Гидроинерционный трансформатор вращающего момента Советский патент 1992 года по МПК F16H33/14 F16H47/08 B60K17/08 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин, обладающих большой инерционностью рабочих органов, например в трансмиссиях трансформаторных средств.

Цель изобретения - повышение экономичности гидроинерционного трансформатора путем аккумулирования кинетической энергии.

На фиг. 1 схематично изображен гидроинерционный трансформатор; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - структурная схема системы управления трансформатором.

Гидроинерционный трансформатор вращающего момента содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 валы, два планетарных механизма с общим для них водилом 4, кинематически связанным с входным валом 2. Планетарные механизмы включают соответственно центральные колеса 5 и 6, сцепленные с ними промежуточные сателлиты 7 и 8, взаимодействующие с последними неуравновешенные сателлиты 9 и 10с жидкими грузами 11. Центральное колесо 5 первого планетарного механизма кинематически связано с выходным валом 3, а центральное колесо 6 второго планетарного механизма 2

СА 00 Ю VJ

с корпусом. Неуравновешенные сателлиты 9 и 10 установлены на водиле 4 соосно парами, принадлежащими в каждой паре разным планетарным механизмам. Грузовое звено каждой пары неуравновешенных са- теллитов 9, 10 выполнено в виде заполненной жидким грузом 11 герметичной камеры, которая образована коаксиально установленными на водиле 4 и связанными с соответствующими сателлитами наружным 12 и внутренним 13 барабанами соответственно с внутренними лопастями в первом планетарном механизме и наружными лопастями во втором, предназначенными для взаимодействия с. грузами 11. Лопасти барабанов 12 и 13 разделены друг от друга цилиндрической гильзой 14, закрепленной на водиле 4 и имеющей два перепускных окна 15 и 16. предназначенных для сообщения между полостями наружного 12 и внутреннего 13 ба- рабанов и расположенных диаметрально противоположно на линии центров водила 4 и неуравновешенного сателлита. Предлагаемый трансформатор снабжен аккумулятором кинетической энергии, выполненным в виде маховика 17, зубчатым механизмом с паразитным колесом, включающим зубчатые колеса 18-20, зубчатыми парами, составленными колесами 21 и 22; 23 и 24; 24 и 25; 26 и 27; 28 и 29. и шестью управляемыми муфтами 30-35. При этом водило 4 посредством управляемой муфты 30 связано с входным валом 2, посредством управляемой муфты 31 и зубчатых колес 24 и 23, 22 и 21 -с маховиком 17 и посредством управляемой муфты 32 и зубчатых колес 24 и 25, 27 и 26 - с выходным валом 3. В свою очередь, маховик 17 и выходной вал 3 связаны с центральным колесом 5, первый из которых посредством управляемой муфты 33 и зубчатых колес 28 и 29,; 22 и 21, а второй посредством управляемой муфты 34 напрямую, а также кинематической цепью через механизм с паразитным колесом 19, управ- ляемую муфту 35 и зубчатые колеса 27 и 26. Предлагаемый трансформатор может быть снабжен также системой управления, включающей электрический контур, состоящий из блока 36 (фиг. 3) включения транс- форматора для торможения выходного вала 3 с помощью маховика 17, подключенных к нему узла 37 ограничения максимальной частоты вращения маховика 17, контроллера 38 для включения муфт 34 и 35 и блока 39 включения трансформатора для разгона выходного вала 3 с помощью кинетической энергии, ранее накопленной маховиком 17. К блоку 39 подключен также блок 40, предназначенный для выключения муфты 30, связывающей водило 4 с входным валом 2,

а к узлу 37 - датчик 41 контроля частоты вращения маховика 17, выполненный в виде центробежного механизма (фиг. 1), кинематически связанного с маховиком 17.

На схеме электрического контура (фиг. 3) системы управления трансформатором электромагниты реле обоз-начены цифрами со штрихами в соответствии с номерами включаемых ими управляемых муфт.

Различают пять характерных режимов работы гидроинерционного трансформатора;

1. При разгоне выходного вала 3 с помощью энергии двигателя (на фиг. не показан) во включенном положении находятся посредством блока 40 управляемая муфта 30, соединяющая водило 4 с входным валом 2, и посредством контороллера 38, например, управляемая муфта 34, связывающая центральное колесо 5 с выходным валом 3. Остальные управляемые муфты 31, 32, 33 и 35 выключены.

