВАРИАТОР СКОРОСТИ (57) Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения — упрощение конструкции, снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления. Вариатор со„„ЯЦ„„ l?96824 А1 (51)э F 16 Н 25/06, 29/02 стоит из ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт, втулки 3, которая установлена на одной из полумуфт с помощью шпонки 5 с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения. С другой полумуфтой втулка

3 взаимодействует через кулачковый механизм зацеплением пальца 4 с замкнутой винтовой канавкой. Кроме того, втулка образует с одной из полумуфт поршневую пару, включающую поршень 6 с уплотнительным элементом 7 и камеру 8, выполненную в виде отверстия во втулке или ведущей полумуфте, а также установленного в калиброванном отверстии 9 регулировочного клапана в виде винта 10 и контргайки 11, 3 ил.

1796824

3 . Изобретение относится к области машиностроения и.может быть использовано а любой отрасли техники для передачи крутящих моментов с. регулируемой частотой вращения. Наиболее благоприятные условия и рименения предлагаемого устройства те, когда надо регулировать частоту вращения ведомого вала в пределах величин, onределяемых передаточным отношением, близким к единице, - 10

Известен вариатор скорости, в котором. узе,.передающий крутящий момент с ведущей полумуфты, выполненной.в виде колеса с внешним конусом, на ведомую полумуфту, выполненную в виде колеса с внутренним корпусом, представляет собой систему роликов с двойным конусом, соединенную сепаратором, Регулирование частотой вращения ведомой полумуфты обеспечива- ется системой управления, сдвигающей ме- 20 сто контактов pollNI(oM с Опорным кольцом, которое они обкатывают.

Основным недостатком описанного устройства. является ограничение в передаче крутящих больших крутящих моментов.

Другим недостатком является сложность системы управления частотой вращения ведомой полумуфты. Кроме того, для Обеспечения давления по линии контакта для передачи движения трением использована З0 система тарельчатых пружин, жесткость icoторых, как и других и ружин. пропорциональна их деформации, поэтому при изменении передаточного отношения будет изменяться диапазон передаваемых нагру-. Зб зок. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вариатор скорости с зубчатым зацеплением.

В известном устройстве в качестве ведущей полумуфты использован корпус води- 40 ла, а в качестве ведомой — зубчатое .колесо с внутренним зацеплением, узлом, предназначснным для перецачи крутящего момента с ведущей полумуфты.на ведомую, служат сателл пы с двумя коническими зубчатыми венцами, один иэ которых обматывает опорное колесо, а другой — входит в зацепление с ведомой полумуфтой. Управление передаточным Отношением вариатора производится осевым перемещением по 0 направляющим опорного колеса при помощи винта со штурвалом,.Зубчатый венец

Опорного колеса набран из Т-образных пластин в специальном ободе; в местах сцепления зубья сателлитов выдавливают в них 55 соответствующие им впадины, сжимая специальные пружины.

Использование зубчатых зацеплений сателлитов с опорным колесом и ведомой полумуфтой позволяет описываемому устройству передавать практически любые крутящие моменты с любыми угловыми скоростями вращения, К недостаткам устройства следует отнести следующие: сложность конструкции и большая трудоемкость изготорления опорного колеса, вызванные использованием обода со сложным пазом и большого количества Т-образных пластин; при передаче больших крутящих моментов для обеспечения прочности зубьев венцов сателлитов необходимо применять их с большими модулями, что значительно увеличивает диаметр и массу сателлитов и соответственно габариты и массу устройства в целом; т,е. сателлиты вращаются с угловой скоростью, превышающей угловую скорость ведущего вала, то при передаче больших угловых скоростей вращения с ведущей полумуфты сателлиты должны быть сбалансированы в весовом отношении; кроме того, соответствующей весовой балансировке должны. быть подвергнута и вся система водило-сателлиты, т.к. вследствие разнесения сателлитов от общей оси вращения появляются большие центробежные силы, действующие на корпус и опоры водила.

Все зто вместе с наличием зубчатых конических венцов сателлитов и ведомой полумуфты требует большой трудоемкости изготовления известного устройства, включая необходимость иметь специальные балансировочные станки.

Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления, Указанная цель достигается описываемым устройством, включающим ведущую и ведомые полумуфты и узел, предназначенный для передачи крутящего моментэ с веДУЩЕй ПОЛУМУфтЫ На ВЕДОМУЮ.

