Вариатор импульсный: вариатор импульсный | Завод «Алтайская Сила» – Вариатор импульсный т67.33.000

вариатор импульсный | Завод "Алтайская Сила"

Перейти к навигации Перейти к содержимому Меню
  • Главная
  • Каталог
    • Трубные системы котлов
    • Кипятильные (конвективные) трубы
    • Коллектор, камера котла
    • Барабан котла
    • Опускные (водоопускные) и перепускные трубы котла
    • Дымососы Д, ДН (вентиляторы ВД, ВДН)
      • Дымосос Д 3,5 м
      • Дымосос ДН 6,3 вентилятор ВДН 6,3
      • Дымосос, вентилятор ДН, ВДН 8
      • Дымосос ДН 9 (1000/1500 об. мин.)
      • Дымосос ДН 10 (1000/1500 об. мин.) Вентилятор ВДН 10 (1000/1500 об. мин.)
      • Дымосос ДН 11,2
      • Дымосос ДН 12,5
      • Дымосос ДН 13
      • ДН 15
      • Ремонт дымососов Д, ДН (ремонт вентиляторов ВД, ВДН)
      • Запасные части (запчасти) к дымососам Д, ДН (вентиляторам ВД, ВДН)
        • Ступица на рабочее колесо дымососа Д, ДН (вентилятора ВД, ВДН)
        • Улитка (корпус) дымососа
        • ходовая часть дымососа (подшипниковый узел дымососа)
          • ходовая часть дымососов Д, ДН (ВД, ВДН) 6.3, 8, 9
          • Ходовая часть дымососов Д, ДН (ВД, ВДН) 10, 11.2, 12.5, 13
          • Ходовая часть дымососов Д, ДН (ВД, ВДН) 15, 17
        • Валы дымососов (вал на колесо дымососа)
    • Рабочее колесо дымососа (вентилятора)
    • Осевой направляющий аппарат дымососа (вентилятора)
    • Вентиляторы дутьевые центробежные ВД
    • Вентиляторы ВДН
    • Карманы всасывающие дымососа (вентилятора)
    • Золоуловители ЗУ
    • Водоподготовка
    • Сепаратор (расширитель) непрерывной продувки котла Ду300
    • Циклоны
    • Циклоны батарейные ЦБ
      • циклонный элемент батарейного циклона ЦБ (16, 20, 25, 30, 42, 49, 56)
      • Циклон батарейный ЦБ 16 (для котлов ДКВр-2,5-13; КЕ-2,5-14СО)
      • Циклон батарейный ЦБ 20
      • Циклон батарейный ЦБ 25 (для котла ДКВр-4-13С)
      • Циклон батарейный ЦБ 30 (для котлов ДКВр-6,5-13; КЕ-6,5-14СО)
      • Циклон батарейный ЦБ 42 (для котлов ДКВр-6,5-13; КЕ-6,5-14С-О; КЕ-6,5-14МТ-О)
      • Циклон батарейный ЦБ 49 (для котлов ДКВр-10-13; КЕ-10-14С)
      • Циклон батарейный ЦБ 56 (для котлов КЕ -25-14С)
    • Винтовая угольная (шнековая) дробилка ВДП, ВДГ
    • Комплектующие и запчасти к деаэраторам (ДА, БДА, КДА и др.)
    • Батарейный циклон бц
    • экономайзер бвэс
    • Воздухоподогреватель ВП-О
    • Горелки
      • Горелка ГМГ
      • Газомазутная горелка ГМ, ГМП
      • Газовая горелка ГГ 1; ГГ 2; Г 1,0
      • Запасные части к горелкам
        • Форсунки к горелкам ГМ, ГМГ, ГМП
        • Завихритель горелки ГМ, ГМГ, ГМП
        • Комплект ЗИП (комплект распылителей, распылительная головка) к форсунке горелки (топливный завихритель, паровой завихритель, распределительная шайба, накидная шайба, медная шайба)
        • Комплект ЗИП (комплект распылителей, распылительная головка) к форсунке горелки (топливный завихритель, паровой завихритель, распределительная шайба, накидная шайба, медная шайба)
      • Опора горелки ГМ, ГМГ
      • Газовоздушная часть горелки
      • Горелочный камень для горелки (амбразура горелки котла)
        • Горелочный камень для горелок ГМГ 1,5 (на котел ДКВР и др.) (амбразура горелки котла)
        • Горелочный камень для горелок ГМГ 2 (на котел ДКВР и др.) (амбразура горелки котла)
        • Горелочный камень для горелок ГМГ 4 (на котел ДКВР и др.) (амбразура горелки котла)
        • Горелочный камень для горелок ГМГ 5 (на котел ДКВР и др.) (амбразура горелки котла)
        • Горелочный камень для горелок ГМГБ 5,6 (на котел ДКВР и др.) (амбразура горелки котла)
        • Горелочный камень для горелок ГМГ 5,5/7 (на котел ДКВР и др.) (амбразура горелки котла)
        • Горелочный камень для горелок ГМ 2,5 (на котел ДЕ, КЕ и др.) (амбразура горелки котла)
        • Горелочный камень для горелок ГМ 4,5 (на котел ДЕ, КЕ и др.) (амбразура горелки котла)
        • Горелочный камень для горелок ГМ 7 (на котел ДЕ, КЕ и др.) (амбразура горелки котла)
        • Горелочный камень для горелок ГМ 10 (на котел ДЕ, КЕ и др.) (амбразура горелки котла)
        • Горелочный камень для горелок ГМП 16 (на котел ДЕ, КЕ и др.) (амбразура горелки котла)
        • Горелочный камень ГНП (амбразура горелки котла)
        • Горелочный камень гг (амбразура, панель ГГ)
    • Запасные части котлов
    • Колосники

Зубчато - импульсный вариатор

Изобретение относится к областям общего и транспортного машиностроения, в частности к механическим вариаторам для передачи крутящего момента. Предлагаемый импульсный вариатор - зубчатого типа и не содержит фрикционных элементов. Бесступенчатое регулирование скорости вращения выходного вала производится изменением положения одного из звеньев. Может использоваться в составе управляемых приводов механизмов самого широкого назначения и различной мощности, в том числе рабочих органов любых технологических или специализированных машин.

Известен импульсный вариатор, включающий корпус, ведущий вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой с осью и подшипником; механизм изменения угла наклона шайбы; передаточные звенья с механизмами свободного хода и ведомый вал. В данном устройстве качающаяся шайба снабжена дополнительной втулкой с осью, размещенной между внутренней втулкой и подшипником, причем ось дополнительной втулки установлена перпендикулярно оси внутренней втулки. Описываемый вариатор снабжен вторым механизмом изменения угла наклона шайбы, выполненным в виде поводка, концы которого соединены с торцом дополнительной втулки и с ведущим валом (Патент RU №2229643, МПК7 F16H 29/04, 01.07.2002 г.).

Технические недостатки данного вариатора: относительно-малый диапазон передаточного числа; громоздкость компоновки и сложность конструкции; выполнение регулировки передаточного числа двумя приводами; наличие значительных рабочих нагрузок на тяги управления качающейся шайбы из-за ее малых размеров и ассимметричности приложения сил; проблема уплотнения пазов в зонах выхода рычагов; размещение вне корпуса открытых зубчатых зацеплений, подшипниковых узлов и механизмов свободного хода, что затрудняет их защиту и не позволяет жидкостную смазку; ведомая коническая шестерня, связанная с выходным валом очень большого размера и опирается на подшипник скольжения с повышенным трением, либо потребует установки стандартного подшипника качения большого диаметра. Еще одним недостатком данного устройства (принимаемого за прототип) является неспособность механизма обеспечить ряд дополнительных кинематических свойств, связанных с функцией изменения передаточного отношения. В том числе, при реверсировании вращения входного вала либо инвертировании потока мощности механизма. А также, трудность создания удобных конструктивных исполнений, относительно просто реализуемых в предлагаемом вариаторе, в том числе и по модульному принципу.

Техническая задача, решаемая в изобретении: принципиальная переработка конструкции прототипа, обеспечивающая выполнение и улучшение всех прежних функций с добавлением новых и недостижимых ранее кинематических и эксплуатационных свойств. Использована центрально-симметричная схема компоновки, снижающая рабочие нагрузки, упрощающая систему регулирования, изготовление и монтаж. Решена задача жидкостной смазки всех деталей с надежным уплотнением зон выхода элементов управления. С этими целями преобразовывается исходная кинематическая структура прототипа. Предлагается применить механизм, содержащий оси парных конических шестерен, вращаемых в пространстве вокруг общей оси входного и выходного валов. Исключено постоянное качание и вращение наклонной шайбы в составе рабочих движений.

Изобретение поясняется следующими графическими материалами:

на Фиг. 1 изображен чертеж одного из вариантов исполнения вариатора;

на Фиг. 2 показан разрез устройства по плоскости А-А с Фиг 1.

Вариант конструктивной реализации механизма вариатора показан на Фиг. 1 и 2. Он скомпонован внутри шарообразного корпуса 1, имеющего разъем в горизонтальной плоскости, что характерно для типовых редукторов. Входной вал 2 и выходной 3 расположены на одной линии. Вал 2 жестко соединен с замкнутой рамкой 4 и вращается в двух разнесенных подшипниковых узлах. Выходной вал 3 крутится в собственном подшипниковом узле и одновременно является опорой для второго подшипника рамки 4, входящей в конструкцию вала 2. Рамка содержит две опорные пластины, на которых в центральной части вариатора установлены крутящиеся на подшипниках конические колеса 5 и 6. Внутри их расположены две подшипниковые опоры для поворачивающейся оси 7. Ось расположена перпендикулярно оси основных (входного и выходного) валов и пересекает ее в геометрическом центре механизма. На геометрической линии этой оси 7 помимо двух вращающихся конических колес расположен еще и прямолинейный двуплечий рычаг 8. Продольная ось рычага перпендикулярна оси 7 и он с ней жестко соединен. Рычаг симметричен относительно оси качания. Конические колеса кооксиальны и установлены на подшипниках качения по обе стороны от рычага 8 в районе центра и повернуты к нему зубьями. Особенностью установки колес является их способность вращаться относительно оси 7 лишь в одну сторону. Это определяется наличием встроенных механизмов свободного хода (МСХ) 9 в виде обгонных роликовых муфт однонаправленного вращения. Оба конца рычага 8 связаны со свободно вращающимся двухсторонним упорным подшипниковым узлом 10, охватывающим боковые беговые дорожки периферийного кольца поз. 11. Подшипник смонтирован с опорой на кольцо 11 по всему окружному периметру. Для соединения рычага с подшипником используются две детали в виде местных вилок 12. В связи с этим рычаг 8 всегда находится в плоскости кольца и его продольная ось постоянно перпендикулярна геометрической оси кольца. Диаметр кольца 11 превышает габариты всех деталей, размещенных внутри его. Кольцо может отклоняться путем поворота в двух разнесенных соосных цапфах вокруг своей диаметральной оси, перпендикулярной оси основных валов. Цапфы снабжены подшипниками качения и относительно корпуса неподвижны. Изначально кольцо 11 установлено соосно с основными валами. Принудительный разворот его осуществим в пределах ограниченного угла α с возможностью остановки в двух крайних либо в произвольных промежуточных положениях. Это достигается применением любого исполнительного механизма, реализующего поворот кольца с последующей его фиксацией при помощи регулирующего вала 13. Например: червячный механизм; рычажно-винтовой механизм; рукоятка с зубчатым фиксатором, вспомогательный гидро/пневмопривод и т.д. (на Фиг. 2 они показаны схематично и в состав вариатора не входят). Вал 13 может иметь и два выходных конца. Для работы механизма достаточно отклонять кольцо 11 только в одну сторону от плоскости А-А, хотя можно использовать и удвоенный угол 2α. В отличие от прототипа, наружная базовая часть кольца 11 вокруг своей геометрической оси никогда не вращается и в процессе передачи момента не колеблется относительно корпуса. Кольцо служит лишь подвижной регулируемой опорой для передачи боковых усилий на вилки рычага через тела качения. На выходном валу 3 закреплена ведомая коническая шестерня 14, расположенная между коническими колесами и введенная с ними в постоянное зубчатое зацепление. Для определенности описания рассмотрим правое вращение обгонных муфт (по часовой стрелке, если смотреть на колеса из центральной точки вариатора).

