Реверсивная электромеханическая передача

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к электромеханическим передачам. Реверсивная электромеханическая передача содержит электродвигатель, вал (4), контактные кольца со скользящими токосъемными контактами (9), рабочий орган (стакан) (3), регулятор момента инерции (5) и муфты (10). Электродвигатель состоит из корпуса (статора) (1) и ротора (2). Статор жестко соединен с пустотелым валом (4). Рабочий орган (стакан) (3) имеет возможность свободно скользить вдоль оси вала (4). На стакане при помощи шлицев закреплен регулятор момента инерции (5), включающий штанги (6) и грузы (7). Направление вращения рабочего органа (стакана) можно менять, жестко соединяя рабочий орган с помощью самоцентрирующихся зубчатых или магнитных муфт (10) либо со статором, либо с ротором электродвигателя. Регулятор (5) обеспечивает плавное регулирование величины угловой скорости вращения. Достигается уменьшение габаритов. 1 ил.

 

Изобретение относится к электромеханическим передачам для регулирования частоты вращения и реверсирования рабочих органов механизмов без изменения направления вращения приводного двигателя и может быть использовано в качестве реверсивного вариатора в приводах различных машин и механизмов, а также для демонстрации закона сохранения кинетического момента системы и сложного движения.

Широко известны способы преобразования направления угловой скорости, основанные на реверсе электродвигателей на основе изменения полярностей обмоток возбуждения и применения дифференциальных зубчатых передач.

Из уровня техники известна реверсивная электромеханическая передача с ведомым валом из описания изобретения к авторскому свидетельству СССР N 1418864, кл. H02K 49/04, опубл. 23.08.88, бюл. N31, содержащая приводной электродвигатель и корпус передачи, два индукционных тормоза с кольцевыми обмотками возбуждения и два механических дифференциала с водилом, свободно установленным в подшипниках на ведомом валу, сателлитами и цилиндрическими зубчатыми колесами, в одном из которых внутреннее центральное колесо соединено с ротором одного индукционного тормоза, в другом - внутреннее центральное колесо соединено с ведомым валом передачи, а внешнее - с ротором второго индукционного тормоза, статор электродвигателя установлен в средней части корпуса передачи, а его ротор закреплен на водиле и снабжен немагнитным средним кольцом.

Недостатком данного устройства является громоздкость и сложность конструкции.

Известна реверсивная электромеханическая передача патент №2451321, кл. G05D 13/12 (2006.01), Н02Р 4/00 (2006.01), F16H 33/04 (2006.01), опубл. 20.05.2012, бюл. N14, содержащая электродвигатель, корпус и вал, закрепленный в подшипниковых опорах, тормозное устройство и контактные кольца, при этом вал удлинен посредством жесткой муфты и на конце вала при помощи шлицев закреплен регулятор момента инерции, а на корпусе электродвигателя установлено тормозное устройство в виде тормозного диска, контактные кольца выполнены электрически изолированными от корпуса электродвигателя.

Линия питания электродвигателя содержит контактные кольца и токоподводящие контакты скольжения, контактные кольца выполнены электрически изолированными от корпуса и соединены с соответствующими выводами обмотки статора. Это устройство наиболее близко по своей технической сути к предлагаемому изобретению (прототип).

Недостатком этого устройства является непостоянство передаточного отношения при заданной нагрузке () и большие габариты по длине.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание устройства, работающего на основе закона сохранения кинетического момента технической системы для получения эффекта реверса и преобразования направления и величины угловой скорости рабочего органа машины.

Технический результат изобретения достигается тем, что в устройстве преобразования направления и величины угловой скорости вращения, (реверсивная электромеханическая передача), используется изменение соотношения моментов инерции вала (ротора) и корпуса (статора) электродвигателя, приводящее к изменению величины угловой скорости вращения корпуса и вала электродвигателя при постоянном тормозном моменте на валу электродвигателя, согласно закону сохранения кинетического момента системы (С.М. Тарг Краткий курс теоретической механики. 5-е изд., стереотип. - М.: НАУКА, Гл. ред. Физ-мат. литерат., 1967. С. 363-366), а изменение направления вращения (реверс) выходного рабочего органа достигается переключением жесткого соединения этого органа либо с ротором, либо со статором.