Новым является то, что узел, предназначенный для передачи крутящего момента с ведущей полумуфты на ведомую, выполнен в-виде втулки, установленной на одной из полумуфт с помощью шпоночного или шлицевого соединения с. возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения относительно нее и взаимосвязанной с другой полумуфтой через кулачковый механизм поршневой пары, образованной камерой с выполненной в виде отверстия во втулке или ведущей полумуфте, ось которого совпадает с их ос.-io, расположенным в отверстии втулки или ведущей полумуфте поршнем, жестко установленным собственно на ведомой или ведущей полумуфте, или втулке, и клапана, установленного соответственно на

1796824 ведомой полумуфте или втулке с возможностью перемещения вдоль их осей; предназ,наченного для взаимодействия камеры с атмосферой.

На фиг.1 изображен один иэ возможных вариантов предлагаемого устройства в компоновке вариаторной муфты; на фиг,2 — то же в компоновке отдельного редуктора; на фиг.3 — то же в компоновке мотор — редуктора.

Кроме отличий по назначению (муфта, редуктор, мотор-редуктор) на чертеже показаны различные схемы компоновки кинематических связей между элементами устройства в системе ведущая полумуфта— втул ка — ведомая полумуфта.

Устройство состоит из ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт, втулки 3, которая образует с одной по полумуфт (на фиг.1, 2 — с ведущей, на фиг.3 — с ведомой) кулачковый механизм, в котором палец 4 входит в зацепление с замкнутой винтовой канавкой, выполненной на наружной. поверхности втулки 3 (фиг.1, 3) или ведущей полумуфты 1 (фиг.2). Сдругой полумуфтой втулка 3 входит в соединение при помощи направляющей шпанки 5 по насадке, обеспечивающей осевое возвратно-поступательное движение втулки. Кроме того, втулка 3 образует с одной по полумуфт (на фиг.1 — с ведомой 2, на фиг,2,3 — с ведущей 1) поршневую пару, включающую порШень 6 с уплотнительным элементом 7. Для перетока воздуха из воздушной камеры 8 в атмосферу и обратно (на фиг,1, 2 — в поршне 6, на фиг,3 — в головке цилиндра) выполнено калиброванное отверстие 9, а для регулирования. расхода воздуха установлен регулировочный клапан в виде винта 10 и, контргайки 11.

Устройство работает (см,фиг.1) следующим образом.

Крутящий момент привода с ведущей полумуфты 1 через закрепленный в ней палец 4 передается втулке 3 через. контактную поверхность одной из боковых стенок Bblполненной в ней замкнутой винтовой канавке; при этом передающая крутящий момент сила в месте контакта {теоретически — это контактная линия) раскладывается на две составляющие, соотношение величин которых зависит от угла подьема винтовой линии.

Первая составляющая — это осевая сила, заставляющая. втулку 3 перемещаться вдоль продольной оси устройства, а вторая — заставляет втулку вращаться и передавать тем самым через шпанку 5 вращательное движение ведомой полумуфте 2, Замкнутая винтовая канавка (паз кулачка) выполнена таким образам, что совершив полвитка по одной стороне образующей кулачка, она вращается по другой ее стороне в исходное положение; поэтому при одном обороте ведущей полумуфты 1 относительно втулки 3 последняя совершает одно возвратно-l1oступательное движение вдоль продольной оси устройства.

Таким образом, втулка 3 совершает сложное движение, состоящее иэ:

10 возвратно-поступательного движения с определенной частотой; вращательного движения вокруг своей оси с частотой ведущей полумуфты 1 за вычетом частоты возвратно-поступательного движения, т.к. одно такое движение вперед15 назад равносильно вращению на один оборот ведущей полумуфты относительно втулки, Первое движение ведомой полумуфты

2 не передается, т.к, втулка свободно сколь20 зит внутри последней, а второе движение передается ей через направляющую шпанку

5счастотой вращения втулки, т.е. с частотой вращения ведущей полумуфты за вычетом частоты возвратно-поступательного движе25 ния втулки.

При возвратно-поступательном движе-.. нии втулки 3 воздух из камеры 8 прокачивается в атмосферу и обратно через

30 калиброванное отверстие 9, причем частота этого движения зависит от количества прокачиваемого воздуха в единицу времени и теоретически равна

4 Осек п=

h п0ц движению втулки .и она, как единое целое, вращаясь с ведущей полумуфтой, пегде n — частота возвратно-поступательного движения втулки (количество двойнь,х движений в секунду);

Осек — количество прокачиваемого в секунду воздуха из камеры в атмосферу и обратно, м /с;

h — ход поршня, м;

Оц — диаметр цилиндрической полости, М.

При полностью открытом клапане воздух из поршневой камеры успевает вытесниться в атмосферу и войти обратно за один оборот ведущей полумуфты 1, вследствие чего втулка 3 совершает только возвратнопоступательное движение с-частотой, равной частоте вращения ведущей полумуфты; при этом частота вращения втулки, а равно

55 и ведомой полумуфты, равна нулю.