Вариатор работает следующим образом. В исходном положении кольцо 11 находится в плоскости А-А, перпендикулярной осям ведущего и ведомого валов. При этом угол α=0°. Поскольку рычаг 8 введен в постоянное подвижное зацепление с кольцом 11 через вилки 12 посредством подшипника 10, он также занимает неизменное положение, перпендикулярное осям основных валов. Допустим, входной вал 2 крутится равномерно и однонаправлено по часовой стрелке (глядя с торца вала). Рамка 4, связанная с входным валом вращает весь узел, включающий ось 7 с рычагом 8 и вилками 12, два конических колеса 5 и 6 вместе с их подшипниковыми узлами и МСХ. Весь блок вращается внутри неподвижного периферийного кольца 11, свободно катясь по боковым беговым дорожкам последнего телами качения в подшипнике 10. Вилки 12 толкают подшипник 10, вызывая его окружное вращение вдоль неподвижной основы кольца. Но боковых усилий кольцо 11 на вилки не оказывает, ведомая шестерня 14, и, следовательно, выходной вал 3 остановлены. Это происходит из-за того, что конические колеса 5 и 6, обкатываясь по ведомой шестерне 14, поворачиваются в разные стороны. Обгонные муфты вращаются по часовой стрелке и не препятствуют разнонаправленному перекатыванию колес по шестерне. Крутящий момент с входного вала 2 на выходной 3 не передается: нет опорной реакции. Вариатор работает в режиме холостого хода (режиме выключенного сцепления). Выходной вал остановлен, несмотря на непрерывное вращение входного, в том числе, и с переменной скоростью. Если с помощью внешнего исполнительного механизма поворачивать регулирующий вал 13, изменяется угловое положение кольца 11. Оно займет некое промежуточное состояние, отклонившись от плоскости А-А на определенный угол в пределах максимального угла α. При этом режим работы вариатора изменится. Тела качения в подшипнике 10, обкатываясь по двум беговым дорожкам кольца 11, оказывают попеременное боковое давление через вилки 12 на концы рычага 8 и вынуждают его циклическое отклонение вместе с осью 7. За один оборот входного вала 2 рычаг 8 делает полный цикл углового качания, дважды пересекая вилками 12 плоскость А-А. Генерируется дополнительное однонаправленное вращение конических колес. Из-за наличия обгонных муфт 9 рычаг 8, жестко связанный с осью 7, толкает зубья конических колес 5 и 6 всегда в одну и ту же сторону. Вращение колес по отношению друг к другу разнонаправленно и они контактируют с ведомой шестерней 14 в диаметрально противоположных точках. Колеса вызывают вращение шестерни 14, воздействуя на ее зубья с двух противоположных сторон. В итоге, в сравнении с режимом холостого хода, добавляется принудительное вращение выходного вала. Оно неравномерно, но скорость вращения легко регулируется. При увеличении уменьшении угла α отклонения кольца 11, изменяется амплитуда (угол) качания рычага 8 за один и тот же период времени полного оборота входного вала. Следовательно, меняется и угол (угловая скорость) поворота конических колес 5 и 6. Соответственно, ускоряется/замедляется вращение ведомой шестерни 14 вместе с выходным валом. Ускорение вращения выходного вала осуществляется однонаправленными гармоническими импульсами с амплитудой, задаваемой текущим углом α. Варьирование скорости возможно в диапазоне от нуля до некоторой величины k, зависящей от геометрии, в частности угла α данного вариатора. Передаточное отношение i изменяется в пределах от нуля до k (i=0…k). Импульсы передаются непрерывно на всех четырех отрезках (0-α°) углового качания рычага. Шестерни 5 и 6 попеременно включаются в работу, толкаемые рычагом 8 через ось 7 и заблокированные МСХ 9. При этом выходной вал обладает свойством «выбега», продолжая инерционное вращение в сторону разгона даже при исчезновении толкающих импульсов (т.е. возврата кольца 11 в исходное положение, когда α=0°). При реверсировании вращения входного вала 2 кинематика вариатора изменится, что можно использовать на практике. Если в рассмотренном режиме холостого хода остановить входной вал 2 и начать вращать его в противоположную сторону (против часовой стрелки), выходной вал 3 не будет стоять, а начнет вращаться, как и входной, в ту же сторону и с той же скоростью. Это произойдет вследствие заклинивания обгонных муфт, блокирующих поворот колес 5 и 6 против часовой стрелки. Но варьирование скорости ведомого вала тоже возможно при последующем отклонении кольца 11. МСХ при этом разблокируются, позволяя ускоренное вращение выходного вала 3 в попутную сторону, с опережением вращения входного вала 2. Увеличение угловой скорости выходного вала 3 будет идти уже не от нуля, а как приращение его оборотов к скорости вращения входного вала 2, т.е. i=1…(1+k). Несколько другие кинематические эффекты возникают при использовании в качестве входного вала 3, а выходного - 2, ибо предлагаемое устройство позволяет частичное инвертирование потока мощности. (Они отличаются от вышеописанных и здесь не рассматриваются). Это - полнительные качества, нереализуемые в прототипе. Отметим, что бесступенчатое регулирование числа оборотов производится независимо от предыдущего состояния и осуществимо при любом режиме работы устройства. Незначительными кратковременными изменениями скоростей валов и усилий в процессе регулирования можно пренебречь. В установившемся режиме работы вариатора (при остановке кольца) они отсутствуют.

Рассмотрим подробнее основные преимущества предлагаемого зубчато-импульсного вариатора в сравнении с прототипом и достигаемый при этом технический результат. Изобретение позволяет сохранить все положительные свойства прототипа, во многом улучшить их и реализовать дополнительно некоторые новые, а именно:

- Весь механизм размещен в общем корпусе простой геометрии, закрывающем от внешнего воздействия и обеспечивающем жидкостную смазку всех деталей.- Применяется только один механизм регулирования, обеспечивая весь диапазон варьирования. Его конструктивное исполнение проще, чем у прототипа. Кольцо, входящее в состав устройства изменения передаточного числа, закреплено в цапфах, неподвижных относительно корпуса и кинематически не связано с вращением основных валов. Это существенно упрощает механизм управления наклоном и фиксацией кольца в нужном положении. В рабочем цикле периодическое качание и вращение элементов привода кольца, в отличие от прототипа, исключено.- Примененный механизм хорошо сбалансирован с динамической и кинематической точки зрения. Воздействия на шестерни и вилочные толкатели рычага - с двух сторон, вращающиеся и качающиеся элементы симметричны и попарно уравновешены. Рабочие силы и углы давления снижены за счет радиального увеличения размеров плеч рычагов и отдаления точек их контакта с кольцом от центра вариатора. Передача рабочей мощности идет непрерывно двумя параллельными потоками, что еще более снижает нагрузки на все детали, обеспечивая высокую работоспособность и надежность устройства в целом.

- Поступательно - движущихся деталей в предложенном устройстве нет, что, как правило, проще и надежнее. В прототипе управляющие усилия на качающуюся шайбу и приводы управления линейны, односторонни и консольны. Это может вызвать перекосы и заклинивания при перемещении поводков с тягами на шлицах.

- Диапазон варьирования k данного зубчато-импульсного вариатора шире, чем у прототипа. Пусть, в обоих сравниваемых вариантах α=30°. Однако в предложенной конструкции количество зубьев конических колес может многократно превышать количество зубьев шестерни ведомого вала. Угловой поворот большого конического колеса в пределах 30° вызывает значительно более длительное вращение сопрягаемой с ним малой шестерни. Например, при троекратном превышении разгонный импульс данного вариатора будет (4·30°)·3=360°, т.е. передаточное число равно единице. Для прототипа это нереально, т.к. невозможно существенно уменьшить диаметр ведомой шестерни, связанной с выходным валом. Там в центральной зоне размещено множество деталей, а в предложенной конструкции - только плоский рычаг.

- Вариатор удобен для модульного встраивания в кинематические цепи: точки крепления корпуса и вал механизма регулирования могут располагаться с любой стороны, в том числе сверху, снизу, наклонно. Практично исполнение с плоским соосным фланцем в зоне любого из основных валов для крепления к сопрягаемому агрегату. Либо выполнение с двумя фланцами для присоединения к одному из них двигателя по типу мотор-редуктора. Ориентация в пространстве почти безразлична (с учетом лишь размещения масляного сапуна в верхней части корпуса для исключения утечек масла).

- Наличие относительно-больших вращающихся масс в виде узла рамки с коническими колесами и рычагом пойдет вариатору на пользу, способствуя выравниванию и стабилизации скорости вращения выходного вала из-за проявления свойств инерции уравновешенного маховика. Это несколько сгладит пульсации скорости.

- В зависимости от выбора направления вращения ведущего вала один и тот же вариатор может менять передаточное число либо с нуля либо с единицы. При этом направление вращения выходного вала всегда остается неизменным. Этот эффект можно использовать как прием скачкообразного изменения передаточного числа.

- Весь механизм состоит преимущественно из стандартных деталей типа тел вращения, что немаловажно для простоты проектирования, изготовления, монтажа и ремонта. Корпус тоже несложен и легко отливается по типу редукторного.

