Автоматический трансформатор момента и скорости Советский патент 1984 года по МПК F16H25/08 

2, Трансформатор по п.1, о т л ичающийся тем, что, с целью обеспечения реверса, он снабжен дополнительными огр 1ничителями, аналогичными основным и разнещенны- ми симметрично им по отношению к оси толкателей, и устройством

управления положения ограничителей.

3. Трансформатор по п.1, о т л йчающийся тем, что, с целью обеспечения реверса, толкателн установлены с возможностью фиксированного поворота вокруг их осей.

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР МОМЕНТА И СКОРОСТИ., содержащий ведущий и ведомый валы с эксцентриками и связывающие их между собой толкатели, о тлич ающий с я тем, что, с целью расширения кинематических возможностей, он снабжен . установленными шарнирно на толкателях и подпружиненными к ним упорами, взаимодействующими с эксцентриками ведомого вала, ограничителями поворота упоров и пружинами, воздействующими на толкатели вдоль их, а толкатели вьшолнены упругими. Ч ff ,f /

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано pfia бесступенчатого регулирования крутящего момента и скорости. Известен импульсный саморегулирую щийся вариатор, содержащий ведущий и ведомые , эксцентрики, установле ные на ведущем валу, взаимодействующие с рычагами, подпружиненными отно сительно ведущего вола и связанные с ведущнм валом механизмами свободного хода l . Недостатком известного вариатора является невозможность реверсировать вращение ведомого вала без реверса ведущего вала. Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому йвляется автоматический трансформатор момента и скорости, содержащий ведущий и ведоKflje валы с эксцентриками и связьшающне их между собой толкатели, выполненные жесткими L2j. Однако известный трансформатор характеризуется сложностью регулирования момента и скорости без изменения крутящего момента и скорости ведущего вала. Цель изобретения - расширение кинематических возможностей автоматического трансформатора момента и скорости. Указанная цель достигается тем, что автоматический трансформатор момента и скорости, содержащий ведущий и ведомый валы d эксцент зииами и связывающие их между собой толкатели, снабжен установленньми шарнирно на толкателя и подпружиненюлми к ним упорами, взаимодейств ощими с эксцентриками ведомого вала, ограничителями поворота упоров и пружинами, воздействующими на толкатели вдоль их осей, а толкатели выполнены упругими. Кроме того, трансформатор снабжен дополнительными ограничителями, аналогичными основным и размещенными симметрично им по отношению к оси толкателей, и устройством управления положением ограничителей. Толкатели установлены с возможностью фиксированного поворота вокруг их осей.: На фиг.1 показан трансформатор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 - разрез Б-В на фиг.1; на фиг.5 - схема расположения элементов конструкции; на фиг.6 приложение нагрузок к эксцентрику :ведомого вала; на фиг.7 - реверсивный автоматический трансформатор, общий вид; на фиг.8 разрез Г-Г на фиг.7; на фиг.9 - разрез Д-Д на фиг.7; на фиг.10 - положение ограничителей после реверса; на фиг.11 - вид по стрелке И на фиг.7; на фиг.12 - положение ограничителей в нейтральном положении; на фиг.13 - вариант реверсивного автоматического трансформатора с передачей в виде наклонных шайб; на фиг.14 - разрез К-К на фиг.13; на фиг.15 - разрез Л-Л на фиг.13. Автоматический трансформатор . (фиг.) содержит корпус 1, в котором в подшипншсах 2 установлены ведущий 3 и ведомый 4 валы. На ведущем 3 и ведомом 4 валах установлены по три эксцентрика 5, имеющих н.еподвижное соединение с валами посредством шпонок 6 и втулок 7. Эксцентрики 6 развернуты на каждом из валов относительно друг друга на 120°. На эксцентриках установлены кольца 8 на элементах качения, например, роликах 9. Каждое кольцо 8, установленное на эксцентриках ведомого вала А, снабжено тормозом, выполненным в ... виде тормозной колодки 10, подпружи-t ненной пружиной 1 1. Тормозной момент каждой колодки тормоза рассчитан на момент трения качения роликов 9. В корпусе 1 выполнены три отверстия, в которых расположены упругие толкатели, выполненные в виде ведущих плунжеров 12, связанных с кольцами 8 эксцентриков ведущего вала 3, и ведомых плунжеров 13, подпружиненных пружинами 14 (фиг.4) через кронштейн 15.