Электромеханическая передача

 

Союз Советских

Социалистических реснубпии

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09. 07. 80 (21) 2953528/24-07 (51)М. Кл. с присоединением заявки №

Н 02 К 51/00

1Ьсударотввииый комитвт

СССР ав долам «зобрвтеиий и открытий (23) П риорнтет

Опубликовано15.07.82. Бюллетень № 26 (53) УДК,621. 825 (088. 8j

Дата опубликования описания 15. 0 . 82 ;e ;в.

- - .. Дм)"-, Б. А. Пвбковский и В. B. Фоки Ц " В"?ПВ. t gjfgqв. йц,„ (72) Авторы изобретения

{Моъ" (73) Заявитель

Ижевский сельскохозяйственный институт (54) ЭЛЕКТРОИЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электромеханическим передачам с индукцион" ным тормозом, муфтой и механическим дифференциалом, и может быть использовано для регулирования частоты вра5 щения производственных механизмов.

Известна электромеханическая передача, содержащая индукционный тормоз и муфту, снабженную ведущим и ведомым роторами, и механический дифференциал, одно иэ центральных колес которого соединено с ведущим валом передачи и ведущим ротором муфты, другое центральное колесо - с ротором тормоза, а водило - с ведомым валом передачи и ведомым ротором муфты (1).

Электромеханическая передача этого типа имеет лищь,,две эоны вы- 20 сокого значения КПД.

Наиболее близкой к предлагаемой является электромеханическая передача, содержащая муфту с ведущим и ведомым роторами, тормоз с ротором механический дифференциал и зубчатую передачу, индукторы муфты и тормоза установлены неподвижно на корпусе передачи и снабжены обмотками возбуждения, размещенными в кольцевых магнитопроводах, ведущий ротор муфты соединен с одним из звеньев механического дифференциала, ведомый зубчатый ротор муфты связан с ведомым валом передачи, ведущий вал передачи соединен с первым центральным колесом дифференциала, ведущий ротор муфты выполнен из двух ферромагнитных кольцевых частей, соединенных немагнитной вставкой (2).

Однако эта передача имеет ограниченные функциональные возможности.

Кроме того, установка между ее эле-. ментами механизмов свободного хода не позволяет осуществить реверс ведомого вала.

3 94400

Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей.

Поставленная цель достигается тем, что передача снабжена дополнительной муфтой и тормозом, установленным соосно с основными тормозом и муфтой и аналогичными им по конструкции, при этом ведомые роторы муфты и роторы тормозов объединены в один зубчатый стакан, ферро- ð магнитные части каждого из ведущих роторов муфт расположены напротив соответствующих индукторов муфт и тормозов, ведущий ротор основной муфты соединен с водилом, а веду- 1 щий ротор дополнительной муфты— с колесом зубчатой передачи, которое кинематически связано со вторым центральным колесом дифференциала, а на соседних выступах кольцевых магнитопроводов соответственно. основных и дополнительных муфт и тормозов выполнены зубцы.

На фиг. 1 схематически изображена предложенная электромеханическая передача; на фиг. 2 - фазовая плоскость, отображающая работу передачи; на фиг.3 - кривые зависимости КПД.

Электромеханическая передача содержит ведущий вал 1, на котором зак- з< реплено центральное колесо 2 Вуб" чатого дифференциала„ имеющего второе центральное колесо 3 и водило 4.

Водило 4 связано с ведущим ротором 5 индукционной муфты, состоящего из

35 двух кольцевых Ферромагнитных частей, соединенных в средней части немагнитной вставкой 6. Немагнитопроводное кольцо 7 установлено также на торце ведущего ротора 5. Ведомый ротор 8 трубы с сердечником, посаженным на ведомый вал 9 передачи, имеет зубцы, являющиеся полюсами муфты. Неподвижный магнитопроаод сотоит из корпуса 10 с зубцами

11, двух колец 12 без зубцов в воздушном зазоре и немагнитопроводного кольца 13. 8 корпусе 10 установлены две обмотки 14 возбуждения. В этом же корпусе 10, установлены детали

50 второго индукционного элемента: кольца 15 беэ зубцов в воздушном зазоре1 зубцы 16 и обмотки 17 возбуждения.

8торой индукционный элемент имеет, кроме того, ведущий ротор 18, име ющий немагнитопроводное кольцо 6 в

55 средней части и немагнитопроводное кольцо 7 на торце, и ведомый ротор J9, закрепленный на ведомом ва3 4 лу 9 передачи и отделенный от ведомого ротора 8 немагнитопроводным кольцом 20. Ведущий ротор 18 связан кинематически со вторым центральным колесом 3 дополнительной зубчатой передачей 21.

Электромеханическая передача работает следующим образом.

Малые частоты вращения ведомого вала 9 передачи, которые необходимо обеспечить, определяются передаточным отношением Ц, т. е. отношением частоты вращения ведомого вала 9 передачи к частоте вращения ведущего вала 1ы„. Уровень U показан на фазовой плоскости (фиг.2 с координатами и и и> В, соответствующими скоростям ведущйх роторов 5 и 18

„ 6 . — 9

Ж "- — 1

5 и)1 <8 ьй

Здесь же по оси ординат откладывается относительная скорость ведомого вала 9 U. Состояние дифференциала, т.е. частоты вращения его звеньев, может быть определено какой-либо точкой, принадлежащей отрезку СК(фиг.2), так как частоты вращения звеньев дифференциала связаны линейной зависимостью

=+ — = (Ч

+ 5 49 зО где оз - относительная частота вращения ротора 5 при неподвиж ном водиле 4; м„ - относительная частота вра.160 щения ротора 18 при неподвижном центральном колесе 3.