Отметим некоторые перспективы и направления использования данного устройства. Описанный вариатор уже способен обеспечить бесступенчатое передаточное отношение в диапазоне не менее i=0…1, как редуктор. Этот диапазон можно увеличить и сверх единицы, превратив редуктор в мультипликатор. Это достижимо конструктивными методами даже на одной ступени. Он подойдет в качестве бесступенчатой коробки передач для множества транспортных средств, в том числе и автомобилей. Между тем, предлагаемая компоновка позволяет создание двухкаскадных (и более) вариаторов, с последовательным размещением механизмов в общем картере. На корпусе будут соосные входной и выходной валы, один или несколько боковых регулирующих валов. Регулировка ступеней может быть синхронной либо независимой, что обеспечит широкую гамму передаточных чисел. Несложно реализовать изготовление бесступенчатой коробки передач широкого диапазона. Грамотным конструированием можно существенно нивелировать и гармонические пульсации скорости вращения выходного вала. Например, разворотом осей соседних регулирующих валов перпендикулярно друг к другу. Такой коробке не нужно сцепление, что немаловажно для транспортных машин. Для технологического оборудования быстрый вывод вариатора в режим холостого хода обеспечит аварийное отключение привода. Автоматически достигается исчезающе малая («ползучая») скорость вращения выходного вала при максимально большом крутящем моменте. В такой коробке передач последовательно соединяются каскады двух вариаторов. Выходной вал первого каскада объединяется с входным валом второго. При раздельном поэтапном регулировании первый каскад может использоваться как сугубо тихоходный. Он обеспечивает участок отключения/включения сцепления и разгона выходного вала от нуля до 360° за один оборот входного. Это начало движения транспортной машины с преодолением тяжелых дорожных условий или разгон с места. Поскольку в первом каскаде вращение валов разнонаправлено, второй каскад один к одному поддерживает вращение, передаваемое от первого. А с началом отклонения кольца второго каскада может и ускорить его, добавив еще не менее 360° на один оборот входного вала. Редукторный режим коробки передач плавно меняется на мультипликационный: выходной вал начинает вращаться быстрее входного. Это процесс продолжения движения машины с дальнейшим ускорением. При максимальной трансформации момента один оборот входного вала после двух каскадов преобразуется в 720° выходного. Регулирование каскадов может быть синхронным или комбинированным, с реализацией любых функций, в том числе и с обратными связями. Общий диапазон трансформации передаточного числа данной коробки передач можно увеличивать и далее путем подбора разных углов α по двум ступеням и изменения соотношения зубьев их колес. Допустимо и параллельное использование двух каскадов, в том числе в едином корпусе. Тогда их тоже можно применять для суммирования в один поток с попутным выравниванием пульсаций скоростей на выходе. Скажем, как исполнительные механизмы при управлении разными звеньями одного или двух планетарных рядов. Либо прямое использование в составе механизмов поворота, например гусеничных машин. Это полное исключение фрикционов и потерь мощности на трение с нагревом.

Для технологического и многого другого оборудования часто нет необходимости в динамичном отслеживании и регулировании передаточного числа. Тогда несложно настроить данный вариатор на любое заданное значение i в пределах определенного бесступенчатого диапазона. И зафиксировать его наладку для обеспечения нужной скорости вращения выходного вала. При этом привод управления можно и далее упростить, выведя наружу не вал, а какой-то более простой элемент. Скажем, хвостовик винта под ключ, размещенный на корпусе сверху. Винт будет двигать непосредственно основу кольца за его верхнюю часть, удаленную от цапф. Это выгоднее по раскладу сил для целей сдвига и фиксации. Цапфы кольца можно закрыть глухими крышками, т.к. регулирующий вал не нужен. Устройство станет служить легко перенастраиваемым понижающим редуктором либо повышающим мультипликатором.

Предложенный зубчато-импульсный вариатор можно встроить отдельным модульным блоком и в уже серийно изготавливаемые типовые агрегаты. Это резко расширит их эксплуатационно-технические характеристики и сферы возможного применения. Можно выпускать данное устройство и серийно с каталожной типизацией по мощности и размерам присоединительных валов.

Импульсный вариатор, включающий соосные входной и выходной основные валы, пару снабженных механизмами свободного хода коаксиальных конических зубчатых колес с осью вращения, пересекающей перпендикулярно ось основных валов, и входящих в зацепление с закрепленной на выходном валу конической шестерней, регулирующее кольцо с возможностью его отклонения на ограниченный угол вокруг своей диаметральной оси, перпендикулярной оси основных валов, отличающийся тем, что ось пары конических колес способна вращаться в плоскости, перпендикулярной оси основных валов, и на данной оси колес установлен качающийся рычаг, находящийся внутри периметра не вращающегося относительно корпуса отклоняемого кольца и всегда занимающий положение, перпендикулярное геометрической оси данного кольца, за счет непрерывного подвижного контакта с последним посредством тел вращения, причем механизмы свободного хода колес связаны с качающимся рычагом.
Зубчато - импульсный вариатор
Зубчато - импульсный вариатор
Зубчато - импульсный вариатор

импульсный вариатор - патент РФ 2335678

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин и механизмов в качестве регулируемой бесступенчатой передачи. Импульсный вариатор содержит генератор механических колебаний, регулирующий механизм и выпрямляющий механизм. Выпрямляющий механизм дополнительно содержит суммирующие и дифференциальные механизмы с тормозами на ведомых валах, устройство включения-выключения управляемых тормозов. Генератор вырабатывает колебательное движение ведомых звеньев с трапецеидальным законом изменения их скорости и фазами, последовательно смещенными друг относительно друга на четверть периода, а работа тормозов синхронизирована с работой генератора. Изобретение позволяет увеличить передаваемую мощность и повысить надежность работы вариатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2335678

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин и механизмов в качестве регулируемой бесступенчатой передачи.

Импульсные регулируемые передачи (вариаторы) включают в свой состав следующие функционально связанные механизмы: генератор механических колебаний, регулирующий механизм и механизмы свободного хода (выпрямители механических колебаний). Вариаторы позволяют получать широкий диапазон регулирования скорости, однако имеют и существенные недостатки.

Во-первых, для них характерен большой коэффициент неравномерности хода выходного вала, что является негативным фактором за исключением специальных случаев. Для улучшения равномерности разработаны конструкции генераторов колебаний, которые обеспечивают в период рабочего хода приблизительно постоянную скорость движения ведомого звена, т.е. имеющих постоянное передаточное число на некотором угле поворота ведущего вала. Среди таких механизмов известны: механизм R-V-R (А.А.Благонравов. «Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа». - М., Машиностроение, 1977, с.108, рис.57), кулисные (А.А.Благонравов. «Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа». М., Машиностроение, 1977, с.108, рис.58), (А.с. 1260620 СССР, МКИ F16H 29/00), кулачковые (В.Ф.Мальцев. «Механические импульсные передачи». М., Машиностроение, 1978 с.27, рис.23), (А.с. 1321971 СССР, МКИ F16H 29/00), (А.с. 712572 СССР, МКИ F16H 29/00). Как разновидность кулачковых для улучшения равномерности вращения выходного вала разработаны генераторы с некруглыми зубчатыми колесами (А.с. 1414990 СССР, МКИ F16H 29/04), основанные на том же принципе - обеспечения приблизительно постоянной скорости в период рабочего хода выпрямителя (механизма свободного хода).

Другой путь снижения неравномерности движения ведомого вала заключается в установке на главных валах вариатора упругих звеньев (А.А.Благонравов. «Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа». М., Машиностроение, 1977), (А.с. 1425394 СССР, МКИ F16H 29/00).

Однако все упомянутые устройства обеспечивают равномерность движения лишь в определенной мере, оставляя ее зависимой от передаточного числа, а также от внешних условий работы бесступенчатой передачи.

Во-вторых, неуправляемый процесс включения и выключения механизмов свободного хода происходит под нагрузкой при относительном скольжении ведущих и ведомых звеньев, что ведет к быстрому выходу из строя этих деталей. Предлагаемые решения этого вопроса сводятся к конструктивным изменениям механизмов свободного хода с целью снижения давлений между трущимися поверхностями или снижения относительной скорости скольжения трущихся поверхностей (А.А.Благонравов. «Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа». - М., Машиностроение, 1977), (В.Ф.Мальцев. «Механические импульсные передачи». - М., Машиностроение, 1978), (А.И.Леонов. «Микрохраповые механизмы свободного хода». - М., Машиностроение, 1982). Но все конструкции выпрямителей не устраняют органически присущие им отмеченные выше недостатки.

В-третьих, вариаторы с механизмами свободного хода без принятия специальных мер могут передавать мощность только в одном направлении от двигателя к выходному валу, поэтому является затруднительным изменение направления передачи мощности в том случае, когда ведомый вал в процессе работы становится ведущим. Механическая импульсная передача (А.с. 712572 СССР, МКИ F16H 29/02) позволяет осуществлять реверсирование выходного вала, однако не устраняет другие недостатки вариаторов, отмеченные выше.

В-четвертых, во всех известных конструкциях вариаторов (в силу их принципа работы и компоновки) к механизмам свободного хода предъявляются очень высокие требования по массе и габаритам (удельной передаваемой мощности), что не позволяет создать работоспособный вариатор сколько-нибудь значительной мощности.

Наиболее близкой по конструктивным признакам к предлагаемой конструкции вариатора является импульсный вариатор (патент RU 2297565 от 4.10.2005), содержащий генератор механических колебаний, регулирующий механизм и выпрямитель, а также управляемые муфты, ведущие звенья которых связаны с ведомыми звеньями генератора, устройство включения-выключения управляемых муфт и механизм, суммирующий колебания скорости. При этом генератор вырабатывает колебательное движение ведомых звеньев с трапецеидальным законом изменения их скорости и фазами, последовательно смещенными друг относительно друга на четверть периода, а работа муфт синхронизирована с работой генератора. Такая конструкция позволяет принципиально преодолеть первые три недостатка импульсных вариаторов, но условия компоновки муфт лимитируют передаваемую мощность.

Для увеличения передаваемой мощности и повышения надежности работы (при сохранении всех отмеченных положительных качеств прототипа) импульсный вариатор, содержащий генератор механических колебаний, который вырабатывает две серии колебательных движений ведомых звеньев с трапецеидальным законом изменения скоростей и с фазами, смещенными друг относительно друга на четверть периода, регулирующий механизм и выпрямитель механических колебаний с суммирующим механизмом с двумя входными валами, дополнительно содержит в выпрямляющем механизме между каждым входным валом суммирующего механизма и выходным звеном генератора механических колебаний последовательно установленные суммирующий механизм и дифференциальный механизм.

Сумма таких однонаправленных колебаний является постоянной по величине (для установленного передаточного числа) и равной амплитудному значению колебаний. Для того чтобы получить однонаправленные колебания скорости, а затем суммировать их, каждый дифференциальный механизм содержит на каждом выходном валу управляемый тормоз. Управляемые тормоза включаются и выключаются синхронно в соответствии с фазами работы генератора с помощью устройства управления тормозами, работа которого синхронизирована с работой генератора механических колебаний.

Переключение тормозов происходит во время выстоя при нулевой скорости подвижных звеньев. Длительность периода переключения тормозов зависит от их свойств, которые известны, и должна быть учтена заранее при проектировании. В связи с этим буксование в тормозах отсутствует.

