АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИНЕРЦИОННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА Российский патент 1995 года по МПК F16H33/14 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве автоматического бесступенчатого привода в различных грузоподъемных механизмах и машинах, в частности, в приводах шпилей, брашпилей, лебедок и других.

Известны автоматические инерционные трансформаторы вращающего момента (ИТВМ), обеспечивающие автоматическое бесступенчатое трансформирование вращающего момента двигателя при соосном расположении ведущего и ведомого валов. Недостатком такого трансформатора является то, что не обеспечивается передача момента на валы, расположенные под углом 90^о [1]
Известны автоматические инерционные трансформаторы вращающего момента, обеспечивающие автоматическое бесступенчатое изменение вращающего момента под углом 90^о при пересекающихся осях промежуточного и ведомого валов.

Недостатком таких трансформаторов является то, что в конструкции механизма необходима коническая передача, что усложняет конструкцию, увеличивает ее габариты и вес [2]
Наиболее близким к изобретению является автоматический инерционный планетарный вариатор, содержащий ведущий и ведомый валы, сателлит с неуравновешенными грузами, центральное зубчатое колесо соединенное с промежуточным валом посредством червячной пары, упругого элемента и конической и цилиндрической зубчатых пар [3]
Недостатком известного вариатора являются сложность конструкции, невозможность передачи вращающего момента под углом 90^о и реверсирование вращения ведомого вала без дополнительных устройств.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей передачи и упрощение ее конструкции.

Для этого в автоматическом инерционном трансформаторе вращающего момента, содержащем размещенную в корпусе планетарную передачу в виде ведущего звена, соединенного с ведущим валом, сателлитов с неуравновешенными грузами, центрального зубчатого колеса, соединенного с промежуточным валом, последний соединен с находящимися в одновременном зацеплении с одним червячным колесом двумя червяками, причем с одним из них через реверсивную зубчатую передачу и упругий элемент.

Кроме того, он снабжен дополнительной реверсирующей зубчатой передачей и дополнительным упругим элементом, направление закручивания которого противоположно основному упругому элементу.

На фиг.1 изображена кинематическая схема трансформатора момента; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 схема сил; на фиг.4 графики характеристик μ_u и ω_i.

Автоматический инерционный трансформатор вращающего момента (ИТВМ) состоит из ведущего вала 1, связанного с приводным двигателем (на чертеже не показан), водила 2, неуравновешенных сателлитов 3, солнечного колеса 4, зубчатой передачи 5 прямого хода, устройства включения прямого хода 6 (например, зубчатая муфта), червяка 7 передачи прямого импульса, устройства 8 включения обратного хода, зубчатой передачи 9 обратного хода, червячного колеса 10, пружин кручения противоположно направленного действия червяка 1 обратного импульса, ведомого вала 14 и корпуса 15.

ИТВМ работает следующим образом. При вращении ведущего вала 1 водило 2 заставляет вращаться неуравновешенные сателлиты 3. Сателлиты 3 обкатываются по солнечному колесу 4 и вследствие наличия неуравновешенной массы создают на нем знакопеременный момент М_u P_цh_i (фиг.3). Когда центр масс груза находится на вертикальной линии, плечо действия центробежных сил инерции равно нулю, следовательно, равен нулю и момент сил инерции. Когда центр масс находится на горизонтальной линии в правой полуплоскости, плечо имеет максимальное значение, максимальным будет и инерционный момент на солнечном колесе, создаваемый силой Р (фиг.3) по часовой стрелке, в левой полуплоскости инерционный момент, направленный против часовой стрелки (сила Р', фиг.3). Положительный импульс момента, направленный в сторону вращения вала приводного двигателя, воспринимается червяком 7 и передается червячному колесу 10. Одновременно положительный импульс момента зубчатой передачей 5 через устройство 6 включения и пружину 12 передается червяку 13, последний также вращает червячное колесо 10 и ведомый вал 14. Таким образом, импульс инерционного момента передается ведомому валу 14 двумя потоками через червяки 7 и 13, что снижает нагрузки в зацеплениях, червяки-червячное колесо и позволяет рационально выполнить конструкцию червячных механизмов.

С началом действия отрицательного импульса момента солнечное колесо 4, зубчатая передача 5, червяк 7 силами инерции неуравновешенных сателлитов тормозятся до полной остановки, чему способствуют также силы сопротивления на ведомом валу (фиг.4б). Далее червяк 7 пытается вращать червячное колесо 10 в обратную сторону. Однако, оно остается неподвижным, поскольку пружина 12 не передает вращение в обратную сторону червяку 13, который в силу своих свойств удерживает червячное колесо 10 неподвижным.

С началом действия положительного импульса момента цикл повторяется. Ведомый вал 14 движется циклически (фиг.4б), постепенно поднимая или подтягивая груз. Червячное колесо 10 и червяк 13 удерживает груз от смещения в период действия отрицательного импульса инерционного момента.

Для вращения ведомого вала 14 в обратную сторону (например, опускания груза) устройство 6 включения выключается, а устройство 8 включается. Рабочий процесс протекает аналогичным образом, только вращение осуществляется от действия отрицательного импульса момента посредством зубчатой передачи 9, пружины 11 и червяков 7 и 13.

За счет выбора параметров импульсного механизма ИТВМ обеспечивает заданную силу тяги и одновременно предохраняет привод от перегрузок. В случае превышения силы сопротивления на валу 14 расчетной величины солнечное колесо 4 перестает вращаться. Сателлиты 3 будут обкатываться по неподвижному солнечному колесу 4, продолжая создавать на нем максимальные импульсы инерционного момента. При этом нагрузки в системе останутся на уровне расчетных величин.

Таким образом, привод обеспечивает бесступенчатое автоматическое изменение вращающего момента и угловой скорости ведомого вала при постоянной скорости вращения ведущего вала в зависимости от сопротивления на ведомом валу. Одновременно обеспечивается защита двигателя от перегрузок при любом внешнем сопротивлении на ведомом валу. Обеспечивается также автоматическое стопорение ведомого вала в случаях внезапной остановки приводного двигателя. Запуск приводного двигателя происходит в режиме холостого хода, вследствие отсутствия жесткой кинематической связи между ведущими и ведомыми элементами ИТВМ.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: трансформатор вращающего момента содержит планетарную передачу имеющую сателлиты с неуравновешенными грузами, промежуточный вал, два червяка, одно червячное колесо, две реверсирующие зубчатые передачи, два упругих элемента со взаимно противоположным направлением закручивания. Промежуточный вал соединен с находящимися в одновременном зацеплении с червячным колесом двумя червяками. С одним из червяков промежуточный вал соединен через реверсирующую зубчатую передачу и упругий элемент. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИНЕРЦИОННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА, содержащий размещенную в корпусе планетарную передачу в виде ведущего звена, соединенного с ведущим валом, сателлитов с неуравновешенными грузами, центрального зубчатого колеса, соединенного с промежуточным валом, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции передачи, промежуточный вал соединен с находящимися в одновременном зацеплении с одним червячным колесом двумя червяками, причем с одним из них через реверсирующую зубчатую передачу и упругий элемент. 2. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными реверсирующей зубчатой передачей и упругим элементом, направление закручивания которого противоположно основному упругому элементу.