Устройство для пуска нагруженного механизма Российский патент 2023 года по МПК F16H37/08 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для пуска тяжелых загруженных машин, например конвейера, горных машин или пуска газоперекачивающих агрегатов. Примером такого механизма могут быть тяговые двигатели на транспорте, пусковые устройства для насосов, вентиляторов, центрифуг и других механизмов.

Известны различные пути согласования передачи энергии вращения при передаче движения от двигателя к исполнительному механизму. Наиболее распространенным способом является зубчатый редуктор и фрикционные муфты. Эти механизмы описаны, например, в Артоболевский И.И. «Механизмы в современной технике». Том 4 «Зубчатые механизмы» и Том 5 «Фрикционные механизмы». Москва. Наука 1980 г. Недостатком зубчатых редукторов является то, что при их использовании передаточное отношение трансмиссии постоянно, двигатель в большинстве случаев не работает на оптимальном режиме, при этом ухудшается экономичность, увеличиваются нагрузки на двигатель и элементы трансмиссии. Внесение в конструкцию технологически сложных устройств, например, гидромуфт, приводят к удорожанию конструкции и к уменьшению степени надежности. Недостатком известного решения описанного в пат. RU №2726215 является то, что для пуска необходимо преодолевать силу трения в силовой муфте скольжения от старта до достижения максимальных оборотов. Распространенные в промышленности пусковые устройства, частотные регуляторы, управляющие частотой вращения электродвигателя, позволяют регулировать обороты и производить старт, но имеют некоторые недостатки, например при снижении частоты питания необходимо пропорционально уменьшать напряжение, иначе значительно увеличатся намагничивающий ток и потери возрастают. Кроме того, электронные пусковые устройства для высоковольтных электромоторов очень дорогие, и нет надежной элементной базы для их производства. Работа частотных преобразователей описана, например, в: «Режим работы асинхронных и синхронных электродвигателей» И.А. Сыромятников. Госэнергоиздат, 1963.

Поставленная цель достигается тем, что вал привода соединен с силовой муфтой скольжения и входом асимметричного планетарного дифференциала, установленного на валу двигателя и имеющего возможность вращаться вокруг вала и имеющего два выхода, один из которых, передающий больший крутящий момент, соединен с ведомым валом, а второй соединен с ответной частью силовой муфты скольжения и сцепной управляемой муфтой или обгонной муфтой, соединяющий его с корпусом. Во время старта силовая муфта скольжения рассоединена, а сцепная управляемая муфта или обгонная муфта соединяет второй выход с корпусом. Второй выход стремится вращаться в сторону обратную вращения вала, но это невозможно, потому, что он соединен муфтой с корпусом. В случае, когда используется не сцепная, а обгонная муфта, ответная часть которой соединена с корпусом, это также невозможно. Поэтому второй выход зафиксирован и дифференциал работает как редуктор с большим передаточным отношением. Выход, который соединен с ведомым валом разгоняет его до скорости определенной передаточным отношением редуктора. После этого управляемая сцепная муфта отключает второй выход от корпуса и включается силовая муфта скольжения и оба выхода дифференциала вращают ведомый вал в одну сторону, один выход через шестерни, а второй с проскальзыванием в силовой муфте заставляет вращаться весь дифференциальный механизм вокруг вала привода, разгоняя ведомый вал. Весь механизм вращается вокруг оси и разгоняется до скорости вращения вала привода. Так как проскальзывание в силовой муфте скольжения уменьшается, доля вращения через шестерни дифференциала уменьшается и крутящий момент на ведомом валу уменьшается и, когда силовая муфта скольжения замыкается, крутящий момент и обороты ведомого вала равны оборотам вала привода. Когда вместо сцепной муфты стоит обгонная, она также не позволяет второму выходу вращаться в обратную сторону, а после включения силовой муфты скольжения, освобождает второй выход от корпуса и оба выхода вращаются в одну сторону, разгоняя ведомый вал. Через силовую муфту скольжения проходит только часть энергии вращения, а часть энергии будет проходить через зубчатые шестерни планетарного механизма. После разгона механизм вращается с валом привода и ведомым валом как одно целое.

