Инерционная бесступенчатая передача Советский патент 1980 года по МПК F16H33/14 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве бесступенчатой передачи с автоматическим изменением частоты и вращающего момента на ведомом валу в зависимости от нагрузки. Известна инерционная бесступенчатая передача, содержащая корпус, размещенные в нем ведущий и ведомый валы, водило с осями, свободно установленные на них сателлиты, взаимодействующие с ними центральные колеса, одно го которых скреплено с ведомым валом, а другое - связано с корпусом, инерционные грузы, расположенные эксцентрично осям, и подпружиненные рычаги, шарнирно соединенные с сателлитами 1 . Однако инерционные грузы периодически взаимодействуня с подпружиненными рычагами, которые кинематически не связаны с сателлитами. Позтому при контакте грузов с рьгаагами неизбежны динамические нагрузки (удары), снижающие долговечность передачи в целом. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату яв ляется инерционная бесступенчатая передача. содержащая корпус, размещенные в нем ведущий и ведомый валы, водило с осями, свободно установленные на осях сателлиты, взаимодействующие с ними центральные колеса, одно из которых закреплено на ведомом валу, а другое связано с корпусом, и инерционные грузы, расположённые эксцентрично осям сателлитов, и муфты свободного хода 2. Однако инерционные грузы периодически взаимодействуют с сателлитами через муфты свободного хода, которые в условиях циклического нагружения имеют низкую долговечность, что обусловливает и низкую долговечность передачи в целом. Кроме того, в этой передаче частота вращения водила, несущего инерционные грузы, меньше частоты вращения ведущего вала, в результате чего величина передаваемого вращающего момента снижается. Целью изобретения является повышение долговечности. Для этого передача снабжена размещенным на ведущем валу дополнительным центральным колесом и контактирующими с ним дополнительными сателлитами, жестко установленными

на осях. Инерционные грузы выполнены в виде обеспечивающих самоторможение в противоположные стороны зу6ча1Ъ1х колес, каждое из которых взаимодействует .с одним из основных сателлитов.

Для повышения передаваемого вращающего момента передача снабжена вторым дополнительным центральным колесом, размещенным на ведущем валу, и вторыми дополнительными сателлитами, жестко связанными с основными сателлитами и взаимодействующими со вторым дополнительным центральным колесом.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема инерционной бесступенчатой передачи; на фиг. 2передача, снабженная дополнительным централь.ным колесом, закрепленным на ведущем валу.

Инерционная бесступенчатая передата содержит корпус 1 с размещенными в нем в опорах ведущим 2 и ведомым 3 валами.

Водило 4 несет оси 5, где свободно уставовлены сателлиты б и 7, с которыми взаимодействуют центральные колеса 8 и 9. Колесо 8 закреплено на ведомом валу 3, а колесо 9 соединено с барабаном 10, с которым .взаимодействует тормоз 11, связанный с корпусом 1. Тормоз снабжен соответствующим механизмом управления (на чертеже не показан). .

Дополнительное центральное колесо 12 установлено свободно и взаимодействует с донолнительнылш сателлитами 13, жестко установленными на осях 5.

Инерционшле грузы размещены эксцентрично осям 5 и выполне 1ы в виде самотормозящихся в противоположные стороны зубчатых колес 14 и 15, опоры 16 которых соединены с осями 5. С инерционными грузами взаимодействуют щестерни 17 и 18, закрепленные на сателлитах 6 . и 7. .

Второе дополнительное центральное колесо 19 (см. фиг. 2) соединено с ведущим валом 2 и взаимодействует со вторыми дополнительными сателлитами 20, закрепленными на сателлитах 6.

Передача имеет несколько инерционных грузов, причем суммарный центр масс каждого комплекта эксцентричен оси 5.

ИнерЩ1О1шая бесстученчатая передача работает следуюнщм образом.

При вращении ведущего вала 2 с частотой Созвал 3, преодолевая момент внешнего сопротивления, вращается с частотой 1и„, причем Lo, uj и тормоз 11 включен.

Сателлиты 6 и 20 обкатьгеаются по центральным колесам 8 и 19, в результате чего водило 4 (см. фиг. 2) вращается с частотой , причем ш. tq.

Зубчатые колеса 14 и 15 вращаются относихельно осей 5 и вместе с водилом 4 и под действием центробежной силы переносного (с водилом 4) движения стремятся занять

Наиболее удаленное положение от оси передачи, когда центр масс комплекта находится на линии центров сателлитов 6 и колеса 8.

При отклонении центра масс комплекта от у1сазанного положения на оси 5 появляется знакопеременный инерцио1шый вращающий момент. Положительный инерционный момент обусловлен поворотом центра масс комплекта на угол от О до 180° и отрицательный - поворотом от 180 до 360°.

