Гидротрансформатор Советский патент 1987 года по МПК F16H45/02 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению а именно к гидротрансформаторам, и может быть использовано в приводах машин и механизмов, рабочие органы ксторых совершают одновременно два рабочих движения.

Цель изобретения - расширение, фунциональных возможностей гидротрансформатора путем обеспечения двух выходных автоматически взаимосвязанных движений.

На. фиг. схематически представлен гидротрансформатор; на фиг.2 - характер изменения КПД (j), коэффициента трансформации крутящего-момента (К) и козффициента момента на входном валу ( ) в зависимости от передаточного отношения (i) при работе гидротрансформатора на режиме комплексного (сплошная линия) и двухступенчатого (пунктирная линия); на фиг.З - характер изменения крутящих

моментов на выходном валу (Мт и на первом реакторе (на дополнительном выходном валу) (Мр).

Гидротрансформатор содержит корпус 1, насосное колесо 2, установленное на входном валу 3, турбинное колесо 4, установленное на выходном валу 5, два реактора 6 и 7, расположенных между турбинным 4 и насосным 2 колесами. Каждый из реакторов 6 и 7 установлен на механизмах свободно гЬ хода, состоящих из наружных обойм 8, жестко- связанных с реакторами 6 и 7, роликов 9 и внутренних обойм, которые могут быть выполнены в виде общего стакана 10, жестко связанного с корпусом 1. Гидротрансформатор снабжен дополнительным валом 11, жестко связанным с обоймой 8 реактора 6, расположенного непосредственно за турбинным колесом 4. Для возможности механической связи реактора 7 с турбинным колесом 4 предусмотрена управляемая муфта сцепления 12, установленная в полости (не обозначена) между ступицами турбинного колеса 4 и реактора 6. Нуф- Та I2 может быть выполнена фрикционной, содержащей два фрикционных диска 13 и 14, и управляться, например, гидравлически путем подачи рабочей жидкости по выходному валу 5. Фрикционный диск 13 жестко связан со ступицей турбинного колеса 4, а фрикционный диск 4 посредством спиц

5

5

0

15, установленных в зазоре между выходными кромками (не обозначены) турбинного колеса 4 и входными кромками (не обо1начены) реактора 6, жестко связан с реактором 7.

Выходной вал 11 может быть выполнен составным, при этом части его могут соединяться муфтой 16.,Выполнение вала 11 составным целесообразно в том случае, если гидротрансформатор в основном будет использоваться в качестве комплексного. По условиям технологического процесса желательно отсутствие вращательного движения подвижных элементов, кроме вала 5. Кроме того, гидротрансформатор может быть оснащен тормозом 17, включение которого не позволяет реактору 7 вращаться при смене знака крутящего момента на нем и тем самым перейти гидротрансформатору на режим гидромуфты, если в этом будет технологическая необходимость.

При включенных муфте 14 и тормозе 17 (если он имеется трансформатор работает как обычный комплексный четырехколесный трансформатор, характеристика которого приведена на фиг.2.

Если необходимо преодолеть особо большие сопротивления при разгоне выходного вала 5, включается муфта 12, связывающая через диск 14 и спицы 15 турбинное колесо 4 с реактором 7. В этом случае трансформатор работает как двухступенчатый} в результате чего повьшгается коэффициент трансформации и возрастает КПД (фиг.1, штриховые линии) 13 области малых передаточных отношений. После преодоления больших сопротивлений и разгона муфта 12 отключается и трансформатор может работать как комплексный четы5 рехколесный трансформатор.

При работе трансформатора в режимах обычного комплексного или многоступенчатого трансформатора муфта 16 (если она имeeтcя может быть как

0 включена, так и выключена.

Трансформатор может быть также использован для привода рабочего органа (не показан), совершающего одновременно два движения (например, вра5 щательное движение резанья и поступательное движение подачи сверла). В таком режиме трансформатор может работать при передаточных отношениях i 7 i(фиг.З), где 1 - передаточное i

5

0

отношение, при котором момент на реакторе 6 меняет знак на противоположный и последний получает возможность вращения совместно с дополнительным выходным валом 11 (муфта 16, если она имеется, должна быть при этом включенаJo Выходной вал 5 может быть использован для совершения рабочим органом одного движения (например, вращение сверла), а дополнительный выходной вал 11 - для совершения рабочим органом другого движения например, поступательного движения подачи сверла, в которое известными средствами легко может быть преобразовано вращательное движение вала 11),

Целесообразность применения трансформатора для привода рабочего органа, совершающего одновременно два движения, обусловлена тем, что моменты на валах 5 и 11 автоматически взаимосвязаны друг с другом. С уменьшением момента сопротивления на валу 5 (при уменьшении усилия ре- занья) увеличивается момент на валу 11 (возрастает скорость подачи). При возрастании момента сопротивления на валу 5 (увеличение усилия резания из-за встречи с твердыми частицами) момент на валу 11 уменьшается, что приводит к уменьшению скорости подачи или даже к ее прекращению. Это позволяет повысить производительность технологического .процесса резания и предохранить режущий инструмент от повреждений.

