Инерционный трансформатор вращающего момента Советский патент 1991 года по МПК F16H33/14 F16H47/08 

Изобретение относится к машиностроению, является усовершенствованием изо- Ьретения по авт. св. 1441126.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик трансформатора путем автоматического ре- гуаированич дисбалансов неуравновешенных сателлитов в зависимости от нагрузки на выходном валу,

На фиг 1 изображена схема инерцион- ного трансформатора вращающего момента, на фиг.2 и 3 -v сечение А-А на фиг.1 и расположение в них жидкого груза при работе трансформатора соответственно в режиме муфты и стоповом режиме.

Инерционный трансформатор содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 валы, планетарный механизм, включающий соединенное с входным валом водило 4 и два планетарных ряда, первый из которых со- держит соединенное с выходным валом центральное колесо 5, промежуточные сателлиты 6 и неуравновешенные сателлиты 7, а второй - связанное с корпусом центральное колесо 8, промежуточные сателли- ты 9 и неуравновешенные сателлиты 10. Сателлиты 7 и 10, принадлежащие разным планетарным рядам, установлены на водиле соосно парами. На водиле также установлены заполненные жидким грузом 11 герме- тичные гидрокаг-еры, каждая из которых образована концентрично расположенными друг другу двумя барабанами 12 и 13 с соответственно внутренними и наружными лопатками и разделяющей гидрокамеру на две части цилиндрической гильзой 14, соединенной с водилом и имеющей два перепускные окна 15 и 16, предназначенные для сообщения между полостями барабанов 12 и 13, Барабан 12 охватывает барабан 13 и поэтому является наружным, а барабан 13 - соответственно внутренним.

Барабан 12, имеющий лопатки на внутренней поверхности, т.е. с внутренними лопатками, соединен с соответствующим сателлитом 7 первого планетарного ряда, а барабан 13, имеющий лопатки на наружной поверхности, т.е. с наружными лопатками, связан с соответствующим парным сателлитом 10 второго планетарного ряда.

При этом в каждой гидрокамере цилиндрическая гильза 14 снабжена двумя дополнительными перепускными окнами 17 и 18, ближнее к центру трансформатора окно 18 из которых выполнено щелевидным в ок- ружном направлении. Полость барабана 12 разделена радиальной перегородкой 19 на два участка 20 и 21 по длине основных 15 и 16 и дополнительных 17 и 18 перепускных окон Барабан 13 снабжен дроссельными

цилиндрическими кольцами 22, предназначенными для дросселирования дополнительного щелевидного перепускного окна 18. Он установлен на водиле с возможностью осевых перемещений и нагружен в осевом направлении посредством упругого элемента в виде пружины 23 в сторону закрытия дополнительного перепускного щелевидного окна 18 дроссельными цилиндрическими кольцами 22.

Кинематическая связь каждого барабана 13 с сателлитом 10 выполнена жесткой, а колеса второго планетарного ряда выполнены с косыми зубьями, создающими на сателлите 10 осевую силу в направлении открытия дополнительного перепускного щелевидного окна 18.

В стенках барабана 13 могут быть выполнены дренажные каналы 24 для перепуска воздуха в камере при его осевых перемещениях.

Кинематическая связь барабана 13 с сателлитом 10 также может быть выполнена посредством винтовой пары или посредством кулачковой муфты с пространственным кулачком (не показано).

Инерционный трансформатор вращающего момента работает следующим образом.

При вращении входного вала 2 с водилом 4 и наличии момента сопротивления на выходном валу 3 промежуточные сателлиты 6 и 9 будут обкатывать соответственно центральные колеса 5 и 8 и приводить движение относительно гильз 14 сателлиты 7 и 10 с барабанами 12 и 13, а жидкие грузы 11 будут перемещаться на лопатках барабанов 12 из верхнего в нижнее положение ближе к центру трансформатора, а на лопатках барабанов 13 из нижнего в верхнее положение, перетекая под действием центробежных сил через основные и дополнительные перепускные окна 15, 17 и 16, 18 из лопаток одних барабанов в лопатки других барабанов при проходе грузами верхних и нижних положений.