Устройство представляет собой реверсивную электромеханическую передачу, представленную на фигуре, содержащую электродвигатель, состоящий из корпуса (статора) 1 и вала (ротора) 2, статор жестко соединен с пустотелым валом 4, закрепленным в подшипниковых опорах 8, контактные кольца со скользящими токосъемными контактами 9, при этом на валу (роторе) установлен выходной рабочий орган (стакан) 3, имеющий возможность свободно скользить вдоль оси вала, на стакане при помощи шлицев закреплен регулятор момента инерции 5, включающий штанги 6 и грузы 7, и две зубчатые или магнитные самоцентрирующиеся муфты 10.

Линия питания электродвигателя содержит контактные кольца и токоподводящие контакты скольжения 9, контактные кольца выполнены электрически изолированными от корпуса 1 и соединены через пустотелый вал 4 с соответствующими выводами обмотки статора.

Устройство работает следующим образом. При включении электродвигателя вал 2 начинает вращаться с постоянной (установившейся) угловой скоростью ω1, корпус 1 под действием реактивного момента внутренних сил вращается в сторону, противоположную направлению вращения вала 2 с угловой скоростью ω2. При перемещении рабочего органа (стакана) 3 (вместе с регулятором 5) в крайне левое положение (см. фигуру) произойдет жесткое соединение стакана 3 со статором 1 электродвигателя с помощью муфты 10, при этом обеспечивается гарантированный зазор между поверхностью вала ротора 2 и направляющими втулками стакана 3 (обеспечивается свободное вращение ротора). Статор 1 и стакан 3 будут вращаться в одну сторону как единое целое с угловой скоростью .

При перемещении рабочего органа в крайне правое положение произойдет жесткое соединение этого органа (стакана 3) с ротором 2 с помощью второй муфты 10, ротор и стакан будут в этом случае вращаться как единое целое в противоположную сторону с угловой скоростью , здесь: J1 - суммарный момент статора, вала 4, стакана 3 с регулятором 5 и муфтой 10; J2 - суммарный момент инерции ротора, стакана 3 с регулятором 5 и муфтой 10 (моменты инерции принимаются относительно оси вращения X).

Изменение величин угловых скоростей достигается с помощью регулятора момента инерции 5 (который может плавно изменять соотношение величин моментов инерции J1 и J2).

Указанные эффекты являются следствием закона сохранения кинетического момента Lx (относительно оси вращения X) механической системы (реверсивная электромеханическая передача), вытекающего в свою очередь из теоремы об изменении кинетического момента: ,

(А.А. Яблонский, В.М. Никифорова. - 15-е изд., стереотип. - М.: КНОРУС, 2010. С. 391-392., С.М. Тарг Краткий курс теоретической механики. 5-е изд., стереотип. - М.: НАУКА, Гл. ред. физ-мат. литерат., 1967. С. 363-366.)

при стационарном вращении тел (ротора и статора) Мх=0, тогда Lx=const,

здесь: Мх - внешний тормозной момент на рабочем органе 3, а стало быть, и на валу ротора электродвигателя, Lx=J1ω1+J2ω2 _ кинетический момент механической системы реверсивной электромеханической передачи.

Поскольку в начальный момент времени механическая система была неподвижна, а затем ротор стал вращаться с угловой скоростью под действием внутренних сил (С.М. Тарг Краткий курс теоретической механики. 5-е изд., стереотип. - М.: НАУКА, Гл. ред. физ-мат. литерат., 1967. С. 366), поэтому Lx=J1ω1+J2ω2=0, отсюда вытекают вышеприведенные равенства, определяющие угловые скорости ω1, ω2.