Изобретение поясняется чертежом. На Рис. 1 для примера показан механизм прямого пуска с фрикционной муфтой. Вал привода 1 соединен с входом дифференциала, центральным колесом 4, с фрикционной муфтой 2, ответная часть которой соединена со вторым выходом дифференциала, венцом 5, и с обгонной муфтой 3, ответная часть которой соединена с корпусом. Сателлиты 6, установленные на водиле 7 соединены с ведомым валом 8. На ведомый вал во время пуска, когда фрикционная муфта не включена, передается вращение с повышенным крутящим моментом и передаточным отношением. А второй выход дифференциала, венец 5 с диском фрикционной муфты 2, при проскальзывании стремится вращаться в обратную сторону, но это невозможно, потому что этому препятствует обгонная муфта 3. После разгона вала привода включается фрикционная муфта, и обгонная муфта отключает второй выход дифференциала от корпуса. При соединении дисков муфты второй выход увлекается вместе со всем механизмом в сторону вращения вала привода и ведомого вала, при этом частично блокирует дифференциал, понижая передаточное отношение от вала привода на ведомый вал. Чем меньше проскальзывание, тем меньше передаточное отношение на ведомый вал. При проскальзывании во фрикционной муфте часть энергии идет через элементы дифференциала, и только часть через фрикционную муфту. После разгона весь механизм вращается вместе с валом привода и ведомым валом.

Изобретение относится к машиностроению. Устройство для пуска нагруженного механизма включает асимметричный планетарный дифференциал, установленный на валу привода и имеющий возможность вращаться вокруг него, вход которого соединен с валом привода, один выход его соединен с ведомым валом, а второй выход со сцепной управляемой муфтой или с обгонной муфтой, ответная часть которой соединяется с корпусом, и с силовой муфтой скольжения, ответная часть которой соединена с валом привода. В процессе пуска, когда силовая муфта скольжения не включена, дифференциал работает как редуктор, потому что сцепная или обгонная муфта не допускает вращения второго выхода дифференциала в обратную сторону, а после разгона вала привода муфта отключается и включается силовая муфта скольжения и при проскальзывании в муфте происходит дальнейший разгон ведомого вала, при этом на ведомый вал передается часть энергии вращения через шестерни дифференциала, а часть через общее вращение вала привода с дифференциалом и муфтой, что приводит при проскальзывании в муфте к частичному блокированию дифференциала, а после разгона весь механизм вращается с валом привода как единое целое. Обеспечивается расширение арсенала технических средств. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для пуска нагруженного механизма, отличающееся тем, что включает асимметричный планетарный дифференциал, установленный на валу привода и имеющий возможность вращаться вокруг него, вход которого соединен с валом привода, один выход его соединен с ведомым валом, а второй выход со сцепной управляемой муфтой или с обгонной муфтой, ответная часть которой соединена с корпусом, и с силовой муфтой скольжения, ответная часть которой соединена с валом привода, дифференциал выполнен с возможностью работать в качестве редуктора в процессе пуска, когда силовая муфта скольжения не включена, силовая муфта скольжения выполнена с возможностью включения после разгона вала привода, а также функцией дальнейшего разгона ведомого вала при проскальзывании в муфте, при этом на ведомый вал передается часть энергии вращения через шестерни дифференциала, а часть через общее вращение вала привода с дифференциалом и муфтой, дифференциал выполнен с возможностью частичного блокирования при проскальзывании в муфте, весь механизм выполнен с возможностью вращения с валом привода как единое целое после разгона.

2. Устройство для пуска нагруженного механизма по п. 1, отличающееся тем, что сцепная управляемая муфта или обгонная муфта, ответная часть которой соединена с корпусом, выполнена с возможностью не допускать вращения второго выхода в обратную сторону при пуске и дифференциал при этом выполняет функцию редуктора, также сцепная управляемая муфта или обгонная муфта выполнена с возможностью отсоединения второго выхода дифференциала от корпуса после разгона вала привода.