При требуемой малой частоте (зона

1 на фазовой плоскости, фиг.2 ) вращения ведомого вала обмотки 14 возбуждения включаются с одинаковым направлением токов. Это приводит к ра= боте первого индукционного элемента в режиме муфты, при котором ротор 5 увлекает за собой ведомый ротор 8.

Обмотки 17 второго индукционного элемента также в этом режиме включаются согласно:, что приводит к работе и второго индукционного элемента в режиме муфты, при котором ведущий ротор 18 увлекает за собсй ведомый ротор 19.

Допустим, что состояние дифференциала на фазовой плоскости при этом изображается точкой А . Тогда относительное скольжение (разность ) частот вращения ротора 5 и ротора 8, 94400

5 деленная на частоту вращения ведущего вала 1 передачи в первом индукционном элементе равна у5 (Фиг.2).

Относительное скольжение во втором индукционном элементе равно у„, СоОтнОшение между у> и у1В устандвлива ется иэ условия равновесия дифференциала, которое сводится к условию равенства относительного момента на роторе 5. 1О

М

ОВО относительного момента на роторе 18

Ц. = "-, (3)

Е М М ео

Где И 5 и И,18 сООтветственнО мО менты на роторах 5 и l8; 20

М - момент на ведущем ва1 лу 1 передачи.

Из подобия треугольников СОК и

LNK устанавливаем

5 ®О 16 (y)

50 184 .С учетом уравнений (2) и (3) из уравнения 4 получаем

I зо

1 5)

5 5 50 ЩО

Левая часть уравнения 5 представляет собой суммарные относительные потери в обоих индукционных эле- 35 ментах которые равны единице при

U=0 и достигают нулевого значения при

3 6 ным отношением 0 . КПД в этой зоне изменяется в соответствии с уравнением (5 ).

При стремлении увеличить частоту вращения ведомого вала 9 сверх значения, определяемого передаточным отношением UA обмотки 14 возбуждения включают встречно друг другу, оставляя обмотки 17 возбуждения включенными согласно друг другу. Это приводит к работе первого индукционного элемента в режиме тормоза, а второго — в режиме муфты (2-ая зона работы передачи, фиг.2).

При передаточном отношении 0=0 В (фиг.2) получаем неподвижный ротор 5 и полную синхронизацию вращения ротора 18 и ведомого ротора 19, КПД передачи в этом режиме достигает единицы (фиг.3).

При стремлении увеличить частоту вращения ведомого вала 9 сверх значения, определяемого передаточным отношением ОВ, обмотки 14 возбуждения включают согласно, а обмотки 17 возбуждения встречно друг другу. При этом первьй индукционный элемент работает в режиме муфты, а второй— в режиме тормоза. При передаточном отношении 0с(фиг.2) получаемый неподвижный ротор 18 и полную синхронизацию роторов 5 и 8. КПД передачи в этом режиме достигает единицы фиг.3

Аналогично работает передача и при реверсе ведущего. вала 1 передачи, Введение в конструкцию электромеханической передачи дополнительного индукционного узла позволило расши- . рить .ее функциональные возможности.

v=v = „

А ЮО 196

При этом изображающая точка на фазовой плоскости совпадает с тонкой

А (фиг.2 ) с точкой пересечения отрезка СК с отрезком ОВ, совпад ющим с биссектрисой угла СОК. Действительно из подобий треугольников СОК и АА К следует

U .,8Р-ия

А

5О 1.60

45 откуда А 4

55 154 М4

Таким образом, первая зона работы передачи ограничивается передаточФормула изобретения

Электромеханическая передача, содержащая муфту с ведущим и ведомым роторами, тормоз с ротором, механический дифференциал и зубчатую передачу, индукторы муфты и тор" моза установлены неподвижно на коргусе передачи и снабжены обмотками возбуждения, размещенными в кольцевых магнитопроводах, ведущий ротор муфты соединен с одним из звеньев механического дифференциала, ведомый зуб" чатый ротор муфты связан с ведомым валом передачи, ведущий вал передачи соединен с первым центральным колесом дифференциала, при этом ведущий ротор муфты выполнен из двух ферро7 944003 8 магнитных кольцевых частей, соеди- дущий ротор дополнительной муфтыненных немагнитной вставкой, о т- с колесом зубчатой передачи, которое л и ч а ю щ а я с я тем, что, с кинематически связано со вторым целью расширения функциональных воз- центральным колесом дифференциала, можностей, передача снабжена допол- g а на соседних выступах кольцевых магнительной муфтой и тормозом, анало- нитопроводов соответственно основгичными по конструкции основной муф- ных и дополнительных муфт и тормозов те и тормозу соответственно и ус- выполнены зубцы. тановленными соосно с ними, при этом ведомые роторы муфт и роторы тормо- 10 Источники информации, зов объединены в один зубчатый ста- принятые во внимание при экспертизе кан, ферромагнитные части каждого из 1. Авторское свидетельство СССР ведущих роторов муфт расположены IP 616694, кл. Н 02 К 49/04, 1978. напротив соответствующих индукторов 2. Авторское свидетельство СССР муфт и тормозов, ведущий ротор основ- 15 по заявке If 2878765/24-07, ной муфты соединен с водилом, а ве- кл. Н 02 К 51/00, 1980.

10 11 f2 Q Ю