Экспериментальная проверка заявляемого устройства подтвердила, что наличие регулятора 5 момента инерции и наличие технической возможности переключения с помощью муфт направления вращения, позволяет производить реверсирование (изменение направления вращения) и плавное регулирорвание величины угловой скорости вращения с сохранением постоянного передаточного отношения i за счет задаваемого постоянства отношения величин J1 и J2 при различных величинах тормозных моментов Мх.

Реверсивная электромеханическая передача, содержащая статор и ротор электродвигателя, вал, закрепленный в подшипниковых опорах, контактные кольца, выполненные электрически изолированными от корпуса, регулятор момента инерции, отличающаяся тем, что на выходной конец ротора электродвигателя надет рабочий орган (стакан) с возможностью скольжения вдоль оси ротора, на конце ротора и на торце статора закреплены зубчатые или магнитные самоцентрирующиеся муфты для жесткого соединения рабочего органа (стакана) либо со статором, либо с ротором электродвигателя, вал выполнен пустотелым.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электромеханическим передачам для регулирования частоты вращения и реверсирования рабочих органов механизмов. .

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения угловой скорости объектов, имеющих вертикально расположенную ось вращения. .

Изобретение относится к центробежным датчикам регуляторов частоты вращения двигателя внутреннего сгорания и позволяет повысить надежность работы. .

Изобретение относится к Технике автоматического контроля и регулирования скорости вращения подвижных частей различных механизмов и может найти применение в машиностроении, химической и химико-фотографической промьшшенности.

Изобретение относится к области автоматического управления и может найти применение в регуляторах частоты вращения ротора двигателя. .

Изобретение относится к кольцевому приводному механизму бесступенчатой трансмиссии. Кольцевой приводной механизм содержит цилиндр, имеющий кольцеобразное углубление с кольцеобразной нижней стенкой и двумя кольцеобразными боковыми стенками, ролики, и кольцевидный элемент бесступенчатой трансмиссии.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к электромеханическому приводу. Устройство для получение вращательного движения содержит корпус, выходной вал, установленный в опорах, два гибких деформируемых колеса волновой передачи, два составных двухволновых пьезогенератора волн деформации, деформирующие гибкие зубчатые или фрикционные колеса и рычаги.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к бесступенчатым передачам с гибкой связью, и может найти применение в приводах различных транспортных средств, в том числе в шасси шарикоподшипникового исполнения на колесно-гусеничном ходу.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к фрикционным устройствам. .

Изобретение относится к исполнительным устройствам систем управления, а конкретно - комплексов формирования управляющего воздействия, предназначенным для преобразования входного электрического, пневматического, гидравлического или механического сигнала малой мощности в механическое управляющее воздействие большой мощности, и может быть использовано в системах автоматического или ручного управления транспортными средствами или технологическими процессами.

Изобретение относится к волновым передачам и может быть использовано в малонагруженных механических приводах с переменным передаточным отношением (в вариаторах). .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах с необходимостью поддержания стабильной скорости вращения ведомого вала. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к бесступенчатым вариаторам. .

Вариатор // 2151934
Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для передачи вращения вала при весьма малой его нагрузке через герметичную стенку, разделяющую разнородные среды с различным давлением, а также для редуцирования и функционального преобразования путем перемножения частоты вращения на заданный параметр (перемещение).

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к электромеханическим передачам. Реверсивная электромеханическая передача содержит электродвигатель, вал, контактные кольца со скользящими токосъемными контактами, рабочий орган, регулятор момента инерции и муфты. Электродвигатель состоит из корпуса и ротора. Статор жестко соединен с пустотелым валом. Рабочий орган имеет возможность свободно скользить вдоль оси вала. На стакане при помощи шлицев закреплен регулятор момента инерции, включающий штанги и грузы. Направление вращения рабочего органа можно менять, жестко соединяя рабочий орган с помощью самоцентрирующихся зубчатых или магнитных муфт либо со статором, либо с ротором электродвигателя. Регулятор обеспечивает плавное регулирование величины угловой скорости вращения. Достигается уменьшение габаритов. 1 ил.

Наверх