Во внутренних полостях ведущих и ведомых плунжеров 12 и 13 соответственно установлены силовые пружины 16,один конец которых упирается в торцовую поверхность внутренней полости ведущих плунжеров 12, а другой - в ограничитель 17. Ограничител 17шариирно связаны с упорами 18, имеющими возможность совершать угловые повороты на осях 19. Упоры 18 подпружинены пружинами 20. Размеры конструктивных элементов трансформатора выбираются таким обра зом, чтобы обеспечивался гарантированный зазор Z (фиг.5) между упорами 18и кольцами 8 эксцентриков 5 ведомого вала 4 при крайнем верхнем . положений эксцентриков ведущего вала 3. Это обеспечивается выполнением зазора Z при крайнем верхнем положении эксцентриков ведомого вала 4. z-e-ls.+BVo, расстояние между осями вало 3 и 4; расстояние меяду верхним торцом ведущих плунжеров 12 и концами упоров I8 при нед формированной пру71чине 16; диаметр колец 8. Зазор Z гарантирует выход в вертикальное положение упоров 18 в момент начала их движения вниз. Трансформатор работает следующим образом. К ведущему валу 3 подсоединяется любой известный двигатель, например электродвигатель, а к ведомому валу 4 - любая нагрузка, например исполнительный механизм какого-либо устройства (не показаны). При включении двигателя ведущий вал 3 начинает вращаться и приводит во вращение эксцентрики 5, связанные с ведущим валом 3. Так как в трансформато ре имеются три одинаковых узла, то рассмотрим работу трансформатора на примере правого узла (фиг,1). При вращении эксцентрика 5 ведущего вала 3 эксцентрик 5 через ролики 9 и кольцо 8 сообщает перемещение ведущему плунжеру 12, который через пружину 16 сообщает перемещение ограничителю 17,ведомому плунжеру 13 и упору 18. Так как при крайнем верхнем положении эксцентрика 5 ведущего вала 3 гаранти-; рован зазор Z между упором 18 и кольцом 8 эксцентрика 5 ведомого вала 4, то упор 18 при подходе к кольцу 8 занимает вертикальное положение. При положении эксцентрика 5 (фиг.4) упор 18 при движении вниз упирается в кольцо 8 и при неподвижном ведомом вале 4 останавливается. Так как ведущий вал 3 продолжает вращение, то его эксцентрик 5, пово- рачиваясь, продолжает перемещать ведупщй плунжер 12 и снижает пружину 16, которая оказывает воздействие через ограничитель 17 и упор 18 на кольцо 8 и эксцентрик 5 ведомого вала 4 с усилием F, нормально направленным к поверхности кольца 8 (фиг.6). Реакция кольца 8 с усилием прижимает упор 18 к внутренней поверхности ограничителя 17. От воздействия упора 18 на кольцо 8 и эксцентрик 5 ведомого вала 4 возникает крутящий момент (фиг.6) а .(2) По мере сжатия пружины 16 сила F увеличивается и достигает максимальной величины при крайнем нижнем положении эксцентрика 5 ведущего вала 3. Ведущий вал 3 до этого момента затрачивал работу на деформирование пружины 16. При дальнейшем вращении ведущего вала 3 его эксцентрик поворачивается и освобождает ведущий плунжер 12, разгружая пружину 16. Усилие от упора 18 продолжает дейCTBOBiaTb на эксцентрик 5 ведомого вала 4, поддерживая крутящий момент М. При подъеме эксцентрика 5 ведущего вала 3 пружина 16 отдает накопленную потенциальную энергию веду1Г1ему валу 3 3. Таким образом, затраченная энергия двигателя при сжатии пружины 16 на первом участке поворота вала 3 возвращается на втором участке пово рота вала 3 за исключением потерь энергии на трение и потерь в пружине. При следукицем обороте ведущего вала 3 цикл повторяется. . Передача крутящего момента двумя остальными эксцентриками 5 ведомого вала возможна только после их прохода крайнего верхнего положения. При подходе упоров 18 к кольцам 8 . эксцентриков 5 при положении их экс центриситета правее оси плунжеров 12 и 13 на упоры 18 действуют силы, отклоняющие влево (фиг.2). Произойд также отклонение среднего упора 18 при его опускании вниз (фиг.З). При отклонении упоров 18 пружина 16 не воздействует на эксцентрики ведомог вала 4 и крутящего момента на ведомом валу 4 не создает. Следовательн упоры 18 могут оказывать.