Каток упругофрикционной передачи Советский патент 1993 года по МПК F16H55/32 

Фиг.1

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к фрикционным передачам,

Цель изобретения - повышение долговечности, эффективности работы и упрощение изготовления.

За счет предложенной конструкции каток имеет следующие преимущества:

1. Обод катка за счет изгиба наклонных перемычек создает силы прижатия, пропорциональные передаваемому крутящему моменту, что исключает буксование и позволяет конструировать многопоточные вариаторы для трансформации больших мощностей из-за направления силы прижатия из центра (от ведущего катка).

2. Компенсации скольжений в пятнах контакта за счет перемещения секций обода относительно дополнительного кольца диска - обеспечивает высокий КПД передачи, работу без смазки рабочих поверхностей и высокий расчетный коэффициент трения (уИо-0,3).

3. Применение наклонных перемычек вместо упругих элементов прототипа упрощает изготовление ведущего катка (штамповка дисков) и увеличивает долговечность его работы.

4. Конструкция катка с дисками и перемычками увеличивает поверхность охлаждения и обеспечивает возможность устройства самовентиляции катка путем установки упругих колец (резиновых или пластмассовых) с радиальными каналами.

Поставленная цель достигается тем, что предложенный каток упругофрикционной передачи, содержит ступицу со шлицами на наружной поверхности и пакет тонких стальных дисков с ободом, дополнительным кольцом и соединяющими их перемычками, наклоненными к радиусу в сторону вращения и имеющими форму консоли равного сопротивления изгибу касательными силами. Диски в пакете удерживаются стенкой ступицы и щекой: Обод диска разрезан на секции по чирлу контактирующих с ободом кинематических звеньев. Между разрезами на рабочей поверхности выполнены канавки, число которых кратно числу контактирующих кинематических звеньев. На внутренней поверхности дополнительного кольца нарезаны шлицы для установки дисков на шлицы ступицы. Диски устанавливаются со смещением разрезов и канавок по окружности так, чтобы обод катка имел по всей окружности равную упругость. Угол наклона перемычек обеспечивает создание сил прижатия обода катка к контактирующим кинематическим звеньям, пропорциональных

передаваемому вращающему моменту. Угол наклона перемычки к радиусу определяется по формуле.

4Nt n .

01 (Ш

2п

+ 0,407} +

10

+ & (.407) 1 .

О)

где NI - нормальная нагрузка на единицу длины пятна контакта;

n - число канавок на рассчетном упругом диске.

§2 относительное геометрическое скольжение в зоне расположения расчетного упругого диска,

d - диаметр вершин перемычек,

УпРУгая постоянная катка,

n - кривизна поверхности обода катка, Р - половина ширины площади контакта,.

&2 - упругая постоянная взаимодействующего с катком элемента,

Г2 - кривизна поверхности взаимодействующего с катком элемента.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен диск, ближайший к полюсу качения ведущего катка; на фиг. 2 - конструкция ведущего катка для автоматического многопоточного конусного вариатора; на фиг. 3 - расчетная схема для расчета перемычек; на фиг. 4 - промежуточное упругое кольцо; на фиг, 5 - вид на упругое кольцо сверху. Диск (фиг. 1) имеет дополнительное кольцо 1, одетое на шлицы 2 втулки 3, которая перемещается на шариках 4 по винтовым выступам ведущего вала

б. Обод 7 диска имеет прорези 8, количество и положение которых определяется контактирующими конусами. Секции обода 7 соединены с дополнительным кольцом 1 диска распорными перемычками 9, наклоненными

к радиусу. Другие диски пакета по мере удаления от полюса качения будут иметь на секциях обода канавки шириной 2-4 мм и глубиной 1-2 мм. Они располагаются так, чтобы они одновременно совпадали с пятнами контакта конусов вариатора. Узел ведущего катка (фиг. 2) имеет вал 6 с винтовыми выступами 10, по которым на шарикам 4 может помещаться под нагрузкой в осевом направлении ступица 11 ведущего катка. Винтовые шлицы вала 12 и пружина 13 обеспечивают автоматическое- регулирование передаточного отношения при увеличении вращающего момента. При увеличении вращающего момента увеличивается сила F (фиг. 2) и сила RI. которая

