Способ управления под нагрузкой многоступенчатыми зубчатыми передачами Советский патент 1983 года по МПК F16H5/80 F16D29/00 

Н-понент

i-SpenA

Изобретение относится к машиностроению, в частности к приводам для станков, где переключение скоростей осуществляют с помощью управляемых фрикционных муфт.

Известен способ управления под нагрузкой многоступенчатыми передачами, заключающийся в том, что команды на управление муфтами .осуществляют неодновременноCl.

Недостатком известного способа является усложнение конструкции изза наличия устройств, определяющих, выдержку времени, обеспечивающих неодновременность команд.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ управления, под нагрузкой многоступечатыми передачами, содержащими ступени, связанные с ведомым элементом через управляемые фрикционные муфты работающие в масле, заключающийся в том, что переключение скоростей осуществляют путем подачи команд управления на отключаемую и включае мую муфты, производят одновременно с моментом переключения скоростейС

Недостатком его является низкая надежность передачи из-за больших потерь на трение фрикционных дисков . Цель изобретения - повышение надежности передачи путем снижения потерь на трение фрикционных дисков.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления под нагрузкой многоступенчатыми зубчатыми передачами, со- . держащими ступени, связанные с ведомым элементом через управляемые фрикционные муфты, работающие в масле, заключающемуся в том, что переключение скоростей осуществляют путем подачи команд, управления на отключаемую и включаемую муфты одновременно с переключением скоростей зубчатых передач, момент, развиваемый включаемой муфтой при скольжении фрикционных поверхностей увеличивают до момента, развиваемого муфтой при отсутствии скольжения.

На фиг. 1 приведены динамические характеристики муфт, переключаемых по одной команде управления; на фиг. 2 - характеристика переходного процесса по скорости ведомого элемента; на фиг. 3 - схема соединения двух электромагнитных муфт.

В приводе по предлагаемому способу переключения скоростей под нагрузкой выделяют выключаемую и включаемую муЛты, Характеристика нагрузки, возникающей при переключении скорости в выключаемой муфте, выделена на фиг. 1 сплошной линией. Она зависит от приведенного к муфте момента сопротивления Мс ведомого элемента, а на участке спада момента выключаемой муфты - от конструктивных особенностей муфты, определяющих развивае1иые ею моменты при скольжении в дисках при отсутствии скольжения в дисках М. . Характеристики моментов М и- М изображены пунктирными линиями.

Для включаемой муфты характеристика нагрузки определена способом управления и выделена в виде характеристик вращающего момента включаемой муфты передаваемого момента Мц,2.сплошной линией.Номинальные значения М и М обозначены пунктиром.В точках времени переходного процесса переключения муфт 1,2 и 3, характеризующих начало переключения рассинхронизацию выключаемой муфты и начало разгона ведомого элемента осуществляют по известным способам переключения скоростей. От точки 3 достижения включаемой муфтой номинального вращающего момента момент, развиваемый включаемой муфтой при скольжении в дисках после достижения им:Номинального значения М(, увеличивают и доводят до совпадения с номинальным значением момента, развиваемого этой муфтой без скольжения в дисках. Увеличение момента осуществляют, например,подачей в обмотку возбуждения электромагнитной муфты повышенного напряжения питания применением специальной обмотки возбуждения или увеличением рабочего давления для гидроуправляемой фрикционной муфты. Полученное значение вращающего момента поддерживают постоянным до окончания разгона ведомого элемента. Вращающий момент включаемой муфты конце процесса разгона резко увеличивается до м . Это явление обусловлено переходом в дисках муфты трения скольжения в тр.ение покоя. В точке достижения муфтой момента, развиваемого при трении покоя М/,, а ведомым элементом скорости верхней ступени Ш, муфту переводят в номинальный режим работы. В этот режим -включеннай муфта передает ведущему элементу момент сопротивления ведомого элемента MC .