В период переключения тормозов обеспечивается постоянная связь (без разрыва кинематической цепи) ведомых и ведущих звеньев вариатора. Это позволяет вариатору передавать мощность в обоих направлениях.

Условия компоновки и работы управляемых тормозов в вариаторе гораздо менее жесткие, чем у управляемых муфт, и поэтому передаваемая вариатором мощность может быть значительной. Система управления тормозами может быть проще, чем муфтами, т.к. осуществляется на стационарно неподвижных звеньях.

На фиг.1 показана схема импульсного вариатора.

На фиг.2 приведены графики изменения скоростей на валах выпрямляющего механизма.

Импульсный вариатор состоит из входного звена - кулачка 1, двуплечих толкателей 2 и 2', причем длина одного плеча толкателя, сопряженного с кулисой 3 (3'), может изменяться при помощи специального механизма (В.Ф.Мальцев «Механические импульсные передачи» М., Машиностроение, 1978) не показанного на схеме. Кулиса 3 (3') жестко соединена с зубчатой рейкой 4 (4'), совершающей возвратно-поступательное движение. В зацеплении с рейкой находится зубчатое колесо, образующее звено 5 (5') с водилом дифференциального механизма. Звено 5 (5') образует вращательную кинематическую пару с блоком сдвоенных сателлитов 6 (6'). Эти сателлиты образуют зацепление с центральными колесами 7 (7') и 8 (8') дифференциального механизма. На одном валу с зубчатым колесом 7 (7') жестко установлено центральное колесо 9 (9') суммирующего механизма и тормоз 15 (15'), а на одном валу с зубчатым колесом 8 (8') жестко установлено центральное колесо 10 (10') суммирующего механизма и тормоз 14 (14'). В зацепление с колесами 9 (9') и 10 (10') входит блок сателлитов 11 (11') суммирующего механизма. Этот блок сателлитов образует вращательную кинематическую пару с водилом 12 (12') суммирующего механизма. В свою очередь водило 12 (12') образует звено с центральным колесом 13 (13') симметричного суммирующего механизма. Водило 16 этого механизма является выходным звеном вариатора.

На фиг.2 изображены диаграммы скоростей звеньев 9, 10, 12 и 9', 10', 12' и водила суммирующего механизма 16 за один период движения вариатора. Сплошной горизонтальной линией изображена скорость движения водила 16 симметричного суммирующего механизма как сумма участков диаграмм, принадлежащих указанным выше звеньям. На фиг.2 цифрами от 1 до 8 обозначены характерные участки диаграмм, соответствующие фазам движения звеньев.

При вращении кулачка 1 движение от него передается толкателям 2 и 2', совершающим вращательно-колебательное движение. Толкатели расположены так, что фазы их колебаний смещены друг относительно друга на четверть периода. Толкатели сообщают возвратно-поступательное движение кулисам 3 и 3'. Причем амплитуда колебаний кулисы может изменяться за счет изменения длины плеча толкателя, сопряженного с кулисой. Вместе с кулисами перемещаются зубчатые рейки 4 и 4', сообщая движение звеньям 5 и 5'. Благодаря свойствам кулисного механизма при изменении длины плеча двуплечего толкателя изменяется амплитуда колебаний реек, но трапецеидальный вид колебаний их скоростей не изменяется. От звена 5 (5') через сателлиты 6 (6') дифференциального механизма движение передается либо колесу 7 (7'), либо 8 (8') в зависимости от того, какое из них свободно, а какое заторможено тормозом 15 (15') или 14 (14'). Скорости вращения колес 7 (7') и 8 (8') суммируются на водиле 12 (12') суммирующего механизма. При этом числа зубьев зубчатых колес дифференциального и суммирующего механизма подобраны так, что передаточные отношения в кинематических цепях звеньев 5-6-7-9-11-12 (5'-6'-7'-9'-11'-12') и 5-6-8-10-11-12 (5'-6'-8'-10'-11'-12') равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку. Поэтому звенья 12 и 12' вращаются в одном направлении, хотя звенья 5 и 5' совершают колебательное движение. За счет формы профиля кулачка диаграммы скоростей движения этих звеньев имеют трапецеидальный вид, указанный на фиг.2. В свою очередь скорости движения звеньев 12 и 12' суммируются симметричным суммирующим механизмом, и водило 16 движется равномерно с заданной наперед скоростью.

На первой фазе движения (фиг.2) зубчатое колесо 10 остановлено тормозом14, а колесо 10' остановлено тормозом 14'. При этом скорость колеса 9 изменяется от 0 до + , а скорость колеса 9' от + до 0. Скорости колес 9 и 10 складываются на выходном звене 12 суммирующего механизма, а скорости колес 9' и 10' складываются на выходном звене 12' суммирующего механизма. В свою очередь скорости звеньев 12 и 12' складываются симметричным суммирующим механизмом и его водило движется с постоянной скоростью + .

На второй фазе движения звено 9 движется с постоянной скоростью + . Звено 10 остановлено тормозом 14. Звенья 9' и 10' неподвижны вследствие выстоя звена 2'. В это время тормоз 14' выключается и звено 10' растормаживается, а тормоз 15' включается и звено 9' затормаживается. Сумма скоростей звеньев 9, 10, 9' и 10' равна + и равна скорости водила 16.

На третьей фазе движения скорость звена 9 изменяется линейно от + до 0. Звено 10 остановлено тормозом 14, а звено 9' остановлено тормозом 15'. Скорость звена 10' изменяется от 0 до + . Сумма скоростей звеньев 9, 10, 9' и 10' равна + и равна скорости выходного звена вариатора 16.

На четвертой фазе движения звено 10' движется с постоянной скоростью + . Звено 9' остановлено тормозом 15'. Звенья 9 и 10 неподвижны вследствие выстоя звена 2. В это время тормоз 14 выключается и звено 10 растормаживается, а тормоз 15 включается и звено 9 затормаживается. Сумма скоростей звеньев 9, 10, 9' и 10' равна + и равна скорости выходного звена вариатора 16.

Во второй половине движения периода на фазах 5, 6, 7 и 8 работа вариатора осуществляется аналогично описанной выше. Таким образом, скорость движения выходного звена вариатора - водила 16 в течение всего периода является постоянной, наперед заданной, равной + .

Переключение тормозов происходит синхронно с работой генератора в течение времени, которое заранее может быть определено при проектировании. Звенья тормозов на фазе переключения остаются неподвижными и потерь мощности на буксование нет. Механическая связь между звеньями вариатора постоянно сохраняется, поэтому вариатор позволяет передавать движение в обоих направлениях.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Импульсный вариатор, содержащий генератор механических колебаний, который вырабатывает две серии колебательных движений ведомых звеньев с трапецеидальным законом изменения скоростей и с фазами, смещенными относительно друг друга на четверть периода, регулирующий механизм и выпрямитель механических колебаний с суммирующим механизмом с двумя входными валами, отличающийся тем, что в выпрямляющем механизме между каждым входным валом суммирующего механизма и выходным звеном генератора механических колебаний установлены последовательно дополнительный суммирующий механизм и дифференциальный механизм.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на каждом выходном валу дифференциального механизма установлен управляемый тормоз, работа которого синхронизирована с работой генератора.

Импульсный механический вариатор

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к вариаторам, и может быть использовано в трансмиссиях дорожно-строительных, транспортных и подъемно-транспортных машин. На ведущем валу закреплена шестерня, зацепляющаяся с шестернями промежуточных валов. В шейке промежуточного вала запрессован палец, с которым шарнирно соединен преобразующий механизм, состоящий из установленной с возможностью качания втулки, на наружной поверхности которой коаксиально закреплены посредством подшипников обойма и каретка. Каретка предназначена для взаимодействия с линейными направляющими корпуса. В корпусе с возможностью осевого перемещения установлен стакан, с дном которого взаимодействует толкатель кулачка. Концы упругого элемента связаны соответственно с донным торцом стакана и кареткой. При вращении ведущего вала крутящий момент передается через шестерни на оба промежуточных вала. Система, включающая втулку, обойму и каретку, начинает совершать колебательные движения в плоскости направляющих, периодически сжимая упругий элемент. При полностью сжатом упругом элементе угол наклона втулки равен нулю. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к вариаторам, и может быть использовано в трансмиссиях дорожно-строительных, транспортных и подъемно-транспортных машин.