Направление самоторможения зубчатых колес 14 и 15 и щестерен 17 и 18 выбрано так, что под дейЛвием положительного момента самотормозятся зубчатые колеса 14 и щестерни .17, а под действием отрицательного момента - колеса 15 и шестерни 18.

При повороте центра масс комплекта на угол от О до 180° блокируются зубчатые колеса 14 и шестерни 17. Грузы движутся к оси передачи и вращаюшлй момент от них через сателлиты 6 и центральное колесо 8 передается на ведомый вал 3; при этом зубчатые колеса 15 и шестерни 18 расторможены и вращаются вхолостую.

При повороте грузов инерционный момент на оси 5, достигнув максимума, начинает уменьшаться и становится равным нулю, когда суммарный центр масс комплекта грузов максимално приближается к оси передачи и выходит на линию центров сателлитов 6 и колеса 8.

Пройдя указанное положение, колеса 14 и 15 начинают удаляться от оси передачи, инерционный момента на оси 5 меняет свой знак (становится отрицательным), в результате чего зубчатые колеса 14 и шестерни 17 растормаживаются, а зубчатые колеса 15 и шестерни 18 затомаживаются (блокируются). Вращающий момент от грузов через сателлиты 7, центральное колесо 9, барабан 10 и тормоз 11 передается на корпус 1, создавая на последнем реактивный момент опоры.

При движении грузов вращающий момент на оси 5, достигнув максимума, начинает падать и становится равным нулю, когда суммарный центр масс комплекта максимально удаляется от оси передачи и, совершив поворот на угол от 180 до 360°, выходит на линию центров сателлитов 8 и цет:рального колеса 8.

Затем инерционный момент на оси 5 меняет знак, зубчатые колеса 15 и шестерни 18 растормаживаются, а колеса 14 и шестерни 17 затормаживаются,и цикл работы передачи повторяется. При этом синхронное движение каждого комплекта зубчатых колес 14 и 15 в течение цикла обеспечивается соединением опор 16 с дополнительными сателлитами 13, взаимодействующими с дополнительным центральным колесом 12.

Перевод инерционной бесступенчатой передачи в режим динамической муфты осуществляется выключением тормоза 11. При этом передача превращается в соосную механическую систему без внещней опоры момента, для которой вращающие моменты на ведущем 2 и ведомом 3 валу равны по величине при любом i соотношении частот вращения указа1П1ых валов.

Зубчатые колеса 14 и 15 и щестерш 17 и 18 выполнены самотормозящимися в npoTimoположных направлениях. Самоторможение достигается специальным профилированием при углах зацепления порядка 70-80°, поэтому зубья таких колес имеют высокую контактную прочность и долговечность. Затормаживание и растор маживание колес 14, 15 и, щестерен ; 17 , 18 происходит безударно, так как О1Ш постоянно кинематически связаны, а инерционный момент на оси 5 меняет знак только при полной остановке грузов в относительном движении, когда величина момента равна нулю, при этом каждое из колес 14 и 15 работает под нагрузкой лишь часть цикла и отсутствует взаимное перемещение зубчатых колес 14, 15 и шестерен 17, 18 под нагрузкой.

Это обеспечивает повышение долговечности передачи.

Рабочий процесс инерционной бесступенчатой передачи по фиг. 2 полностью аналогичен. При работе этой передачи частота вращения

водила 4, несущего инерционные грузы, превышает частоту вращения ведущего вала 2.

Вращающий момент, передаваемый инерционной передачей, пропорционален квадрату час1-оты вращения водила, поэтому передача по фиг. 2 при заданной частоте вращения ведущего вала 2 передает соответственно больший вращаюищй момент.

Формула изобретения

1.Инерционная бесступенчатая передача, содержащая корпус, размещенные в нем ведущий и ведомый валы, подило с осями, свободно установленные на осях сателлиты, взаимодействующие с ними центральные колеса, одно из которых закреплено на ведомом валу, другое - связано с корпусом, и инерционные грузы, расположенные эксцентрично осям сателлитов, отличающаяся тем, что, с целью повышения долговечности, она снабжена размещенным на ведущем валу дополнинельным центральным колесом и контактирующими

с ним дополнительными сагеллитами, жестко установленными на осях, инерционные грузы выполнены в виде обеспечивающих самоторможение в противоположные стороны двух зубчатых колес, каждое из которых взаимодействует с одним из основных сателлитов.

2.Передача по п. 1, отличающая с я тем, что , с целью повышения передаваемого вращающего момента, она снабжена вторым дополнительным центральным колесом, размещенным на ведущем валу, и вторыми дополнительными сателлитами, жестко связанными с основными сателлитами и взаимодействующими со вторым дополнительным центральным колесом.

Приоритет по п. 2, исчисляется от 13.12.76.

Источники информации, принятые во Внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 302539, кл. F 16 Н 31/00, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР № 102194, кл. F 16 Н 33/08, 1954.

:ff. e

/7 / f6 /5 ;я

f/г. /