Способ генерирования перемещающихся волн деформации гибкого колеса и волновая зубчатая передача Советский патент 1992 года по МПК F16H1/00 

Изобретение относится к машиностроительным областям и может найти применение в транспортном машиностроении, например в приводах устройств, содержащих волновые зубчатые передачи с гибким колесом-кольцом, размещенных на транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания и использующих в качестве источника энергии выхлопные газы.

Известен способ генерирования перемещающихся волн деформации гибкого элемента волновой передачи, заключающийся в воздействии на этот элемент вращающимся магнитным полем, которое усиливается подмагничиванием. Этот способ осуществлен в известной волновой передаче, содержащей жесткое и гибкое колеса и равномерно распределенные источники вращающегося магнитного поля.

Известен способ генерирования перемещающихся волн деформации гибкого колеса в волновой передаче, заключающийся в силовом воздействии на гибкое колесо на

нескольких участках Этот способ осуществлен в волновой зубчатой передаче, содержащей жесткое и гибкое колеса и установленный с возможностью вращения планетарный генератор волн. В указанной волновой передаче диаметр гибкого колеса меньше диаметра окружности, описывающей наиболее удаленные от оси вращения точки на наружной поверхности сателлитов генератора.

Недостатком известных способов и устройств является невозможность использования тепловой энергии.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем использования тепловой энергии.

Положительный эффект достигается при использовании остаточной тепловой энергии отработанных теплоносителей.

Расширение эксплуатационных возможностей обеспечивается тем, что в способе генерирования перемещающихся волн деформации гибкого колеса в волновой пе

(Л

С

j ел

N

Ч) 00

о

оедачё, заключающемся о воздействии на гибкое колесо на нескольких участках, это воздействие осуществляется путем нагрева и охлаждения. Гибкое колесо одновременно нагревают и охлаждают на равномерно чередующихся по характеру воздействия участках. Общее число участков воздействия равно удвоенной разности чисел зубьев жесткого и гибкого колес

В волновой зубчатой передаче, содержащей жесткое и гибкое колеса и установленный с возможностью вращения планетарный генератор волн, гибкое колесо выполнено биметаллическим, а его внутренний диаметр равен диаметру окружности, описывающей наиболее удаленные от оси вращения точки на- наружной поверхности сателлитов генератора. Водило генератора имеет чередующиеся между собой равномерно распределенные источники тепла и холода, расположенные между сателлитами генератора, а количество последних равно количеству одноименных источников воздействия.

На фиг 1 изображена диаграмма перемещения волн деформации и вращения источников тепла и холода.

Предлагаемый способ заключается в тЪм, что обеспечивают одновременный на- фев и охлаждение гибкого колеса на равно- ерно чередующихся по характеру воздействия участках: Тепло, Холод (см. фиг. 1). Нагрев и охлаждение гибкого колеса осуществляют при помощи вращающихся источников тепла и холода. Вращение указанных источников осуществляется при помощи какого-либо кинематического (малой мощности) механизма поворота. За счет вы- полнэния гибкого колеса.биметаллическим со слоями из металлов с различными коэффициентами линейного расширения и образования в нем зон, имеющих различную температуру, происходит деформация указанного колеса. Одновременный нагрев и охлаждение гибкого колеса на равномерно чередующихся по характеру воздействия участках обеспечивает придание этому колесу правильной волновой формы. Если, например, меньший коэффициент линейного расширения имеет металл наружного слоя, гребни волн деформации г ибкого колеса образуются наегоохлажденныхучастках. Число гребней волн деформации равно половине общего числа участков воздействия (нагревания и охлаждения) на гибкое колесо.

Вращение источников тепла и холода обеспечивает перемещение участков гибкого колеса, имеющих различную температуру и. следовательно, обеспечивает перемещение волн деформации

Таким образом происходит процесс генерирования перемещающихся волн де- формации гибкого колеса.