При полностью закрытом клапане сжатый воздух препятствует возвратно-поступательному

1796824

20 редает через шпонку 5 ведомой полумуфте . 2 частоту вращения ведущей полумуфты..

Дросселируя проходное сечение калиб- рованного отверстия 9 при помощи винта 10 в пределах между описанными. крайними положениями; на ведомой полумуфте 2 мож-, но получать любую частоту вращения от нуля до частоты вращения ведущей полумуфты.

В устройстве, изображенном на фиг,2, крутящий момент привода с ведущей полумуфтьг2 на втулку 3 также передается через контактную лийию ме>кду пальцем 4 и одной из боковых стенок замкнутой винт6вой ка"навки: однако, в этой схеме палец 4 установлен во втулке 3, а канавка выполнена на цилиндрической поверхности ведущей полумуфты 1, В корпусе ведущей полумуфты выполнена цилиндрическая полость, с которой образует систему пневмоцилиндра (поршневую пару) поршень 6 с уплотнительным кольцом 7 втулки 3, Вызывающая крутящий момент сила, «ак и в первом случае, в месте контакта раскладывается на две составляющие, обуславливающие возвратнопоступательное и вращательное движения . втулки, последнее из которых через шпонку

5 передается ведомой полумуфте 2. Остальное идентично описанию устройства, помещенного на фиг.1, В этой схеме (фиг.2) вместо шпоночного соединения можно применить шлицевое соединение с посадкой, обеспечивающей втулке 3 возвратно-поступательное движение относительно ведомой полумуфты 2.

Схема устройства, изображенного на фиг.3, отличается некоторыми особенностями от описанных выше, а именно; крутящий момент с ведущей полумуфты

1 передается втулке 3 через шпоночное соединение 5, и поэтому втулка вращается с той же частотой, что и ведущее звено; вращательное движение втулки.3 на ведомую полумуфту 2 передается в месте зацепления пальца 4, установленного в корпусе ведомой полумуфты; с винтовым

Формула изобретения

Вариатор скорости, содержащий веду-: щую и ведомую полумуфты и узел, предназначенный для передачи крутящего момента с ведущей полумуфты на ведомую, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, уменьшения материалоемкости и трудоемкости изготовления, узел, предназначенный для передачи крутящего момента с ведущей полумуфтой на ведомую, выполнен в виде втулкй, установленной на пазом, выполненным на наружной поверхности втулки 3, и именно здесь сила, передающая крутящий момент на ведомую полумуфту, раскладывается на две состав5 ляющие, одна из которых заставляет втулку .3 совершать возвратно-поступательное движение с частотой, зависящей от расхода воздуха, перетекаемого через калиброван. ное отверстие 9, а другая составляющая пе10 редает ведомой полумуфте 2 вращательное движение со своей частотой.(а равно и частотой вращения ведущей полумуфты) за вычетам частоты возвратно-поступательного движения, 15 Возможны и другие варианты кинематических связей в системе ведущая полумуфта — втулка — ведомая полумуфта. Все они равнозначны в смысле работоспособности устройства, как и описаннйе выше три схемы, и выбор той или иной схемы зависит от особенностей компоновки вариатора в общей схеме применения привод- вариатор скорости — исполнительный механизм..

Технико-экономическую эффективность при использовании предлагаемого устройства создают следующие факторы: раэмешение вращающихся элементов вблизи оси их вращения позволяет значительно уменьшить поперечные размеры ус30 .тройства, что обуславливает его компактность и меньшую материалоемкость; кроме того, избавляет эти элементы от жестких требований их весовой балансировки, что, в свою очередь, уменьшает трудоемкость их изготовления. Последнее также избавляет от необходимости использования дорогостоящего оборудования по весовой балансировке деталей; уменьшает трудоемкость изготовления устройства также использование широкоосвоенных промышленностью и требующих исполнителей средней квалификации таких технологических операций, как изготовление шпоночного или шлицевото соединения, кулачк свого механиз.ма и т.п. одной иэ полумуфт с помощью шпоночного или шлицевого соединения с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения относительно нее и взаимосвязанный с другой полумуфтой через «улачковый механизм поршневой пары, образованной камерой, выполненной в виде отверстия во втулке или ведущей полумуфте, ось которого совпадает с их осью, расположенным в отверстии втулки или ведущей полумуфты поршнем, жестко установленным соответственно на ведомой или ведущей по1796824

9 лумуфте, или втулке, и клапана, установленного соответственно на ведомой полумуфте . или втулке с возможностью осевого переме-. щения вдоль осей, предназначенного для взаимодействия камерм с атмосферой.

1796824

Составитель Р.Гатауллин

Техред М.Моргентал . Корректор Н.Слободяник

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 639 Тираж ., Подписное

ВНИИПИ Государственйого комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5