Выпрямитель колебаний высокомоментного вариатора нефрикционного типа

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для преобразования колебательного вращения в однонаправленное, что используется в нефрикционных высокомоментных вариаторах. Механизм содержит колебательный и ведомый валы, кинематически связанный с колебательным валом входной вал вариатора, пару зубчатых обгонных муфт, с ведущими и ведомыми полумуфтами. Ведущие полумуфты кинематически связаны с колебательным валом с возможностью разнонаправленного вращения и выполнены в виде центральных колес с зубчатым венцом, сцепленным с установленными на ведомых полумуфтах сателлитами, с подпружиненными к упорам на ведомых полумуфтах осями. При этом ведомые полумуфты закреплены на ведомом валу. На ведомом валу смонтирован ползун с фиксаторами осей сателлитов. Механизм содержит также устройство отжима осей сателлитов от упоров при обгоне. Привод ползуна осуществляется от установленного на входном валу вариатора кулачка. Решение направлено на повышение КПД выпрямителя колебаний. 5 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и предназначено для преобразования колебательного вращения в однонаправленное, что используется в нефрикционных высокомоментных вариаторах при большой передаваемой мощности и плавно изменяемой скорости вращения выходного вала вариатора.

Известны используемые в вариаторах выпрямители колебаний [1, рис.1], в которых колебательный вал, являющийся ведущим валом механизма, через пару обгонных муфт кинематически связан с ведомым валом. Выпрямитель колебаний преобразует колебательное вращение колебательного вала в однонаправленное вращение ведомого вала. Такие выпрямители использованы в высокомоментных вариаторах нефрикционного типа [2], где колебательный вал через колебательный механизм, например кулачковый, кинематически связан с входным валом вариатора, при этом частота n вращения вала вариатора равна частоте колебаний колебательного вала.

В вариаторах, представленных в [3], рассмотрены выпрямители колебаний с фрикционными обгонными муфтами, показавшие свою неэффективность, так как эти муфты передают вращение силами трения, что уменьшает КПД, ограничивает передаваемый момент и ресурс. Так же неэффективно использование нефрикционных храповых обгонных муфт, из-за наличия большого угла срабатывания и ударных нагрузок.

Известны зубчатые обгонные муфты [1, 4-6], в которых момент передается посредством зубчатой планетарной пары сателлит-центральное колесо, а силы трения являются вспомогательными и служат для фиксации сателлита при передаче вращения. Угол срабатывания зубчатых обгонных муфт практически равен нулю, передаваемый момент ограничен прочностью зубчатой пары, а КПД выпрямителя колебаний (η) с этими муфтами зависит от частоты колебаний n колебательного вала вариатора. Как показано в [1, рис.9] η<0,9 при n<3000 об/мин.

Примем за прототип наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату выпрямитель колебаний с зубчатыми обгонными муфтами [1, рис.10, 11], содержащий колебательный и ведомый валы, кинематически связанный с колебательным валом входной вал вариатора, пару зубчатых обгонных муфт, ведущие полумуфты которых кинематически связанны с колебательным валом с возможностью разнонаправленного вращения и выполнены в виде центральных колес с зубчатым венцом, сцепленным с установленными на ведомых полумуфтах сателлитами с подпружиненными к упорам на ведомых полумуфтах осями, при этом ведомые полумуфты закреплены на ведомом валу.

Признаки известного механизма (прототипа), совпадающие с заявляемым изобретением, следующие. Известный механизм содержит колебательный и ведомый валы, кинематически связанный с колебательным валом входной вал вариатора, пару зубчатых обгонных муфт, ведущие полумуфты которых кинематически связаны с колебательным валом с возможностью разнонаправленного вращения и выполнены в виде центральных колес с зубчатым венцом, сцепленным с установленными на ведомых полумуфтах сателлитами с подпружиненными к упорам на ведомых полумуфтах осями, при этом ведомые полумуфты закреплены на ведомом валу.

У известного механизма вращающиеся сателлиты зубчатых обгонных муфт при обгоне контактируют с упорами, что из-за работы сил трения ведет к потере энергии, особенно при большой частоте колебания колебательного вала, например, при n=6000 об/мин η=0,67 [1, рис.9].

Целью предлагаемого изобретения является повышение КПД выпрямителя колебаний.

Предлагаемый выпрямитель колебаний имеет следующие существенные признаки. Он содержит колебательный и ведомый валы, кинематически связанный с колебательным валом входной вал вариатора, пару зубчатых обгонных муфт, ведущие полумуфты которых кинематически связанны с колебательным валом с возможностью разнонаправленного вращения и выполнены в виде центральных колес с зубчатым венцом, сцепленным с установленными на ведомых полумуфтах сателлитами с подпружиненными к упорам на ведомых полумуфтах осями, при этом ведомые полумуфты закреплены на ведомом валу, содержит также устройство отжима осей сателлитов от упоров при обгоне, включающее в себя смонтированный на ведомом валу ползун с фиксаторами осей сателлитов, и привод ползуна, например, от установленного на входном валу вариатора кулачка.

Отличительными от прототипа признаками изобретения являются следующие. Предлагаемый выпрямитель колебаний снабжен устройством отжима осей сателлитов от упоров при обгоне, включающим в себя смонтированный на ведомом валу ползун с фиксаторами осей сателлитов, и привод ползуна, например, от установленного на входном валу вариатора кулачка.

На фиг.1-3 дан вариант конструкции предлагаемого выпрямителя колебаний; на фиг.4 - графики скоростей; на фиг.5 - пример выполнения привода ползуна.