Как видно иэ фиг. 2, при обычном способе переключения скоростей невозможно муфтами меньшего габарита переключить скорость при нагрузке ведомого элемента, равной MC , так как Mg,j М . Преимущество-прея- . лагаемого способа переключения скоростей под нагрузкой заключается в том, что за счет кратковременного увеличения момента, развиваемого включаемой муфтой при скольжении g дисках, можно уменьшить ее запас по моменту, развиваемому при скольжении в дисках и номинальном режим до расчетного или даже меньше. Пр этом уменьшается габарит муфты,вре мя отключения и остаточны вращающий момент муфты, являющийся причиной самопроизвольных перемещений ведомого элемента и тепловыделений в приводе. Уменьшение габарита муф позволяет уменьшить размеры коробки передач, потери энергии на трение, момент холостого хода привода и расход электроэнергии. Управлени врашаюшим моментом включаемой муфт позволяет управлять временем разго ведомого элемента и величиной уско рения в приводе, что очень важно при переключении скоростей в много ступенчатых коробках передач, П р и м е р. Электросхема (фиг. подключена к двум источникам электр ческой энергии: с номинальным напр жением питания муфт (UH 24В) и с п вышенным напряжением ) ,регулируеKftjM в зависимости от момента нагру ки М , Переключение скоростей зубчатых передач осуществляется муфтами ЭМ1 и ЭМ2 с помощью переключателя S . В исходном положении включена муфта ЭМ1 (как показано на фиг.З), Для переключения муфт ключ S перебрасывают в нижнее (по схеме) положение. Этот момент соответствует точке 2 времени на фиг, 1, На включаемую муфту ЭМ2 через диод V2 подается номинальное напряжение +24 В и она начинает набирать вращающий момент Мй.Од)новременно с этим напряжение поступает через линию задержки R2 С2 на реле времени К2, нормально разомкнутые контакты которого К2,1 замыкаются одновременно с включением реле, а контакты К2.2 размыкаются с задержкой после включения реле. Элементы R2С2 подобраны таким образом, чтобы реле времени К2 включилось в точке 3 времени на фиг, 1, Отрезок времени 2-Зу необходимый для расчета цепи R2 G2, является постоянным для каждого габарита и подбирается по справочникам или опытным путем (обычйо в пределах 0,1-0,5 с), В точке 3 времени включается реле времени К2 и замыкает свой нормально разомкнутый контакт К2.1, в результате чего на муфту ЭМ2 подается повышенное напряжение 13л , которое одновременно запирает диод V2.лyфта начинает развивать увеличенный вращающий момент в соответствии с поданным на нее напряжением. Зависимость момента муфты от напряжения для каждого габарита муфт также берут из соответствующей литературы или подбирают опытным путем. Спустя некоторое время (обычно 0,5-0,8 с) муфта ЗМ2 полностью включается и после этого размыкают ся контакты К2.2 реле времени К2, . Время замкнутого состояния контактов К2,2 перекрывает время полного включения (сцепления) муфты. После размыкания контактов К2.2 на муфту ЭМ2 снова подается номинальное напряжение +24В через диод V2. Для отключения муфты ЭМ2 и включения ЭМ1 переключатель S устанавливают в верхнее (по схеме) положение. При этом схема работает аналогичным образом. Необходимое напряжение источника повышенного напряжения устанавливается в зависимости от момента нагрузки Mj. вручную или автоматически с использованием обратной связи по моменту нагрузки. Рассмотрим возможность применения предлагаемого способа переключения скоростей многоступенчатых зубчатых передач на примере гидрокопировального полуавтомата модели 1Е713. В приводе главного движения этого станка используются фрикционные электромагнитные муфты ЭТМ 124, При использовании изобретения в приводе главного движения муфты при меняют ЭТМ 114, Нормальное удельное давление между дисками таких муфт, рассчитанное по справочным данным, составляет , Муфты будут работать при следующих условиях: скорость относительного скольжения дисков при разгоне привода ,685 м/с, максимальная работа трения при включении 8027ДЖ. Учитывая, что динамическая вяз- , кость применяемого в коробках скоростей станков масла,, Индустриальное 20 /t/(,o 0,0153Дгс ,находим толщину масляной пленки при р.аботе муфты в номинальном режиме(р 5, i) -1Шжг «- «Для осуществления предлагаемого способа вращакнаий момент муфты неов ходимо увеличить до уровняпередаваемого (с 160 Им до 250 Им), удельное давление между дисками должно быть увеличено в 1,563 раза ° , т.е. до 8,268-1о -, -||Й 6 -°« «- е Полученные данные говорят о том, что такое увеличение удельного давления не вызывает повышенного изно-, са дисков трения, так как h 1,084 ,1 мкм. Для данных условий работы муфт возможно почти

1б«-кратное прев|:1Шение номинального удельного давления между днсками.

Превышение )го давления между дисками муфт в 1,5-2,5 раза, допустимо для,большинства муфт, рабтающих в масле. Показано, что допустимое давление зависит от скорости относительного скольжения дисков, а основным критерием надежности работы муфты следует считать ее тепловую нагрузку.

При использовании предлагаемого способа температура дисков муфт будет увеличиваться, поэтому основанием для использования муфт меньшего габарита является проверка их на теплонагруженность. Средняя температура дисков в конце включения зависит от количества тепла, выделившегося в муфте во время включения, теплоемкости материала диска и его веса.

Если считать, что начальная температура дисков муфты перед включением t(,60° теплоемкость диска , 306 кгТроА число пар трения 2в5, работа трения ( Дж, то при использовании в станке 1Е713 муфт ЭТМ124 температура дисков включения

J.60;t802T

,4с,

ггсс , 2-6 ,460,306-o,f

где масса диска, кг

При использовании предлагаемого способа переключения скоростей многоступенчатых зубчатых передач в данном станке температура дисков муфт ЭТМ114 будет

4 - 1

-77,44 С

2-5 :460,ЪО6-0,1

Таким образом, при использовании предлагаемого способа нагрев дисков муфт хотя и увеличивается, но незначительно.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫМИ ЗУБЧАТЫМИ ПЕРЕДАЧАМИ, содержащими ступени, связанные с ведомым элементом через, управляемые фрикционйые муфты, работающие в масле, заключаюшийся в том, что переключение скоростей производят путем подачи команд уп--. равления на отключаемую и включае-. мую муфты, одновременно с переключениями скоростей зубчатых передач, о тли чающийся тем, что, с целью повьшения надежности путем снижения потерь на трение фрикционных дисков,могаент,,развиваемый включаемой муфтой при скольжении фрикционных , поверхностей, увеличивают домомен л та., развиваемого муфтой при отсутствии скольжения.