Известны импульсные вариаторы, содержащие корпус, размещенные в нем ведущие и ведомые валы, преобразующий механизм, взаимодействующие с ним механизмы свободного хода, связывающие их с ведомым валом зубчатые передачи и регулирующее устройство. Преобразующий механизм выполнен в виде кинематически связанного с ведущим валом полого вала с размещенными в нем опорами, установленного в опорах и кинематически связанного с ведущим валом кривошипного вала, имеющего наклонные к его оси участки, на которых размещены шайбы, взаимодействующие с шайбами кулис, воздействующих на механизмы свободного хода. Регулирующее устройство выполнено в виде кинематически соединенных с полым валом зубчато-винтовых передач, связанных с опорами, размещенной в полом валу наклонно к его оси скалки и имеющий возможность перемещения вдоль нее серьги, воздействующий на кривошипный вал [1] . В известном вариаторе вращение ведущего вала посредством зубчатой передачи передается обеим частям полого вала, а также шестерням регулирующего устройства. От полого вала во вращательное движение относительно продольной оси вариатора, совпадающей с осью ведомого вала, приводится в движение кривошипный вал. Одновременно кривошипный вал, связанный с карданным валом, приводится во вращение относительно собственной продольной оси с определенной угловой скоростью. Одновременно приводится в действие преобразующий механизм вариатора. Шайбы, установленные на наклонных участках кривошипного вала, совершая планетарное движение, приводит в возвратно-поступательное движение кулисы, которые посредством реек через механизмы свободного хода передают вращательное движение ведомому валу. При смещении опор кривошипного вала, серьга, перемещаясь по скалке, вызывает смещение кривошипного вала относительно шайб, удерживаемых от максимального смещения совместно с кривошипным валом. Несмотря на преимущество известного вариатора, он имеет и существенные недостатки: низкий КПД и небольшую надежность из-за наличия в преобразующем устройстве непрямолинейного кривошипного вала и наклонных шайб. Эти недостатки устранены в известном вариаторе, содержащем корпус, установленные в нем соосные ведущий и ведомый валы, опорный диск, шарнирно установленный на ведущем валу, зубчатую передачу, ведомое звено которой закреплено на ведомом валу, зубчатую передачу, ведомое звено которой закреплено на ведомом валу, а ведущие звенья расположены равномерно по окружности ведомого звена, механизмы свободного хода по числу ведущих звеньев, преобразующие механизмы, связанные с опорным диском и через соответствующие механизмы свободного хода - с ведущими звеньями зубчатой передачи, и механизм изменения передаточного отношения, при этом ведомое звено зубчатой передачи выполнено в виде червячного колеса, ведущие звенья - в виде червяков и конических зубчатых колес, предназначенных для последовательного соединения червяков между собой, а каждый преобразующий механизм выполнен в виде зубчато-реечной передачи, при этом механизм изменения передаточного отношения выполнен в виде винта, установленного с возможностью вращения и зубчатого сегмента, жестко связанного с ведущим валом и предназначенного для взаимодействия с винтом [2] . Техническое решение, принятое за прототип, несмотря на ряд преимуществ, обладает существенными недостатками. Во-первых, низкий КПД из-за наличия минимум четырех червяков, входящих в зацепление с одни червячным колесом; во-вторых, большая трудоемкость сборки и повышенные требования по точности к червякам и червячному колесу; в-третьих, невозможность автоматизировать поворот диска и тем самым отсутствие связи между величиной крутящего момента на входном валу и скоростью вращения выходного вала; в-четвертых, сложность устройства. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение КПД механизма. Указанная цель достигается тем, что импульсный механический вариатор, содержащий корпус, установленные в нем ведущий вал, кинематически связанные с ним по крайней мере два промежуточных вала, механизмы свободного хода по числу промежуточных валов, кинематически связанный с промежуточными валами ведомый вал и преобразующий механизм, установленный в линейных направляющих корпуса, кинематическая связь между ведущим валом и промежуточными валами выполнена в виде трех шестерен, одна из которых установлена на ведущем валу, а две других - на одних концах соответствующих промежуточных валов, преобразующий механизм выполнен в виде двух втулок, установленных с возможностью качания на других концах соответствующих промежуточных валов посредством пальцев, двух обойм, коаксиально закрепленных посредством подшипников на наружных поверхностях соответствующих втулок, и двух кареток, также коаксиально закрепленных посредством подшипников на наружных поверхностях соответствующих втулок и предназначенных для взаимодействия с соответствующими линейными направляющими корпуса, снабжен двумя стаканами, установленными в корпусе с возможностью осевого перемещения, двумя кулачковыми механизмами, толкателями которых предназначены для взаимодействия с доньями соответствующих стаканов, двумя упругими элементами, одни концы которых связаны с донными торцами соответствующих стаканов, а другие - с соответствующими каретками преобразующего механизма, дополнительным ведомым валом, установленным соосно основному и кинематически связанным с одним из промежуточных валов, валом, установленным параллельно ведомым валам, и четырьмя шестернями, две из которых установлены на обращенных в противоположные стороны концах соответствующих ведомых валов, а две другие на концах вала предназначены для взаимодействия с соответствующими шестернями ведомых валов, механизмы свободного хода установлены на обращенных один к другому концах соответствующих ведомых валов, кинематическая связь между ведомыми и промежуточными валами выполнена в виде двух водил, которые жестко связаны с ведущими обоймами соответствующих механизмов свободного хода и шарнирно связаны с соответствующими обоймами преобразующего механизма, а пальцы промежуточных валов расположены под прямым углом один к другому. На фиг. 1 показан импульсный механический вариатор, общий вид; на фиг. 2 - кинематическая схема вариатора. Импульсный механический вариатор содержит связанный с двигателем ведущий вал 1 и два промежуточных вала 2 (на фиг. 1 показан один промежуточный вал), смонтированных в корпусе 3. На ведущем валу 1 закреплена зубчатая шестерня 4, входящая в зацепление с зубчатыми шестернями 5, посаженными на валах 2. В шейке вала 2 запрессован палец 6, с которым шарнирно соединен преобразующий механизм, состоящий из качающейся втулки 7, на которой коаксиально закреплены посредством подшипников 8 обойма 9 и каретка 10. Палец 6 на втором валу 2 расположен под углом 90о к первому. Каретка 10 помещена в вертикальные направляющие 11, выполненные, например, в отливах корпуса 3. В корпусе 3 с возможностью осевого перемещения закреплен стакан 12, подпертый регулировочными толкателями 13, удерживаемым кулачком 14. Кулачок 14 закреплен на оси 15, связанной с рычагом управления. Между верхней опорой поверхностью стакана 12 и кареткой 10 расперт силовой упругий элемент 16, например цилиндрическая винтовая пружина. Каретка 10, размещенная в пазах 11, и силовой упругий элемент 16 образуют регулирующий механизм. На цапфе обоймы 9 преобразующего механизма установлено водило 17, жестко связанное с ведущей обоймой 18 механизма 19 свободного хода, установленного на выходном валу 20. На этом же валу установлена зубчатая шестерня 21, входящая в зацепление с шестерней 22, выполненной с таким же количеством зубьев и посаженной на общий вал 23. На втором конце вала 23 выполнена вторая шестерня 22, входящая в зацепление с шестерней 21 другого преобразующего механизма. Вариатор работает следующим образом. При вращении ведущего вала 1 крутящий момент от двигателя передается на оба вала 2 через шестерни 4 и 5. Вместе с валом 2 начинают вращаться качающаяся втулка 7, так как они соединены посредством пальцев 6. В то же время обойма 9 и каретка 10 не вращаются относительно собственной продольной оси, так как посажены на цилиндрическую часть качающейся втулки посредством подшипников 8. Поскольку положение пальца 6 в пространстве меняется, а каретка 10 расположена между направляющими 11 корпуса 3, система, включающая втулку 7, обойму 9 и каретку 10, начинает совершать колебательные движения в плоскости направляющих 11, периодически сжимая упругий элемент 16. Колебания обеих систем идут в противофазе, так как оси пальцев 6 ориентированы на угол 90о друг относительно друга, но частота колебаний одинакова, так как валы 2 вращаются с одинаковой скоростью, будучи связанными шестернями 4 и 5. При полностью сжатом упругом элементе 16 угол наклона качающейся втулки 7 равен нулю. При дальнейшем повороте ведущего вала 2 упругий элемент 16 разжимается, увеличивая угол наклона качающейся втулки 7, при этом максимальное значение угла качающейся втулки 7 ограничивается лишь геометрическими размерами упругого элемента 16 в ненагруженном состоянии. При разжатии упругого элемента 16 происходит поворот качающейся втулки 7 вокруг пальца 6 промежуточного вала 2. При этом обойма 9 и связанная с ней посредством цапфы через водило 17 ведущая обойма 18 поворачивает путем давления на заклиненные ролики механизма 19 свободного хода связанный с ним ведомый вал 20. Поскольку преобразующие механизмы совершают колебания в противофазе, два независимых ведомых вала 20 поочередно поворачиваются, приводя во вращение шестерни 21, которые, в свою очередь, вращают шестерни 22. Объединяющий ведомые валы 20 общий вал 23 имеет при этом непрерывное вращение. При возрастании сопротивления вращению (увеличении нагрузки) вала 23 возрастает окружное усиление на один из заклиненных в данный момент времени механизм 19 свободного хода, которое через обойму 9 преобразующего механизма передается на качающуюся втулку 7 соответствующего промежуточного вала 2. При этом качающаяся втулка 7 стремится уменьшить свой угол наклона и, воздействуя на каретку 9 регулирующего механизма, сообщает дополнительное сжатие упругому элементу 16, за счет чего уменьшаются амплитуда колебаний обоймы 9 и угловая скорость вращения ведомого вала 20. Благодаря этому возрастает крутящий момент на валу 23. При неограниченном возрастании крутящего момента на валу 23 окружное усилие на цапфе обоймы 8 возрастает настолько, что упругий элемент 16 сжимается полностью. Угол наклона качающейся втулки 7 становится равным нулю, и колебания обоймы 9 прекращаются. В результате вал 23 останавливается, а промежуточный вал 2 вращается вхолостую. При уменьшении нагрузки на валу 23 уменьшается окружное усилие на цапфе обоймы 9 преобразующего механизма. Упругий элемент 16 уменьшает давление, автоматически уравновешивая нагрузку на обойме 9. Тогда угол наклона качающейся втулки 7 увеличивается и возрастает амплитуда колебаний обоймы 9, что приводит к возрастанию угловой скорости вращения вала 23 и уменьшению крутящего момента на нем. Для принудительной остановки и задания начального режима с помощью рычага управления поворачивается ось 15 кулачка 14, имеющего два фиксированных положения: рабочее - крайнее верхнее (горизонтальное по фиг. 1), нейтральное - крайнее нижнее (вертикальное по фиг. 1). В рабочем положении регулировочный толкатель 13 приподнимает стакан 12, придавая упругому элементу 16 начальную деформацию. В нейтральном положении упругий элемент 16 возвращается к номинальным размерам и угол наклона качающейся втулки 7 уменьшается до нуля, что приводит к холостым оборотам промежуточного вала 2. Предлагаемый импульсный механический вариатор имеет ряд преимуществ в сравнении с прототипом: значительно повышается КПД механизма за счет существенного снижения потерь на трение, что снижает эксплуатационные потери и приводит к экономическому эффекту на стадии эксплуатации; снижаются трудоемкость сборки и требования к точности изготовления отдельных деталей, что приводит к экономическому эффекту на стадии изготовления; возможность автоматического снижения числа оборотов ведомого вала при повышении нагрузки позволяет, наряду с экономической эффективностью, повысить комфортабельность эксплуатации машины с предлагаемым вариатором; простота устройства позволяет расширить область его применения и класс заводов для его изготовления. При реализации такого конструктивного решения значительно расширяются возможности машин, в которых оно применяется, особенно в классе строительно-дорожных машин. Быстрота реагирования на изменение нагрузки по величине позволяет эксплуатировать узлы машин в щадящем режиме, что повышает их долговечность. Автоматическое протекание процесса изменения скорости улучшения условия управления машиной. Простота конструкции существенно снижает ее себестоимость. Эффективность предлагаемого конструктивного решения оценена по реализованному проекту коробки переключения скоростей автогрейдера, выпускаемого Орловским заводом строительных и дорожных машин. Применение предлагаемой конструкции позволяет снизить затраты на изготовление на 50% , повысить производительность машины на 20% (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 932023, кл. F 16 H 29/04, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР N 1469232, кл. F 16 H 29/04, 1987.