Предлагаемый механизм (фиг.1-3) содержит установленные на подшипниках в корпусе 1 колебательный 2 и ведомый 3 валы, пару зубчатых обгонных муфт ЗОМ₁ и ЗОМ₂, каждая из которых включает в себя ведущую полумуфту 4, выполненную центральным колесом в виде шкива с внутренним зубчатым венцом 5, посаженным с возможностью свободного вращения на центровую шайбу 6, а ведомая полумуфта смонтирована из двух фланцев 7 и 8, сцентрированных центровой шайбой и скрепленных шпильками 9 вместе с ведомой полумуфтой другой зубчатой обгонной муфты. На установленных шарнирно на фланце 7 и с зазором на фланце 8 осях 10 посажены сцепленные с зубчатым венцом 5 сателлиты 11 с парой конических поверхностей 12. Оси 10 подпружинены пружинами 13 к упорам 14 на фланцах 7 и 8, с возможностью контакта пары упоров с каждой конической поверхностью. Колебательный вал 2 связан с колебательным механизмом вариатора (не показан), на этом валу закреплен колебательный шкив 15 и, с возможностью свободного вращения, установлен паразитный шкив 16, соединенные с ведущими полумуфтами 4 закрепленным на них тросом 17. На направляющих 18 ведомых полумуфт установлен подпружиненный пружиной 19 ползун 20 с фиксаторами осей сателлитов 21 и штоком 22, контактирующим с коромыслом 23, который опирается другим концом на кулачок 24, посаженный на входной вал 25 вариатора (не показан). Кинематические связи механизма обеспечивают одинаковую частоту n колебаний колебательного вала и вращения кулачка.

Выпрямитель колебаний действует следующим образом. Вращающийся с угловой скоростью ω входной вал кулачка 25 передает колебательное вращение с той же частотой n колебательному валу 2 посредством колебательного механизма (не показан), ω_к - угловая знакопеременная скорость колебательного вала (фиг.4). Как показано на фигурах 1-3, колебательный шкив 15 тросом 17 передает вращение ведущей полумуфте ЗОМ₁, в которой сателлиты 11 своими коническими поверхностями 12 прижаты к упорам 14 силой от зацепления зубчатой пары 5-11, что фиксирует сателлиты от поворота относительно осей 10, и обе ведомые полумуфты вращаются со скоростью Ω совместно с ведомым валом 3 выпрямителя, ЗОM₁ совершает рабочий ход при повороте входного вала вариатора на угол α=0°…180°. При этом кулачок 24 коромыслом 23 перемещает и удерживает в левом положении (фиг.1) ползун 20, который фиксаторами 21 отжимает от упоров сателлиты ЗОМ₂, а ведущей полумуфте этой муфты вращение передается от паразитного шкива 16 в направлении, противоположном вращению выходного вала выпрямителя, ЗОМ₂ совершает обгон, при котором отсутствует контакт конических поверхностей с упорами, что минимизирует потери энергии при обгоне. При повороте входного вала вариатора на угол α=180°…360° ЗОМ₂ совершает рабочий ход, a ЗОМ₁ - обгон, при этом ползун пружиной 19 перемещается в правое положение (фиг.1), фиксируя оси сателлитов ЗОМ₁. Представленный механизм выпрямляет колебания колебательного вала, при этом скорость ведомого вала зависит от параметров механизма. При отсутствии обгона в передающей вращение муфте скорость Ω=|ω_к|(R_к/R), на фиг.4 - сплошная линия, при передаче вращения с обгоном - пунктирная.

Конструктивное исполнение кинематической связи колебательного вала не принципиально и может быть другим (см. [1, 2]). Исполнение привода ползуна также может быть другим, например, как показано на фиг.5, где шток 22 контактирует с сердечником электромагнита 26, подключенного проводами 27 к источнику тока 28 через переключатель 29, смонтированный на входном валу вариатора.

Источники информации

1. Б.В.Пылаев, А.А.Шамин. Зубчатая обгонная муфта для нефрикционного высокомоментного вариатора//Вестник машиностроения. 2008. №6. С.3-61.

2. RU 2242654 С2, F16Н 29/08, 20.01.2003 (Б.В.Пылаев).

3. А.А.Благонравов. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа. - М. Машиностроение, 1977.

4. RU 2298711 С2, 22.07.2005 (Б.В.Пылаев, А.А.Шамин).

5. RU 2353835 С2, F16D 41/08, 27.03.2007 (Б.В.Пылаев, А.А.Шамин).

6. RU 2353836 С2, F16D 41/08, 27.03.2007 (Б.В.Пылаев, А.А.Шамин).

Выпрямитель колебаний высокомоментного вариатора нефрикционного типа, содержащий колебательный и ведомый валы, кинематически связанный с колебательным валом входной вал вариатора, пару зубчатых обгонных муфт, ведущие полумуфты которых кинематически связаны с колебательным валом с возможностью разнонаправленного вращения и выполнены в виде центральных колес с зубчатым венцом, сцепленным с установленными на ведомых полумуфтах сателлитами с подпружиненными к упорам на ведомых полумуфтах осями, при этом ведомые полумуфты закреплены на ведомом валу, отличающийся тем, что снабжен устройством отжима осей сателлитов от упоров при обгоне, включающим в себя смонтированный на ведомом валу ползун с фиксаторами осей сателлитов, и привод ползуна, например от установленного на входном валу вариатора кулачка.