сжимает пружину 13 и перемещает каток к большому диаметру конусов вариатора. Ступица 11 имеет шлицы, на которые посажены диски фиг. 1 гак. чтобы обод 7 имеет равномерную упругость по всей окружности Это достигается смещением соседних дисков на шлицах ступицы 11. Пакет дисков (фиг. 1) установлен между стенкой ступицы и щеткой 15, которая навинчена на резьбовой конец ступицы 11. В щетке 15 и стенке 14 просверлены отверстия и радиальные канавки в поясках прилегания к ободу 7 для создания самовентиляции катка при вращении. При работе ведущий каток (фиг, 2) создает силы прижатия, пропорциональные передаваемому крутящему моменту и компенсирует геометрическое и другие виды скольжений в пятнах контакта ведущего катка с конусами. Создание силы прижатия осуществляется за счет компенсации геометрического скольжения, при котором в рабочей зоне пятна контакта окружная скорость обода 7 (фиг. 1) катка больше, чем скорость поверхности конуса. При отсутствии скольжения обод 7 отстает от ступицы 11, которая имеет угловую скорость, соответствующую скорости полоса качения Эта разность скоростей обода 7 и дополнительного кольца диска компенсируется изгибом перемычек, т.к. работой их против шерсти, что приводит к увеличению радиуса обода 7 на величину Л (фиг. 3). При отсутствии скольжения в пятне контакта обода 7 диска возникает касательная сила FI (фиг. 3), которая передается на перемычку в виде силы Fn, эта сила изгибает перемычку ОА, которая после изгиба занимает положение OAi. При этом отела изгиба-f пропорциональна геометрическому скольжению на длине дуги между соседними канавками, а увеличение радиуса составит А-|В А,Величина угла «определяет силу прижатия и определяется по формуле (1). Касательная сила на каждой секции изменяется от нуля до максимума, которая для одного диска определяется по формуле (2)

Рмакс to 9 В rik .

(2)

коэффициент трения покоя;

g - сила прижатия на единицу длины пятна контакта:

В - толщина диска;

nk - число контактирующих конусов.

Расчетная сила вращающегося момента равна половине максимальной. При достижении максимума касательной силы обод 7 каждого диска попадает прорезями или канавками под конусы, теряет сцепление с

конусами и силой упругости перемычек 9 обод 7 возвращается в свободное положение. Следующий конус входит на тот же сектор диска, и процесс повторяется. При этом

отсутствует скольжение в пятнах контакта, и потери энергии будут минимальные, как при чистом качении. Поэтому каток работает без смазки рабочих поверхностей. Для вариаторов с большой частотой вращения

ведущего вала, как вариант устройства обода ведущего катка, можно применить резиновые или пластмассовые кольца, устанавливаемые между ободами стальных дисков. Эти кольца (фиг, 4, 5) имеют на боковых поверхностях радиальные каналы 16, которые при вращении катка за счет центробежных сил создают вентиляцию катка, и следовательно, его охлаждение. Кроме этого, при соприкосновении об.одов 7 дисков и

их относительном перемещении при работе может возникнуть фреттинг-коррозия. Установка резиновых или пластмассовых колец между стальными дисками исключает это явление и- обеспечивает интенсивное охлаждение обода 7 катка. При сжатии обода 7 катка с упругими кольцами, например резиновыми, они будут выдавливаться и прижиматься к конусам Это будет способствовать передаче крутящего момента с большим коэффициентом трения (для резины по стали// - 0.3-0,5).

Формула изобретения

Каток упругофрикционной передачи, содержащий ступицу, обод, выполненный в виде пакета разрезанных упругих колец, на внешней поверхности каждого из которых выполнены равномерно расположенные по

окружности осевые канавки, смещенные относительно канавок соседних упругих колец в окружном направлении, и упругие элементы, связывающие обод со ступицей, отличающийся тем, что, с целью повышения

долговечности, эффективности работы и упрощения изготовления, на наружной поверхности ступицы выполнены шлицы каток снабжен пакетом дополнительных колец со шлицами для взаимодействия со шлицами

ступицы, каждое упругое кольцо разреэанЪ на секции, количество разрезов выбрано равным количеству взаимодействующих с катком элементов, а упругие элементы выполнены в виде связывающих каждое дополнительное кольцо с секциями соответствующего упругого кольца перемычек, имеющих форму консоли равного сопротивления изгибу тангенциальной силой и наклоненных к радиусу упругого диска в

сторону заданного направления вращения под углом а. определяемым из формулы

й (,о,)

(In

Г2

+ 0,40.7

)

где NI - нормальная нагрузка на единицу длины пятна контакта;

п число канавок на расчетном упругом диске;

10

Ј,2 - относительное геометрическое скольжение в зоне расположения расчетного упругого диска;

d - диаметр вершин перемычек,

в - упругая постоянная катка;

п - кривизна поверхности обода катка;

Р - половина ширины площади контакта;

02-упругая постоянная взаимодействующего с катком элемента;

га - кривизна поверхности взаимодействующего с катком элемента.

Использование: машиностроение. Сущ- ность изобретения: диск имеет дополни- тэльное кольцо (1); надетое на шлицы (2) втулки (3), которая перемещается на шариках (4) по винтовым выступам ведущего вала (6). Узел ведущего катка имеет вал (6) с винтовыми выступами (10), по которым на шариках (4) может помещаться под нагрузкой в осевом направлении ступица (11) ведущего катка. При увеличении вращающего момента увеличивается сила F и сила RI, которая сжимает пружину (13) и перемещает каток с большому диаметру конусов вариатора. Пакет дисков установлен между стенкой (14) ступицы и щекой (15), навинченной на резьбовой конец ступицы (11). При работе ведущий каток создает силы прижатия, пропорциональные передаваемому крутящему моменту, и компенсирует геометрическое и другие виды скольжений в пятнах контакта ведущего катка с конусами. 5 ил.

фс/3. /

1

QdЈ

ч

3

v

Т Т ф