При этом грузами, находящимися на лопатках барабанов 12, создаются дисбалансы сателлитов 7, которыми формируются на центральном колесе 5 момент, вращающий выходной вал 3, а на водиле 4 - момент сопротивленил, а грузами, находящимися на лопатках барабанов 13, создаются дисбалансы сателлитов 10, которыми формируются на центральном колесе 8 реактивный момент, воспринимаемый корпусом, а на водиле 4 - вращающий момент, используемый вместе с моментом входного вала на преодоление момента сопротивления, действующего на водиле, абсолютная величина которого равна выходному моменту.

Автоматическое регулирование дисбалансов неуравновешенных сателлитов 7 первого планетарного ряда и дисбалансов сателлитов 10 второго планетарного ряда на режиме трансформации вращающего момента в зависимости от изменения частоты вращения выходного вала при равномерном вращении входного вала осуществляется следующим образом.

Так, при работе трансформатора в режиме трансформации вращающего момента в условиях роста скорости вращения выходного вала, вращение барабанов 12 относительно цилиндрических гильз 14 замедляется и соответственно уменьшается количество перетекающих из них грузов через нижние основные и дополнительные перепускные окна 16 и 18 в барабаны 13. Вследствие чего уменьшаются дисбалансы и величина отрицательных моментов на сателлитах 10. создающих на корпусе реактивный момент.

С уменьшением величины моментов на сателлитах 10 снижаются осевые силы, создаваемые косозубыми зацеплениями колес второго планетарного ряда, вследствие чего пружины 23, преодолевая осевые силы косозубых зацеплений, перемещают барабаны 13 с сателлитами 10 в осевом направлении в сторону уменьшения проходных сечений дополнительных перепускных ще- левидных окон 18 посредством дроссельных цилиндрических колец22. В результате, на участках 21 часть грузов, проходящих нижние положения, не успевая перетекать из барабанов 12 в барабаны 13 через дросселируемые дополнительные перепускные окна 18, будут продолжать движение на противоположные стороны периметров барабанов 12, снижая дисбалансы сателлитов 7 и соответственно уменьшая вращающий момент на выходном валу.

При переходе трансформатора в режимы, близкие к режиму муфты, когда реактивный момент стремится к нулю и значительно ослабевают осевые силы в зацеплениях сателлитов 10 и 9, усилиями пружин 23 обеспечивается полное закрытие посредством дроссельных цилиндрических колец 22 ще- левидных дополнительных перепускных окон 18, вследствие чего жидкие грузы 11, заполняя барабаны 12 на участках 21 через верхние дополнительные перепускные окна 17 расположатся в них на этих участках равномерным слоем, максимально снижая дисбалансы сателлитов 7 и соответственно уменьшая выходной вращающий момент.

В режиме муфты дисбалансы сателлитов 7 образуются грузами, размещенными в барабанах 12 с одной стороны их периметров на участка . 20, на которых основные 5 нижние перепускные окна 16 не дросселируются и в связи с отсутствием вращения барабанов 12 относительно цилиндрических гильз 14 грузы в этом режиме прекращают перетекать из них в барабаны 13 и на

0 участках 20, вследствие чего сателлиты 10 полностью уравновешиваются и взаимодействуют через промежуточные сателлиты 9 с центральным колесом 8 вхолостую, не создавая реактивного момента на корпусе. В

5 связи с тем, что обьем каждого барабана 12 немного больше от обьема барабана 13, в последнем грузы в режиме муфты отсутствуют. И наоборот, при увеличивающейся нагрузке на выходном валу в период перехода

0 трансформатора из режима муфты в режим трансформации вращающего момента из-за уменьшающейся частоты вращения выходного вала вращение барабанов 12 относительно цилиндрических гильз 14

5 ускоряется и циркуляция грузов между барабанами 12 и 13 возобновляется. Вначале на участках 20 грузы, перетекающие в барабан 13, создают на сателлитах отрицательные моменты, которыми формируется

0 реактивный момент на корпусе и вызывается действие осевых сил в зацеплениях сателлитов 10 и 9. Под действием осевых сил сателлиты 10 с барабанами 13, преодолевая усилия пружин 23, перемещаются в сторону

5 открытия нижних дросселируемых дополнительных перепускных окон 18, возобновляя циркуляцию грузов между барабанами и на участках 21, вследствие чего дисбалансы сателлитов 7 и 10 увеличиваются и соответст0 венно повышаются выходной и реактивный моменты.