воздействи на эксцентрики и 1едо,мый вал трлько после прохождения эксцентриками 5 ведомого вала 4 крайнего верхнего . положения (фиг-5) и создавать однонаправленный крутящий момент М (фиг.6). Под действием крутящего момента М ведомый вал 4 начинает вращаться с угловой скоростью Wj. Тормозные колодки 10 обеспечивают контакт упоров 18 и колец 8 без проскальзывания. Автоматический трансформатор момента и скорости обеспечивает автоматическое регулирование соотношений между моментами и скоростями на ведущем и ведомом валах, а также регулирует величину затраченной и передаваемой мощности от двигателя исполнительному механизму. При неподвижном ведомом вале 4 при Oj О усилие от упора 18 (фиг. 4) и, следовательно , момент М на ведомый вал 4 передается одинаковое количество времени как при нагрузочной, так и при разгрузочной фазе пружины 16. Так как COg °° р ведомый вал работу не соверщает и мощность на ведомом валу равна нулю. Ведущий вал 3 также полезной работы не совершает следовательно, мощность двигателя, приводящего ведущий вал 3, определяется г:атратами на работу трения направляющих плунжеров I2 и 13 в подшипниках 2 и гестирезисными потерями энергии в пружинах 16, которые незначительны благодаря хорошей смазке и низкому значению коэффициента трения - качения. Таким образом, затраченная энергия двигателя на сжатие пружин возврара.ется двигателю при их упругой разгрузке, а при работе трансформатора с несколькими пружинами эта энергия циркулирует а самом трансформаторе, а двигатель восполняет только потери на трение в трансформаторе и гестирезисные потери в пружинах. При вращении ведомого вала 4 момент М в нагрузочной фазе передается большее количество времени, чем разгрузочной, ведомый вал совершает работу (где Ц) - угол поворота вала 4), которая передаётся от ведущего вала 3. Под действием крутящено момента М ведомый вал разгоняется. Время разгона зависит от момента М и величины нагрузки, приложенной к ведомому валу 4 и может быть бесконечно продолжительным без опасения перегрузки двигателя, так как момент сопротивления и угловая скорость на валу 3 не будут превьшать заданного расчетного значения независимо от нагрузки на ведомом валу. На фиг.7 изображен реверсивный автоматический трансформатор момента и скорости, содержащий кроме перечисленных элементов два вала 21 и 22 упра вления (фиг.8), на которых установлены ограничители 23 и 24. Валы 21 к 22 поворачиваются шестернями 25-27 и связаны с рычагом 28 управ-ления реверса трансформатора. Ограничители 23 и 24 подпружинены пружинами 29 и 30. Реверсирование происходит следующим образом. Рычаг 28 управления реверса трансформатора устанавливается в положе ние 1 (фиг.11), при этом осуществляется поворот шестерни 26 и связанных с ней шестерен 25 и 27, валов 21 и 22 и поворот под действием пружин 29 и 30 ограничителей 23 и 24 в полоение, показанное на фиг.9. Это беспечивает свободный поворот упора 18 по часовой стрелке, его поступаельное перемещение и ограничивает оворот упоров 18 против часовой трелки. Подпружиненное положение граничителей 23 и 24 на валах 21 и 2 обеспечивает свободное перемещение граничителя 24 в контакте с упором 8 при работе трансформатора. Дпя реверса ведомого вала 4 рычаг 8 управления поворачивается против асовой стрелки в положение П на угол Jf (фиг.II). При повороте рычага 28 управления поворачивается шестерня 26 и связанные с ней тестерни 25 и 27, валы 21 и 22. Валы 21 и 22 через пружины 29 и 30 воздействуют на ограничители 23 и 24 и поворачивают их в положение, показанное на фиг.10. Таким образом, упоры 18лишаются возможности поворачиваться по часовой стрелке, так как этому отклонению мешает фиксатор 23, но имеют возможность свободно поворачиваться против часовой стрелки. При повороте ведущего вала 3 и движении связанного с ним эксцентрика 5 вниз перемещаются вниз ведущий 12 и .