При вращении входного вала 2 с води- лом 4 и наличии на выходном валу 3 момента сопротивления, создаваемого рабочими органами машины, промежуточные сателлиты 7 и 8 будут обкатывать соответственно центральные колеса 5 и 6 и приводить в движение неуравновешенные сателлиты 9 с наружными барабанами 12 и неуравновешенные сателлиты 10 с внутренними барабанами 13, а жидкие грузы 11 будут перемещаться по окружности лопастями наружных барабанов 12 к центру трансформатора, а лопастями внутренних барабанов 13 - к его периферии, каждый раз перетекая под действием центробежных сил через окна 15 и 16 гильз 14 из лопастей одних барабанов в лопасти других при проходе ими верхних и нижних положений.

При этом грузы, находящиеся на лопастях наружных барабанов 12, силами инерции формируют на центральном колесе 5 положительный вращающий момент, на водиле 4 - момент сопротивления, а грузы, находящиеся на лопастях внутренних барабанов 13, формируют на центральном колесе 6 и корпусе 1 отрицательный реактивный момент, на водиле 4 - положительный вращающий момент. Вращающий момент центрального колеса 5 передается через управляемую муфту 34 на выходной вал 3 и приводит его в движение в сторону, совпадающую с направлением вращения входного вала 2.

2. Для обеспечения вращения выходного вала 3 с противоположную сторону относительно входного вала 2 посредством контроллера 38 выключают муфту 34 и после полной остановки выходного вала 3 включают муфту 35, вследствие чего положительный вращающий момент от центрального колеса 5 будет передаваться на выходной вал 3 через зубчатые колеса 18-20, управляемую муфту 35 и зубчатые колеса 27, 26. В связи с наличием в этой цепи зубчатого механизма с паразитным колесом 19 выходной вал 3 будет приобретать вращение в противоположную сторону относительно входного вала 2.

3. Торможение выходного вала 3 и рабочих органов машины с помощью двигателя осуществляют при включенном контроллере 38 снижением частоты вращения вала двигателя, создавая на входном валу 2 мо- мент сопротивления, псд действием которого снижается частота вращения выходного вала 3, благодаря свойствам реверсивности трансформатора. При этом кинетическая энергия рабочих органов машины з период снижения их скорости движения преобразуется в двигателе-тормозе в тепловую энергию, которая передается в окружающую среду без возможности повторного ее ис- прльзования.

4. При торможении выходного вала 3 с рабочими органами машины с помощью маховика 17 нажимают на кнопку 42 блока 36. При этом управляемые муфты 30 и 34 выключаются, разъединяя первой водило 4 от входного вала 2, а второй - центральное колесо 5 от выходного вала 3. и одновременно включаются управляемые муфты 32 и 33, устанавливая механические связи соответственно между выходным валом 3 и во- дилом 4 и между центральным.колесом 5 и маховиком 17, вследствие чего вращающий момент, создаваемый инерционностью рабочих органов машины, передается от выходного вала 3 через зубчатые колеса 26,27, 32, зубчатые колеса 25, 24, водило 4. инерционную цепь трансформатора, центральное колесо 5, зубчатые колеса 28, 29. муфту 33 и зубчатые колеса 22, 21 на маховик 17. Под действием вращающего момен- та маховик 17 ускоряет свое вращение, накапливая кинетическую энергию. Одновременно маховик 17 своей инерционностью вызывает действие на выходном валу 3 тормозного момента.

После заметного снижения скорости вращения выходного вала 3 и прекращения его замедления кнопку 42 блока 36 отпускают, выключая муфты 33 и 32 и включая муфты 34 и 30. Дальнейшее торможение выходного вала 3 до полной его остановки продолжают с помощью рабочего тормоза машины (на фиг. не показано).

Если в период торможения выходного вала 3 маховик 17 будет стремиться увеличить частоту вращения выше расчетной, тогда центробежный механизм 41 (фиг. 1) посредством контактов 43 включает реле 44 (фиг. 3) узла 37, которым выключается реле 33 блока 36 и вместе с ним выключается управляемая муфта 33. разобщая механическую связь между центральным колесом 5 и маховиком 17, вследствие чего торможение выходного вала 3 с помощью маховика 17 автоматически прекращается и предупреждается разрушение маховика.