При генерировании перемещающихся

волн деформации гибкого колеса в составе волновой зубчатой передачи целесообразно, чтобы число гребней волн деформации било равно разности чисел зубьев жесткого и гибкого колес. Этим обеспечивается минимальный уровень напряжений, возникающих при деформации гибкого колеса. Следовательно, общее число участков воздействия на гибкое колесо целесообразно принимать равным удвоенной разности чисел зубьев

жесткого и гибкого колес.

При перемещении волн деформации гребни этих волн находятся не на осях источников холода, а отклонены на угол «(на фиг. 1 оси источников показаны прерывистыми линиями со стрелками, указывающими направление тепловых потоков). Величина угла а зависит от момента сопротивления вращению жесткого колеса волновой передачи, т. е. от нагрузки на

последнюю.

Для термочувствительных элементов с наиболее распространенными комбинациями марок металла температурный режим работы применительно к области

положительных температур характеризуется температурой нагрева до (120...400)° С и температурой охлаждения до 20° С.

Для нагрева биметаллического колеса до указанных температур могут быть применены вторичные (с низким температурным потенциалом) источники тепловой энергии, например выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания. Поскольку обычно не используемая остаточная тепловая энергия не

представляет собой ценности, ее использование вместо других видов энергии способствует сокращению эксплуатационных расходов.

В качестве примера конкре1ного выполнечия устройства для реализации предлагаемого способа на фиг. 2 и 3 схематично изображена волновая зубчатая передача в нерабочем (фиг. 2) и в рабочем (фиг. 3) положениях; на фиг. 4 схематично изображен

узел подвода теплоносителя и охладителя.

Волновая зубчатая передача содержит

жесткое колесо 1 с числом зубьев Zi и гибкое

колесо 2 с числом зубьев 2г. Разность чисел

зубьев Zi - 2а этих колес равна, напримерг2.

Гибкое колесо 2 выполнено биметалличе- .ским. В качестве материалов слоев исполь- . зованы металлы с различными значениями коэффициента линейного расширения. Металл наружного слоя 3 имеет, например,

меньшее значение коэффициента линейного расширения, а металл внутреннего слой 4 - большее.

Кроме того, волновая передача содержит планетарный генератор волн 5, уста- новленный с возможностью вращения. Водило б планетарного генератора Б имеет равномерно рэспредетенние чередующиеся между собой радиальные отверстия 7 и 8, количество которых равно N (Zi - Za) 4, Отверстия 7 соединены посредством осевого канала 9 с источником теплоносителя (не показан), а отверстия 8 соединены посредством каналов 10 с источником охладителя (не показан) и являются соответственно че- редующимися между собой источниками тепла п источниками холода,

Подача теплоносителя и охладителя соответственно в каналы 9 и 10 обеспечивается через неподвижную муфту 11, установленную на конце этого водила так, что не препятствует вращению последнего, Для уменьшения потерь тепловой энергии водило б и муфта 11 выполнены из материала с низкой теплопроводностью.

Отверстия 7 и 8 расположены между сателлитами 12 планетарного генератора 5. Количество же сателлитов 12 равно количеству пар отверстий 7 п 8, т. е. количеству одноименных источников воздействия, а именно 2. Диаметр окружности D, описывающей наиболее удаленные от оси вращения точки на наружной поверхности сателлитов 12, равен внутреннему диаметру DI гибкого колеса 2,

Работа устройства осуществляется следующим образом.

От источников теплоносителя и охладителя через муфту 11 в каналы 9 и 10 водила 6 подают соответственно теплоноситель, например, горячий газ и охладитель, например, холодный воздух, Исходящие из радиальных отверстий 7 и 8 водила 8 соответственно горячий газ и холодный воздух воздействуют на биметаллическое коле- со 2. Вследствие того, что коэффициенты линейного расширения металлов слозв 3 и 4 различны, а отверстия 7 ч 8 чередуются между собой и распределены равномерно, гибкое колесэ 2 деформируется и приобре- тает прав льную волнистую форму. Поскольку из металла с меньшим коэффициентом линейного расширения выполнен наружный слой 3, гребни волк деформации образуются на охлаждаемых участках колеса 2. Равенство диаметров D и DI обеспечивает мгновенную реакцию водила С, выражающуюся в изменении его углового положения, при уменьшении расстояния отточек контакта сателлитов 12