Формула изобретения

ИМПУЛЬСНЫЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ВАРИАТОР, содержащий корпус, установленные в нем ведущий вал, кинематически связанные с ним по крайней мере два промежуточных вала, механизмы свободного хода по числу промежуточных валов, кинематически связанный с промежуточными валами ведомый вал и преобразующий механизм, отличающийся тем, что в корпусе выполнены две пары линейных направляющих, кинематическая связь между ведущим валом и промежуточными валами выполнена в виде трех шестерен, одна из которых установлена на ведущем валу, а две другие - на одних концах соответствующих промежуточных валов, преобразующий механизм выполнен в виде двух втулок, установленных с возможностью качания на других концах соответствующих промежуточных валов посредством пальцев, двух обойм, коаксиально закрепленных посредством подшипников на наружных поверхностях соответствующих втулок, и двух кареток, также коаксиально закрепленных посредством подшипников на наружных поверхностях соответствующих втулок и предназначенных для взаимодействия с соответствующими линейными направляющими корпуса, вариатор снабжен двумя стаканми, установленными в корпусе с возможностью осевого перемещения, двумя кулачковыми механизмами, толкатели которых предназначены для взаимодействия с доньями соответствующих стаканов, двумя упругими элементами, одни концы которых связаны с донными торцами соответствующих стаканов, а другие - с соответствующими каретками преобразующего механизма, дополнительным ведомым валом, установленным соосно с основным и кинематически связанным с одним из промежуточных валов, валом, установленным параллельно ведомым валам, четырьмя шестернями, две из которых установлены на обращенных в противоположные стороны концах соответствующих ведомых валов, а две другие - на концах вала и предназначены для взаимодействия с соответствующими шестернями ведомых валов, механизмы свободного хода установлены на обращенных один к другому концах соответствующих ведомых валов, кинематическая связь между ведомыми и промежуточными валами выполнена в виде двух водил, которые жестко связаны с ведущими обоймами соответствующих механизмов свободного хода и шарнирно связаны с соответствующими обоймами преобразующего механизма, а пальцы промежуточных валов расположены под прямым углом один к другому.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

Импульсный вариатор

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин и механизмов в качестве регулируемой бесступенчатой передачи. Импульсный вариатор содержит генератор механических колебаний, регулирующий механизм и выпрямляющий механизм. Выпрямляющий механизм дополнительно содержит суммирующие и дифференциальные механизмы с тормозами на ведомых валах, устройство включения-выключения управляемых тормозов. Генератор вырабатывает колебательное движение ведомых звеньев с трапецеидальным законом изменения их скорости и фазами, последовательно смещенными друг относительно друга на четверть периода, а работа тормозов синхронизирована с работой генератора. Изобретение позволяет увеличить передаваемую мощность и повысить надежность работы вариатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин и механизмов в качестве регулируемой бесступенчатой передачи.

Импульсные регулируемые передачи (вариаторы) включают в свой состав следующие функционально связанные механизмы: генератор механических колебаний, регулирующий механизм и механизмы свободного хода (выпрямители механических колебаний). Вариаторы позволяют получать широкий диапазон регулирования скорости, однако имеют и существенные недостатки.

Во-первых, для них характерен большой коэффициент неравномерности хода выходного вала, что является негативным фактором за исключением специальных случаев. Для улучшения равномерности разработаны конструкции генераторов колебаний, которые обеспечивают в период рабочего хода приблизительно постоянную скорость движения ведомого звена, т.е. имеющих постоянное передаточное число на некотором угле поворота ведущего вала. Среди таких механизмов известны: механизм R-V-R (А.А.Благонравов. «Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа». - М., Машиностроение, 1977, с.108, рис.57), кулисные (А.А.Благонравов. «Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа». М., Машиностроение, 1977, с.108, рис.58), (А.с. 1260620 СССР, МКИ F16H 29/00), кулачковые (В.Ф.Мальцев. «Механические импульсные передачи». М., Машиностроение, 1978 с.27, рис.23), (А.с. 1321971 СССР, МКИ F16H 29/00), (А.с. 712572 СССР, МКИ F16H 29/00). Как разновидность кулачковых для улучшения равномерности вращения выходного вала разработаны генераторы с некруглыми зубчатыми колесами (А.с. 1414990 СССР, МКИ F16H 29/04), основанные на том же принципе - обеспечения приблизительно постоянной скорости в период рабочего хода выпрямителя (механизма свободного хода).

Другой путь снижения неравномерности движения ведомого вала заключается в установке на главных валах вариатора упругих звеньев (А.А.Благонравов. «Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа». М., Машиностроение, 1977), (А.с. 1425394 СССР, МКИ F16H 29/00).

Однако все упомянутые устройства обеспечивают равномерность движения лишь в определенной мере, оставляя ее зависимой от передаточного числа, а также от внешних условий работы бесступенчатой передачи.

Во-вторых, неуправляемый процесс включения и выключения механизмов свободного хода происходит под нагрузкой при относительном скольжении ведущих и ведомых звеньев, что ведет к быстрому выходу из строя этих деталей. Предлагаемые решения этого вопроса сводятся к конструктивным изменениям механизмов свободного хода с целью снижения давлений между трущимися поверхностями или снижения относительной скорости скольжения трущихся поверхностей (А.А.Благонравов. «Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа». - М., Машиностроение, 1977), (В.Ф.Мальцев. «Механические импульсные передачи». - М., Машиностроение, 1978), (А.И.Леонов. «Микрохраповые механизмы свободного хода». - М., Машиностроение, 1982). Но все конструкции выпрямителей не устраняют органически присущие им отмеченные выше недостатки.

В-третьих, вариаторы с механизмами свободного хода без принятия специальных мер могут передавать мощность только в одном направлении от двигателя к выходному валу, поэтому является затруднительным изменение направления передачи мощности в том случае, когда ведомый вал в процессе работы становится ведущим. Механическая импульсная передача (А.с. 712572 СССР, МКИ F16H 29/02) позволяет осуществлять реверсирование выходного вала, однако не устраняет другие недостатки вариаторов, отмеченные выше.

В-четвертых, во всех известных конструкциях вариаторов (в силу их принципа работы и компоновки) к механизмам свободного хода предъявляются очень высокие требования по массе и габаритам (удельной передаваемой мощности), что не позволяет создать работоспособный вариатор сколько-нибудь значительной мощности.

Наиболее близкой по конструктивным признакам к предлагаемой конструкции вариатора является импульсный вариатор (патент RU 2297565 от 4.10.2005), содержащий генератор механических колебаний, регулирующий механизм и выпрямитель, а также управляемые муфты, ведущие звенья которых связаны с ведомыми звеньями генератора, устройство включения-выключения управляемых муфт и механизм, суммирующий колебания скорости. При этом генератор вырабатывает колебательное движение ведомых звеньев с трапецеидальным законом изменения их скорости и фазами, последовательно смещенными друг относительно друга на четверть периода, а работа муфт синхронизирована с работой генератора. Такая конструкция позволяет принципиально преодолеть первые три недостатка импульсных вариаторов, но условия компоновки муфт лимитируют передаваемую мощность.

Для увеличения передаваемой мощности и повышения надежности работы (при сохранении всех отмеченных положительных качеств прототипа) импульсный вариатор, содержащий генератор механических колебаний, который вырабатывает две серии колебательных движений ведомых звеньев с трапецеидальным законом изменения скоростей и с фазами, смещенными друг относительно друга на четверть периода, регулирующий механизм и выпрямитель механических колебаний с суммирующим механизмом с двумя входными валами, дополнительно содержит в выпрямляющем механизме между каждым входным валом суммирующего механизма и выходным звеном генератора механических колебаний последовательно установленные суммирующий механизм и дифференциальный механизм.

Сумма таких однонаправленных колебаний является постоянной по величине (для установленного передаточного числа) и равной амплитудному значению колебаний. Для того чтобы получить однонаправленные колебания скорости, а затем суммировать их, каждый дифференциальный механизм содержит на каждом выходном валу управляемый тормоз. Управляемые тормоза включаются и выключаются синхронно в соответствии с фазами работы генератора с помощью устройства управления тормозами, работа которого синхронизирована с работой генератора механических колебаний.

Переключение тормозов происходит во время выстоя при нулевой скорости подвижных звеньев. Длительность периода переключения тормозов зависит от их свойств, которые известны, и должна быть учтена заранее при проектировании. В связи с этим буксование в тормозах отсутствует.

В период переключения тормозов обеспечивается постоянная связь (без разрыва кинематической цепи) ведомых и ведущих звеньев вариатора. Это позволяет вариатору передавать мощность в обоих направлениях.

Условия компоновки и работы управляемых тормозов в вариаторе гораздо менее жесткие, чем у управляемых муфт, и поэтому передаваемая вариатором мощность может быть значительной. Система управления тормозами может быть проще, чем муфтами, т.к. осуществляется на стационарно неподвижных звеньях.

На фиг.1 показана схема импульсного вариатора.

На фиг.2 приведены графики изменения скоростей на валах выпрямляющего механизма.

Импульсный вариатор состоит из входного звена - кулачка 1, двуплечих толкателей 2 и 2', причем длина одного плеча толкателя, сопряженного с кулисой 3 (3'), может изменяться при помощи специального механизма (В.Ф.Мальцев «Механические импульсные передачи» М., Машиностроение, 1978) не показанного на схеме. Кулиса 3 (3') жестко соединена с зубчатой рейкой 4 (4'), совершающей возвратно-поступательное движение. В зацеплении с рейкой находится зубчатое колесо, образующее звено 5 (5') с водилом дифференциального механизма. Звено 5 (5') образует вращательную кинематическую пару с блоком сдвоенных сателлитов 6 (6'). Эти сателлиты образуют зацепление с центральными колесами 7 (7') и 8 (8') дифференциального механизма. На одном валу с зубчатым колесом 7 (7') жестко установлено центральное колесо 9 (9') суммирующего механизма и тормоз 15 (15'), а на одном валу с зубчатым колесом 8 (8') жестко установлено центральное колесо 10 (10') суммирующего механизма и тормоз 14 (14'). В зацепление с колесами 9 (9') и 10 (10') входит блок сателлитов 11 (11') суммирующего механизма. Этот блок сателлитов образует вращательную кинематическую пару с водилом 12 (12') суммирующего механизма. В свою очередь водило 12 (12') образует звено с центральным колесом 13 (13') симметричного суммирующего механизма. Водило 16 этого механизма является выходным звеном вариатора.

На фиг.2 изображены диаграммы скоростей звеньев 9, 10, 12 и 9', 10', 12' и водила суммирующего механизма 16 за один период движения вариатора. Сплошной горизонтальной линией изображена скорость движения водила 16 симметричного суммирующего механизма как сумма участков диаграмм, принадлежащих указанным выше звеньям. На фиг.2 цифрами от 1 до 8 обозначены характерные участки диаграмм, соответствующие фазам движения звеньев.

При вращении кулачка 1 движение от него передается толкателям 2 и 2', совершающим вращательно-колебательное движение. Толкатели расположены так, что фазы их колебаний смещены друг относительно друга на четверть периода. Толкатели сообщают возвратно-поступательное движение кулисам 3 и 3'. Причем амплитуда колебаний кулисы может изменяться за счет изменения длины плеча толкателя, сопряженного с кулисой. Вместе с кулисами перемещаются зубчатые рейки 4 и 4', сообщая движение звеньям 5 и 5'. Благодаря свойствам кулисного механизма при изменении длины плеча двуплечего толкателя изменяется амплитуда колебаний реек, но трапецеидальный вид колебаний их скоростей не изменяется. От звена 5 (5') через сателлиты 6 (6') дифференциального механизма движение передается либо колесу 7 (7'), либо 8 (8') в зависимости от того, какое из них свободно, а какое заторможено тормозом 15 (15') или 14 (14'). Скорости вращения колес 7 (7') и 8 (8') суммируются на водиле 12 (12') суммирующего механизма. При этом числа зубьев зубчатых колес дифференциального и суммирующего механизма подобраны так, что передаточные отношения в кинематических цепях звеньев 5-6-7-9-11-12 (5'-6'-7'-9'-11'-12') и 5-6-8-10-11-12 (5'-6'-8'-10'-11'-12') равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку. Поэтому звенья 12 и 12' вращаются в одном направлении, хотя звенья 5 и 5' совершают колебательное движение. За счет формы профиля кулачка диаграммы скоростей движения этих звеньев имеют трапецеидальный вид, указанный на фиг.2. В свою очередь скорости движения звеньев 12 и 12' суммируются симметричным суммирующим механизмом, и водило 16 движется равномерно с заданной наперед скоростью.