В результате при работе трансформатора в стоповом режиме, когда барабаны 12 приобретают наибольшую скорость враще5 ния относительно гильз 14. дросселируемые дополнительные перепускные окна 18 полностью открываются и между барабанами на обоих участках устанавливается устойчивая циркуляция жидких грузов с расположе- 0 нием грузов на одной стороне периметров барабанов, вследствие чего создаются максимальные величины дисбалансов сателлитов 7 и 10 и соответственно формируются наибольшие выходной и реактивный момен5 ты.

Благодаря одновременному изменению дисбалансов как на сателлитах 10, так и на сателлитах 7 при работе трансформатора в режиме трансформации вращающего момента обеспечивается постоянство величины момента сопротивления на входном валу и создаются условия для использования трансформатора с постоянной самой экономичной частотой вращения входного вала, также появляется возможность для повыше- ния коэффициента трансформации момента до 10 и больше единиц.

При выборе линейных параметров трансформатора с повышенным коэффициентом трансформации требует- ся соблюдать два равенства их соотношений :

K0 D12/(D12-D13),(1)

где Ко -расчетный коэффициент трансформации момента;

Di2; Dis - акт|/ чые диаметры барабанов 12 и 13;

Ко (120 + 121)/120,

где l2o; hi - длина у«чс7ксв 20 и 21 барабанов 12.

Такое выполнение гидроинерционного т рансформатора за счет применения дополнительных перепускных окон на цилиндрических гильзах и наличия средств для дросселирования нижних дополнительных перепускных окон позволяет улучшить нагрузочную характеристику входного вала и повысить коэффициент трансформации момента.

Формулэизобретения

Инерционный трансформатор вращающего момента по авт.св. № 1441126, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем автоматического регулирования дисбалансов неуравновешенных сателлитов в зависимости от нагрузки на выходном валу, каждая цилиндрическая гильза выполнена с двумя расположенными в продольных плоскостях основных перепускных окон дополнительными перпускными связанными с полостью барабана с внутренними лопатками окнами, из которых ближнее к центру трансформатора выполнено щелевидным, барабан с внутренними лопатками разделен радиальной перегородкой на полости, одна из которых связана с основными, а другая - с дополнительными перепускными окнами, трансформатор снабжен упругими элементами и цилиндрическими кольцами, охватывающими каждый барабан с нару.жными лопатками и предназначенными для дросселирования дополнительного ще- левидного перепускного окна, каждый барабан с наружными лопастями установлен на водиле с возможностью осевого перемещения и поджат в осевом направлении упругим элементом в сторону закрытия цилиндрическими кольцами дополнительного щелевидного перепускного окна, а колеса второго планетарное механизма выполнены косозубыми.

Изобретение относится к машиностроению. С целью улучшения эксплуатационных характеристик путем автоматического регулирования дисбалансов неуравновешенных сателлитов в зависимости от нагрузки на выходном валу в инерционном трансформаторе вращательного момента в режиме трансформации момента вращения барабанов 12 относительно цилиндрических гильз 14 замедляется и уменьшается количество перетекаемых из них жидких грузов 11 чеА 17 Фиг 26 Ю рез нижние основные и дополнительные перепускные окна 16 и 18 в барабаны 13. При этом уменьшаются дисбалансы и моменты на сателлитах 10, а вследствие этого и осевые силы в зацеплении колес второго планетарного ряда, что приводит под действием пружины 23 к осевому перемещению барабанов 13 в сторону уменьшения проходных сечений дополнительных перепускных ще- левидных окон 18 посредством дроссельных цилиндрических колец 22. В результате, на участках 21 часть грузов 11, не успевая в нижних положениях перетекать из барабанов 12 в барабаны 13 через дросселируемые дополнительные перепускные окна 18. продолжает движение на противоположные стороны периметров барабанов 12, снижая дисбалансы сателлитов 7 и соответственно уменьшая вращающий момент на выходном валу 3. На режиме муфты сателлиты 10 полностью уравновешиваются, и реактивный момент не передается на корпус 1. 3 ил. 21 19 70 К LLL A Ё О Ю о о в

#

11

Фиг.З