5. Для пуска машины с помощью кинетической энергии маховика 17 контроллером 38 включают, например, муфту 34, соединяющую центральное колесо 5 с выходным валом 3, и нажатием кнопки 45 блока 39 выключают муфту 30, разобщающую водило 4 от входного вала 2, и одновременно включают муфту 31, устанавливая механическую связь между маховиком 17 и водилом 4. При этом момент от маховика 17, вращающегося с большой частотой порядка 20-25 тыс., передается посредством зубчатых колес 21, 22. муфты 31, зубчатых колес 23. 24, водила 4, инерционной цепи центрального колеса 5, муфты 34 на выходной вал и приводит последний в движение. По мере расходования маховиком 17 ранее накопленной кинетической энергии его частота вращения снижается и наступает период, когда прирост скорости вращения выходного вала 3 прекращается. Тогда кнопку 45 блока 39 отпускают, т.е. муфта 31 выключается, разобщающая механическую связь между маховиком 17 и водилом 4, и включается муфта 30, устанавливающая связь между водилом 4 и входным валом 2. Дальнейшая работа трансформатора осуществляется от приводного двигателя (см. п.

1).

Использование при пуске машины кинетической энергии, накопляемой маховиком 17 при торможении выходного вала, позволяет значительно (на 40-50%) повысить экономичность трансформатора и в целом машины, работа которой сопровождается частыми остановками и пусками.

Такое выполнение гидроинерционного трансформатора вращающего момента позволяет повысить экономичность за счет применения в нем маховика и средств для новых кинематических с&язей между его звеньями.

Формула изобретения

Гидроинерционный трансформатор вращающего момента, содержащий корпус, входной и выходной валы, два планетарных механизма с общим для них водилом, кинематически связанным с входным валом,

каждый из которых включает также центральное колесо, у первого планетарного механизма кинематически связанное с выходным валом, у второго - с корпусом, промежуточные сателлиты, взаимодействующие с ними неуравновешенные сателлиты с жидкими грузами, установленные на води- ле соосно парами разных планетарных механизмов и связанные с коаксиально установленными по числу сателлитов наружным и внутренним барабанами соответственно с внутренними лопастями в первом планетарном механизме и наружными лопастями во втором планетарном механизме для взаимодействия с жидкими грузами, и закрепленные на водило цилиндрические гильзы, имеющие каждая два перепускных окна, предназначенных для сообщения между барабанами и расположенных диа

метрзльно противоположна на линии центров водила и неуравновешенного сателлита, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем аккумулирования кинетической энергии, он снабжен маховиком, зубчатым механизмом с паразитным колесом, зубчатыми парами и шестью управляемыми муфтами, из которых первыми тремя водило с помощью зубчатых пар связано соответственно с входным валом, маховиком и выходным валом, последние два звена с помощью четвертой и пятой муфт и зубчатых пар связано также с центральным колесом первого планетарного механизма, которое кинематической цепью, включающей зубчатый механизм с паразитным колесом, шестую муфту и зубчатую пару, связано с выходным валом.

20

Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения - повышение эконо- мичностигидроинерционного трансформатора путем аккумулирования кинетической энергии. Для этого при торможении выходного вала 3 с рабочими органами машины управляемые муфты 30 и 34 выключаются, разъединяя соответственно водило 4 от входного вала 2 и центральное колесо 5 от выходного вала 3, и одновременно включаются управляемые муфты 32 и 33, устанавливая связь с помощью зубчатых колес 26 и 27, 25 и 24 между выходным валом 3 и водилом 4. и с помощью зубчатых колес 28 и 29, 22 и 21 - между центральным колесом 5 и маховиком 17, вследствие чего вращающий момент, создаваемый инерционностью рабочих органов машины передается от выходного вала 3 через инерционную цепь трансформатора на маховик 17, ускоряя его вращение и аккумулируя на ее кинетическую энергию. При использовании кинетической энергии, накопленной маховиком 17 для пуска машины управляемую муфту 30 выключают, разобщая водило 4 от входного вала 2, и включают муфты 34 и 31, соединяя центральное колесо 5 с выходным валом 3 и устанавливая связь с помощью зубчатых колес 21 и 22, 23 и 14 между маховиком 17 и водилом 4. В результате вращающий момент от маховика 17 передается через инерционную цепь на выходной вал 3, который приобретает вращение. Использование при пуске машины кинетической энергии, накопленной маховиком 17 при торможении выходного вала 3 с рабочими органами, повышает экономичность трансформатора. 3 ил. (Л С

П

fS3

X 35

20

Фиг.З