На первой фазе движения (фиг.2) зубчатое колесо 10 остановлено тормозом14, а колесо 10' остановлено тормозом 14'. При этом скорость колеса 9 изменяется от 0 до +ω, а скорость колеса 9' от +ω до 0. Скорости колес 9 и 10 складываются на выходном звене 12 суммирующего механизма, а скорости колес 9' и 10' складываются на выходном звене 12' суммирующего механизма. В свою очередь скорости звеньев 12 и 12' складываются симметричным суммирующим механизмом и его водило движется с постоянной скоростью +ω.

На второй фазе движения звено 9 движется с постоянной скоростью +ω. Звено 10 остановлено тормозом 14. Звенья 9' и 10' неподвижны вследствие выстоя звена 2'. В это время тормоз 14' выключается и звено 10' растормаживается, а тормоз 15' включается и звено 9' затормаживается. Сумма скоростей звеньев 9, 10, 9' и 10' равна +ω и равна скорости водила 16.

На третьей фазе движения скорость звена 9 изменяется линейно от +ω до 0. Звено 10 остановлено тормозом 14, а звено 9' остановлено тормозом 15'. Скорость звена 10' изменяется от 0 до +ω. Сумма скоростей звеньев 9, 10, 9' и 10' равна +ω и равна скорости выходного звена вариатора 16.

На четвертой фазе движения звено 10' движется с постоянной скоростью +ω. Звено 9' остановлено тормозом 15'. Звенья 9 и 10 неподвижны вследствие выстоя звена 2. В это время тормоз 14 выключается и звено 10 растормаживается, а тормоз 15 включается и звено 9 затормаживается. Сумма скоростей звеньев 9, 10, 9' и 10' равна +ω и равна скорости выходного звена вариатора 16.

Во второй половине движения периода на фазах 5, 6, 7 и 8 работа вариатора осуществляется аналогично описанной выше. Таким образом, скорость движения выходного звена вариатора - водила 16 в течение всего периода является постоянной, наперед заданной, равной +ω.

Переключение тормозов происходит синхронно с работой генератора в течение времени, которое заранее может быть определено при проектировании. Звенья тормозов на фазе переключения остаются неподвижными и потерь мощности на буксование нет. Механическая связь между звеньями вариатора постоянно сохраняется, поэтому вариатор позволяет передавать движение в обоих направлениях.

1. Импульсный вариатор, содержащий генератор механических колебаний, который вырабатывает две серии колебательных движений ведомых звеньев с трапецеидальным законом изменения скоростей и с фазами, смещенными относительно друг друга на четверть периода, регулирующий механизм и выпрямитель механических колебаний с суммирующим механизмом с двумя входными валами, отличающийся тем, что в выпрямляющем механизме между каждым входным валом суммирующего механизма и выходным звеном генератора механических колебаний установлены последовательно дополнительный суммирующий механизм и дифференциальный механизм.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на каждом выходном валу дифференциального механизма установлен управляемый тормоз, работа которого синхронизирована с работой генератора.

Импульсный вариатор

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к импульсным вариаторам. Импульсный вариатор содержит корпус, ведущий вал, ведомый вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой и подшипником, который установлен в промежуточном кольце. Промежуточное кольцо соединено осями с наружным кольцом, которое снабжено цапфами. Указанные оси расположены по отношению к цапфам под углом, равным двойному значению угла делительного конуса передаточных звеньев в виде конических шестерен, установленных посредством механизмов свободного хода на указанных цапфах. Конические шестерни входят в зацепление с коническим колесом, жестко соединенным с ведомым валом. При этом механизм изменения угла наклона шайбы снабжен двумя зубчатыми секторами, находящимися в зацеплении с двумя цилиндрическими шестернями. Кинематическая связь цилиндрических шестерен с внутренней обоймой подшипника механизма изменения угла наклона качающейся шайбы выполнена в виде зубчатых реек. Решение направлено на увеличение диапазона регулирования передаточного отношения, улучшение массогабаритных характеристик вариатора, уменьшение неравномерности вращения выходного вала. 4 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортных средствах и в приводах технологических машин.

Известен автоматический импульсный вариатор, содержащий корпус, соосные ведущий и ведомый валы, преобразующий механизм в виде наклонной шайбы с регулируемым углом наклона, механизм автоматического регулирования угла наклона шайбы, передаточные звенья с механизмами свободного хода (SU №1019152 A, МПК3 F16H 29/04, опубл. 23.05.1983, Бюл. №19).

Технический недостаток данного вариатора: недостаточно широкие эксплуатационно-технологические показатели вследствие повышенных габаритов, узкий диапазон регулирования.

Известен также импульсный вариатор, содержащий корпус, ведущий вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой с осью и подшипником, механизм изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья в виде конических шестерен с механизмами свободного хода и ведомый вал с коническим зубчатым колесом (RU №2258853, МПК7 F16H 29/04, опубл. 20.08.2005, Бюл. №23).

Технический недостаток известного импульсного вариатора: ограниченный диапазон регулирования передаточного отношения, повышенные динамические нагрузки на механизмы свободного хода, большая неравномерность вращения выходного вала.

Техническая задача - повышение эксплуатационно-технологических показателей за счет увеличения диапазона регулирования передаточного отношения, сокращение габаритов вариатора, снижение динамических нагрузок на механизмы свободного хода и уменьшение неравномерности вращения ведомого вала.

Согласно изобретению в импульсном вариаторе, содержащем корпус, ведущий вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой с осью и подшипником, посаженным в промежуточное кольцо, соединенное осями с наружным кольцом, имеющим цапфы, механизм изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья в виде конических шестерен с механизмами свободного хода и ведомый вал с коническим зубчатым колесом, при этом оси соединения наружного кольца с промежуточным кольцом расположены по отношению к осям цапф под углом, равным двойному значению угла делительного конуса конических шестерен, а механизм изменения угла наклона шайбы снабжен двумя параллельно расположенными с каждой стороны ведущего вала зубчатыми секторами, жестко соединенными с внутренней втулкой качающейся шайбы и находящимися в зацеплении с двумя цилиндрическими шестернями, размещенными на одной оси, параллельной оси качания внутренней втулки, а кинематическая связь цилиндрических шестерен с внутренней обоймой подшипника механизма изменения угла наклона шайбы выполнена в виде зубчатых реек.

Решение технической задачи обусловлено расширением диапазона регулирования передаточного отношения за счет увеличения угла отклонения качающейся шайбы, который в конструкции реализуется через поворот зубчатых секторов, получающих перемещение через цилиндрические шестерни от зубчатых реек, соединенных с внутренней обоймой подшипника механизма изменения угла наклона шайбы, в которой мгновенная ось поворота промежуточного кольца совпадает с образующей делительного конуса конических шестерен. Последнее обеспечивает компактность вариатора, благоприятные условия заклинивания механизмов свободного хода, что приводит к уменьшению динамических нагрузок и снижает неравномерность вращения выходного вала.

На чертежах, на фиг.1 изображен импульсный вариатор, вид сбоку, в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.3.

Импульсный вариатор содержит корпус 1, в котором на подшипниках смонтирован ведущий вал 2 с установленной на нем посредством оси 3 качающейся шайбой 4. В ее состав входят: внутренняя втулка 5, на которой посажен подшипник 6, промежуточное кольцо 7 и связанное с ним осями 8 наружное кольцо 9, которое снабжено цапфами. На цапфах установлены, посредством механизмов свободного хода 10, передаточные звенья в виде конических шестерен 11 и 12, находящиеся в зацеплении с коническим зубчатым колесом 13, жестко соединенным с ведомым валом 14, который установлен соосно ведущему валу 2. Оси 8 расположены под углом α к цапфам, равным двойному значению угла δ делительного конуса конических шестерен 11 и 12.

На ведущем валу 2 с возможностью осевого перемещения посажен механизм 15 изменения угла наклона шайбы 4, который через внутреннюю обойму подшипника и зубчатые рейки 16 кинематически взаимодействует с цилиндрическими шестернями 17, расположенными на одной оси 18 по разные стороны ведущего вала 2. Ось 18 параллельна оси 3 внутренней втулки 5 качающейся шайбы 4 и расположена перпендикулярно оси ведущего вала 2. Каждая цилиндрическая шестерня 17 входит в зацепление с зубчатым сектором 19, жестко соединенным с внутренней втулкой 5 качающейся шайбы 4.

Импульсный вариатор работает следующим образом.

При вращении ведущего вала 2, отклоненная на угол θ на оси 3, внутренняя втулка 5 качающейся шайбы 4 совершает сложное колебательное движение, вращательная составляющая которого отсекается подшипником 6, а качательная составляющая передается через промежуточное кольцо 7, оси 8 и наружное кольцо 9 на цапфы. Далее механизмы свободного хода 10 выпрямляют движение и посредством передаточных звеньев в виде конических шестерен 11 и 12 с углом δ образующей делительного конуса передают однонаправленный вращающий момент через коническое зубчатое колесо 13 на ведомый вал 14.

Таким образом, за один оборот ведущего вала 2 на ведомый вал 14 передается два однонаправленных импульса движения, причем их величина зависит от угла θ наклона внутренней втулки 5 качающейся шайбы 4, а также от угла α расположения осей 8 по отношению к цапфам наружного кольца 9.

При α=2δ мгновенная ось поворота промежуточного кольца 7 совпадает с образующей делительного конуса конических шестерен 11 и 12, что снижает динамические нагрузки и обеспечивает благоприятные условия заклинивания механизмов свободного хода 10, это способствует снижению неравномерности вращения ведомого вала 14.

Варьирование значением угла θ наклона внутренней втулки 5 приводит к изменению наклона качающейся шайбы 4, а следовательно, и передаточного отношения вариатора. Перемещая вдоль оси ведущего вала 2 механизм 15 изменения угла наклона качающейся шайбы 4, зубчатые рейки 16 приводят во вращение цилиндрические шестерни 17, которые поворачивают зубчатые секторы 19 и связанную с ними внутреннюю втулку 5 качающейся шайбы 4 относительно оси 3, что обеспечивает выбор необходимого скоростного режима. Максимальный угол θ ограничивается диаметром ступени ведущего вала 2 под установку качающейся шайбы 4 и размерами внутренней втулки 5. Значение угла θ=0 исключает колебательное движение качающейся шайбы 4, что обеспечивает полную остановку ведомого вала 14 при вращающемся ведущем вале 2.