I

В данном трасформаторе механизмы свободного хода могут быть выполнены с разными внутренними обоймами 10, и связь обоймы реактора 6 с корпусом 1 в этом случае может осуществляться посредством муфты. В этом случае при отключении обоймы 10 реактора 6 от корпуса 1 вал 11 может вращаться в обратном направлении, что может оказаться желательным при встрече рабочего органа с твердым препятствием, поскольку в этом случае возможно циклическое ударное воздействие на последнее режущего инструмента.

Снабжение трансформатора дополнительным выходным валом 11, связанным с реактором 6, расположенным за турбинным колесом 4, и снятие в определенном диапазоне передаточных отношений (для передаточных отношений i 7 i. , где i - передаточное отноше

326826 ние

10

, при котором меняется знак мо- мейта на реакторе 7 (фиг.З) мощности с него расширяет функциональные возможности трансформатора, так как позволяет получить на выходных валах 1 и 11 два вращательных движения, автоматически связанные между собой (с изменением параметров движения одного из валов автоматически меняются параметры движения другого вaлaJ. - Дпя получении более широкого диапазона работы трансформатора в режиме снятия мощности с обоих валов 3 и 1

g последний целесообразно связывать именно с реактором 6, расположенным за турбинным колесом 4.

Выполнение механической связи турбинного колеса 4 с реактором 7, распо2Q ложенным перед насосным колесом 2, с возможностью их вращения в одном направлении с одинаковыми скоростями позволяет на малых передаточных отношениях использовать трансформа25 тор как двухступенчатый, что дает возможность повысить коэффициент трансформации и КПД на указанных режимах работы и тем самым расширить функциональные возможности трансформатора за счет возможности преодоления им повьш)енных нагрузок.

Таким образом, гидротрансформатор, совмещая в себе положительные стороны комплексных четырехколесных гидротрансформаторов (расширение диаг пазонов высоких передаточных отношений) и многоступенчатого трансформатора (повьш1ение коэффициента трансформации и увеличение КПД при малых передаточных отношениях), позволяет получить два автоматически взаимосвязанных выходных движения, что дает возможность использовать его для привода рабочих органов, соверша с ющих одновременно два движения. Применение предлагаемого трансформатора в приводах сверлильных станков бурового оборудования и других агрегатов позволяет повысить производительность последних и увеличить сроки эксплуатации применяемых инструментов. Это связано с тем, что, если,например, один из выходных валов использовать для обеспечения вращательного движения режущего инструмента, а другой - для обеспечения подачи последнего, то при увеличении момента резания автоматически уменьшается усилие подачи и тем

30

35

40

50

55

самым предохраняется от излишнего износа режув(ИЙ инструмент, а при уменьшении момента резания автоматически .увеличивается усилие подачи и тем самым возрастает скорость проходки. Использование многоцелевого трансформатора способствует также у 1еньшению номенклатуры гидротрансформаторов, выпускаемых в различных отраслях машиностроения.

Формула изобретения

1. Гидротрансформатор, содержащий входной вал с установленньм на нем насосным колесом, выходной вал с установленным на нем турбинным колесом, два реактора, расположенных между насосным и турбинным колесами и установленных на механизмах свободного хода с возможностью кинематической связи по крайней мере одного из них с турбинным колесом, отличающийся тем, что, с целью расширения функционал ьных возможностей пу-

тем обеспечения двух выходных авто- i матически взаимосвязанных движений, гидротрансформатор снабжен дополнительным выходным валом, жестко связанным с реактором, установленным непосредственно за турбинным колесом, причем турбинное колесо кинематически связано с реактором, установленным перед насосным колесом, через управляемую муфту сцепления.

2. Гидротрансформатор по п.1, отличающийся тем, что управляемая муфта сцепления установлена в полости между ступицами турбинного колеса и расположенного за ним реактора и содержит два фрикционных диска, один из которых посредством спиц, размещенных в зазоре между кромками лопастей турбинного колеса и входными кромками лопастей расположенного за ним реактора, жестко связан с реактором, расположенным перед насосным колесом, а другой жестко . связан со ступицей турбинного колеса,

Изобретение м.б. использовано в. приводах машин, рабочие органы к-рых совершают одновременно два рабочих движения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей гидротрансформатора путем обеспечения двух выходных автоматически взаимосвязанных д жений. Для этого он снабжен дополнительным выходным валом I1, жестко связанным с реактором (Р ) 6, установленным непосредственно за турбинным колесом (ТК) 4, а ТК кинематически связано с Р 7, установленным перед насосным колесом 2, через управляемую муфту 12 сЦеп- ления. Муфта 12 установлена между ступицами 15 ТК и Р 6, содержит два фрикционных диска 13 и 14. Диск 14 жестко связан с Р 7, а диск 13 - со ступицей ТК. Гидротрансформатор обеспечивает автоматически связанные движения выходных валов 5 и П, двухступенчатый режим работы на малых ne-i редаточных отношениях, снятие мощности с обоих валов, что расширяет диапазон его работы. 1 а.п. ф-лы. 3 ил. С/) 13 Фи.Г

MT

иг,

фиг- 2

Редактор Н.Горват

Составитель Я.Брацлавский Техред В. Кадар

Заказ 3263/31 Тираж 8J1Подписное

.ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий, 113035, Москва, Ж-35, Раушская :йаб.% д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор С .Шекмар