с внутренней поверхностью колеса 2 до оси вращения, Прг деформации колеса 2 его внутренняя поверхность с радиусом кривизны R -д-даеит на сателлиты 12, стремясь

вы-олкнуть их в зону, ограниченную внутренней поверхностью с радиусом кривизны

, т, о. в зону гребней. Количество стеллитов 12 равное количеству пар радиальных отверстий 7 и 8 обеспечивает минимальное искажение правильной волнистой формы (ибкого колеса 2.

Таким образом, давление на сателлиты 12 со стороны внутренней поверхности гибкого колеса 2 вызывает поворот водила 6 с радиальными отверстиями 7 и 8, что обеспечивает смещение участков нагрева и охлаждения этого колеса. Смещение участков воздействия из колесо 2, в свою очередь, вызывает смещение гребней волн его деформации Смещение гребней волн деформации колеса 2 снова вызывает поворот водила б. Смещения гребней волн деформации колеса 2 и повороты водила 6 сливаются в единый непрерывный процесс. Расположение отверстий 7 и 8 между сателлитами 12 позволяет исключить как возможность выхода этих сателлитов из контакта с внутренней поверхностью колеса 2, так и образование при вращении водила 6 мертзых точек,

Зубья 13 гибкого колеса 2 на гребнях волн деформации входят в зацепление с зубьями 14 жесткости колеса 1. Перемещение волн деформации гибкого колеса 2 вызывает пращемие жесткого колеса 1. При наличии момента сопротивления вращения жесткого колеса 1 будет иметь место, зависящее от величины этого момента, некото- рос смещение положения гребней волн деформации гибкого колеса 2 и отверстий 8 относительно друг друга (на фиг. 3 не показано). Предлагаемая волновая зубчатая передача позволяет использовать не только тепловую энергию. В зависимости от взаимного расположения слово биметаллического колеса, выполненных из металлов с различными значекиямикоэффициентов линейного расширения, возможно использование динамического давления струй теплоносителя или охладителя. Давление истекающих из рчдиальных отверстий водила струй (только теплоносителя или только охладителя) также способствует и может быть k,c- пользовапо для образования в зоне

действия этих струй гребней волн деформации гибкого колеса.

Формула изобретения 1. Способ генерирования перемещающихся волн деформации гибкого колеса в волновой передаче, заключающийся в воздействии на гибкое колесо на нескольких участках, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем использования тепловой энергии, гибкое колесо одновременно нагревают и охлаждают на равномерно чередующихся по характеру воздействия участках, а-общее число последних равно удвоенной разности чисел зубьев жесткого и гибкого колес.

2. Волновая зубчатая передача, содержащая жесткое и гибкое колеса и планетарный генератор волн, установленной с возможностью вращения, отличающая

с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, гибкое колесо выполнено биметаллическим, а внутренний диаметр последнего равен диаметру окружности, описывающей наиболее удаленные

от оси вращения точки на наружной поверхности сателлитов генератора, водило генератора имеет чередующиеся между собой, равномерно распределенные источники тепла и холода, расположенные между сателлитами генератора, а количество послед- них равно количеству одноименных источников воздействия.

Использование1 в машиностроении, в приводах устройств, содержащих волновые зубчатые передачи Сущность изобретения способ генерирования перемещающихся во,;н заключается в обеспечении одновре менного нагрева и охлаждения гибкого колеса на равномерно распределенных, чередующихся по характеру воздействия участках. За счет выполнения гибкого колеса биметаллическим и образования в нем зон, имеющих различную температуру, происходит деформация гибкого колеса. 2 с п ф-лы, 4 ил

/г/$мае нелеса

Холо9

Te/f/fO

фиг

Риг. 2

лг

фие.З

3 fO

Риг4