Таким образом, в предлагаемом вариаторе простыми средствами достигается: увеличение диапазона регулирования передаточного отношения; сокращение габаритов вариатора; снижение динамических нагрузок на механизмы свободного хода 10 и уменьшение неравномерности вращения ведомого вала 14.

Импульсный вариатор, содержащий корпус, ведущий вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой с осью и подшипником, посаженным в промежуточное кольцо, соединенное осями с наружным кольцом, имеющим цапфы, механизм изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья в виде конических шестерен с механизмами свободного хода и ведомый вал с коническим зубчатым колесом, отличающийся тем, что оси соединения наружного кольца с промежуточным кольцом расположены по отношению к осям цапф под углом, равным двойному значению угла делительного конуса конических шестерен, при этом механизм изменения угла наклона шайбы снабжен двумя параллельно расположенными с каждой стороны ведущего вала зубчатыми секторами, жестко соединенными с внутренней втулкой качающейся шайбы и находящимися в зацеплении с двумя цилиндрическими шестернями, размещенными на одной оси, параллельной оси качания внутренней втулки, а кинематическая связь цилиндрических шестерен с внутренней обоймой подшипника механизма изменения угла наклона шайбы выполнена в виде зубчатых реек.

импульсный вариатор - патент РФ 2229643

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортных средствах, в приводах рабочих органов технологических машин. Импульсный вариатор содержит корпус 1, ведущий вал 2, качающуюся шайбу 4, два механизма 13 и 14 изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья с механизмами свободного хода и ведомый вал 23. Качающаяся шайба 4 снабжена втулками 5 и 6, осью 11, размещенной между втулкой 5 и подшипником 7 и установленной перпендикулярно оси 3. Дополнительный механизм 14 изменения угла наклона шайбы содержит поводок, концы которого соединены с торцом втулки 6 и с ведущим валом 2. При необходимости уменьшения передаточного отношения вторым механизмом 14 изменения угла наклона увеличивают амплитуду колебания шайбы 4. Технический результат - увеличение диапазона и тонкого бесступенчатого регулирования передаточного отношения, сокращение габаритов вариатора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортных средствах, в приводах рабочих органов технологических машин.Известен бесшатунный механизм с качающейся шайбой, снабженный закрепленным на шайбе параллельно опорному боковым пальцем, установленным с возможностью вращения и осевого перемещения кулисой, причем оси вращения кулис перпендикулярны штокам, а в кулисах выполнены цилиндрические отверстия, в которых размещены соответствующие пальцы, поршни со штоками, установленные с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндрах и посредством кулис и пальцев воздействующие на наклонную шайбу (RU № 2085792, МПК6 F 16 Н 23/04, 1997).Технический недостаток известного бесшатунного механизма с качающейся шайбой: повышенная сложность конструкции, невозможность регулирования угла наклона шайбы, большая неравномерность вращения выходного вала, ограниченные функциональные возможности.Известен также автоматический импульсный вариатор, содержащий корпус, ведущий вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой с осью и подшипником, механизм изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья с механизмами свободного хода и ведомый вал (SU № 1019152 А, МПК3 F 16 H 29/04, 1983).Технический недостаток данного вариатора: недостаточно широкие эксплуатационно-технологические показатели вследствие повышенных габаритов, ограниченного диапазона изменения углов наклона шайбы и грубого регулирования передаточного отношения.Техническая задача - повышение эксплуатационно-технологических показателей за счет увеличения диапазона и тонкого бесступенчатого регулирования передаточного отношения, сокращения габаритов вариатора.Согласно изобретению качающаяся шайба снабжена дополнительной втулкой с осью, размещенной между внутренней втулкой и подшипником, ось дополнительной втулки установлена перпендикулярно оси внутренней втулки, при этом вариатор снабжен дополнительным механизмом изменения угла наклона шайбы, выполненным в виде поводка, концы которого соединены с торцом указанной дополнительной втулки и с ведущим валом.Наряду с этим механизмы изменения угла наклона шайбы размещены по разные стороны качающейся шайбы и каждый из них снабжен размещенным на ведущем валу шлицевым ползуном, обоймой с управляющим рычагом и радиально-упорным подшипником, посредством которого обойма смонтирована на ползуне, при этом управляющий рычаг выведен за пределы корпуса; величина смещения ползунов и длина поводков выполнены из возможности одновременного и независимого изменения угла наклона внутренней и дополнительной втулок качающейся шайбы на углы от 0 до 30.На фиг.1 изображен импульсный вариатор, вид сбоку, в разрезе; на фиг.2 - вариатор, вид в плане, в разрезе, фрагмент; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1.Импульсный вариатор содержит корпус 1, в котором на подшипниках смонтирован ведущий вал 2, на котором посредством оси 3 установлена качающаяся шайба 4. Последняя включает внутреннюю втулку 5, дополнительную втулку 6, на которой посажен подшипник 7, промежуточное кольцо 8 и связанное с ним осями 9 наружное кольцо 10. Внутренняя втулка 5 соединена осью 11, перпендикулярной оси 3, с дополнительной втулкой 6. По разные стороны шайбы 4 на ведущем валу 2 на шлицевых участках 12 подвижно установлены механизмы 13 и 14 изменения угла наклона шайбы. Последние снабжены поводками 15 и 16 различной длины, шарнирно связанными с внутренней 5 и дополнительной 6 втулками соответственно. Длина поводков и расположение их на механизмах 13 и 14, на дополнительной 6 и внутренней 5 втулках выбраны из возможности отклонения внутренней и дополнительной втулок во взаимно перпендикулярных плоскостях.Наружное кольцо 10 снабжено опорами 17, которые смонтированы в корпусе 1 на подшипниках. Продолжением опор 17 являются выведенные за пределы корпуса цапфы, на которых посредством механизмов свободного хода 18 посажены конические шестерни 19 и 20. Последние находятся в зацеплении с коническим колесом 21, скрепленным с фланцем 22; в свою очередь фланец жестко соединен с ведомым (выходным) валом 23, который расположен соосно ведущему валу 2. Механизмы 13 и 14 изменения угла наклона качающейся шайбы 4 состоят из шлицевых ползунов 24 и 25, на которых посредством радиально-упорных подшипников 26, 27 смонтированы обоймы 28 и 29 с управляющими рычагами 30 и 31, выведенными за пределы корпуса 1.Импульсный вариатор работает следующим образом.В нейтральном положении ползун 24 с обоймой 28 и управляющим рычагом 30 механизма 13 изменения угла наклона шайбы - ее внутренней втулки 5 находится в крайнем левом положении, а ползун 25 с обоймой 29 и управляющим рычагом 31 другого механизма 14 изменения угла наклона шайбы - дополнительной втулки 6 находится в крайнем правом положении (фиг.1, 2). В этом случае наклонная шайба 4 располагается перпендикулярно геометрической оси ведущего вала 2 - угол наклона шайбы 0=0. При вращении ведущего вала шайба не совершает качательных движений, вследствие чего опоры 17 с цапфами наружного кольца 10 шайбы, шестерни 19, 20 и зубчатое коническое колесо 21 с фланцем 22 и ведомым валом 23 остаются неподвижными.Для осуществления начала движения необходимо рычагом управления 30 плавно переместить механизм 13 изменения угла наклона шайбы - внутренней втулки 5 вправо. При этом наклонная шайба начнет совершать качательные движения и крутящий момент через цапфы 17, механизмы свободного хода 18 и шестерни 19 и 20, сглаживаясь инерционными силами вращающихся масс, передается на коническое колесо 21 и через фланец 22 на выходной вал 23. Установкой двух механизмов 18 свободного хода, преобразующих колебательное движение наклонной шайбы 4 во вращательное движение конических шестерен 19 и 20, достигается непрерывность движения выходного вала 23 и уменьшение неравномерности его движения за счет сообщения коническому колесу 21 последовательных импульсов в одном направлении. Перемещение рычага управления 30 вправо осуществляется до достижения требуемого передаточного отношения. Если механизм 13 изменения угла наклона шайбы - внутренней 5 втулки перемещен в крайнее правое положение (угол наклона внутренней втулки максимальный), а требуемое передаточное отношение не достигнуто, тогда рычагом управления 31 механизма 14 следует, плавно перемещая влево, изменить угол наклона дополнительной втулки. При этом амплитуда качательного движения шайбы увеличится по определенной зависимости, а следовательно, уменьшится передаточное отношение вариатора.Возможно изменение вначале угла наклона дополнительной 6 втулки, а затем внутренней 5, а также одновременное.Удобство управления заключается в следующем: при выходе вариатора на основной рабочий режим (один из механизмов в промежуточном положении, а другой в начальном), т.е. при достижении требуемого передаточного отношения, появляется необходимость (снижение нагрузки на ведомом валу) уменьшить передаточное отношение на небольшой промежуток времени, тогда вторым механизмом изменения угла наклона увеличиваем амплитуду колебания шайбы (при этом настройка основного рабочего режима сохраняется). При необходимости вернуть вариатор в основной рабочий режим второй механизм изменения угла наклона возвращается в исходное положение.Таким образом, в предлагаемом вариаторе простыми средствами достигается: бесступенчатое регулирование угловой скорости ведущего вала, включая полную остановку; широкий диапазон регулирования с варьированием углов наклона качающейся шайбы при включенном приводном двигателе и вращающемся ведущем вале 2; простота и компактность конструкции; снижение габаритов; относительно равномерное вращение ведомого вала 23 из-за наличия двух механизмов свободного хода 18, включающихся поочередно. В связи с этим обеспечивается повышение стабильности и надежности работы вариатора, удобство управления.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Импульсный вариатор, содержащий корпус, ведущий вал, качающуюся шайбу, снабженную внутренней втулкой с осью и подшипником, механизм изменения угла наклона шайбы, передаточные звенья с механизмами свободного хода и ведомый вал, отличающийся тем, что качающаяся шайба снабжена дополнительной втулкой с осью, размещенной между внутренней втулкой и подшипником, ось дополнительной втулки установлена перпендикулярно оси внутренней втулки, при этом вариатор снабжен дополнительным механизмом изменения угла наклона шайбы, выполненным в виде поводка, концы которого соединены с торцом указанной дополнительной втулки и с ведущим валом.2. Вариатор по п.1, отличающийся тем, что механизмы изменения угла наклона шайбы размещены по разные стороны качающейся шайбы и каждый из них снабжен размещенным на ведущем валу шлицевым ползуном, обоймой с управляющим рычагом и радиально-упорным подшипником, посредством которого обойма смонтирована на ползуне, при этом управляющий рычаг выведен за пределы корпуса.3. Вариатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что величина смещения ползунов и длина поводков выполнена из возможности одновременного и независимого изменения угла наклона внутренней и дополнительной втулок качающейся шайбы на углы от 0 до 30.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о