ведомый 13 плунже;ры и связанный с ними через ограничитель 17 упор 18, который упирается в кольцо 8 ведомого вала 4. При положении эксцентриситета зксцентриков 5 ведомого вала 4 правее оси плунжеров 12 и 13 на упор 18 действует сила, прижимающая упор 18 с ограничителю 23. Действием пружины 16 на кольцо 8 и эксцентрик 5 действует сила, и создается от этой силы крутящий момент противоположного направления, чем был до поворота рычага 28 управления в положение П. Ведомый , вал 4 под действием крутящего момента вращается в противоположную сторону. Конструкция трансформатора обеспечивает также останов ведомого вала 4 или его свободное вращение от момента подсоединенного к нему исполнительного механизма при вpaщaющe cя или неподвижном вале 3. Для осуществления данного режима рычаг 28 управления поворачивается в нейтральное положение О (фиг.II), что обеспечивает поворот ограничителей 23 и 24 п полох ение, показанное на., фиг.12. При данном положении ограничителей 23 и 24 упор 18 не может воздействовать на эксцентрик 5, так как при любом отклонении эксцентриков 5 и смещении их эксцентриков влево или вправо относительно оси плунжеров 12 и 13 на улоры 18 действуют силы, отклоняющие их влево или вправо. При положении эксцентриситетов эксцентриков 5 на оси пл унжеров 12 и 13 сила, действующая от упоров 18 на коль-: ца 8 и эксцентрики 5, проходит через ось вращения ведомого вала 4 и крутя щего момента не создает. Кроме того, это положение упоров 18 неустойчивое, и при незначительном повороте вала 4 упоры 18 отклоняются влево или вправо.. Йа фиг.13 изображен другой вариант реверсивно автоматического трансформатора, в котором передача вращательного движений от ведущего к ведомому валу осуществляется посредством наклонных дисков,.а реверс осуществля ется поворотом толкателей. Трансформатор содержит корпус 31 и крьш|ки 32 и 33, в которых в подшипниках 34 расположены ведущий 35 и ведомый 36 валы. Подшипники 34 закрыты дополнительными крьшками 37. На ведущем 35 и ведомом 36 валах установлены наклонные диски 38 и 39, в которых установлены подшипники 40 с шайбами 41 и 42. В корпусе 31 в специально выполненных расточках установлены по шесть упругих толкателей, выполненных в виде ведущих плунжеров 43 и ведомых плунжеров 44. В ведомом плунжере 44 установлен ограничитель 45, в котором шарнирно установлен на оси 46 упор 47. Во внутренних полостях ведущих и ведомых плунжеров 13 и 14 установлены силовые пружины 48, один конец котоРых упирается в торцовую поверхность внутро-нней полости ведущих плунжеров 43, а другой конец - в ограничитель 45. Ведущие плунжеры 43 контактируют с шайбой 41 ведущего вала 35, а упоры 47 через ролики 49 - с шайбой 42. ведомого вала 36. Ведомые плунжеры 44 подпружинены через кронштейны 50 пружинами 51 (фиг.15). Ведомые плунжеры 44 выполнены с наружной зубчатой нарезкой, находящейся в зацеплении с колесом 52 с внутренней зубчатой нарезкой и установленным в крьш1ке 33 и корпусе 31 с возможностью вращения. Колесо 52 снабжено рукояткой 53 управления. Упоры 47 подпружинены пружинами 54, а ограничитель 45 зафиксирован от проворота в плунжерах 44 шпонкой 55. Реверсирование осуществляется следующим образом. Для этого необходимо повернуть рукоятку 53 (фиг.13 и 14) против часовой стрелки на угол oi . При повороте рукоятки 53 поворачивается зубчатое колесо 52, с внутренней нарез- кой которого находятся в зацеплении плунжеры 44. Епунжеры 44 порорачиваются также по часовой стрелке на угол 180. Таким образом, упоры 47

.будут оказывать воздействие уже при противоположном наклоне шайбы 42 относительно плунжера 44 по сраьнению со случаем до реверсирования, и сила будет направлена в противоположную сторону, что вызовет вращение ведомо го вала 36 в противоположную сторону.

При повороте рукоятки 53 на угол 0,5 Об плунжеры 44 развернутся на , В этом случае трансформатор на . ведомом валу 36 активного момента создавать не будет, а будет работат;Ь,

А-Л

9иг.2

в холостом режиме, как при заторможенном ведомом вале 36.

Предлагаемая конструкция реверсивного автоматического трансформатора обладает увеличенной надежностью в работе с широким диапазоном кинематических возможностей, а также обладает простой схемой, что упрощает ее изготовление и обслуживание, позволяет просто осуществлять реверс или осуанов приводного вала при постоянном вращении ведущего вала.

иг.5

U.

w

P.8

//

-4

/

иг.7

гс

2f/

иг.& ЬГ 1 i9 Se

20

(Pi/г. iO

Г . го L

«/. // ijk м W « 49 ffl 4 Й Jf

2ff

д

аг 12 ff г %./э fi fo /