Механический усилитель мощности Советский патент 1981 года по МПК F16H33/02 

(54) МЕХАНИЧЕСКИЙ УСШШТЕЛЬ МОЩНОСТИ

I

Изобретение относится к машино,строению и может быть использовано .во всех отраслях народного хозяйства в качестве элемента, позволяющего отрабатьтать заданное перемещение ведомого звена при нерегулируемом мощном силовом двигателе.

По основному авт. св. № 771390 известен механический усилитель мощности, содержащий корпус, установленные в нем силовой двигатель, кинематическую передачу с входным и выходным звеном и механизм управления, выполненный в виде толкателя, установленного в корпусе с возможностью перемещения параллельно продольной оси входного звена, входное звено выполнено в виде ведущего вала, двух полых цилиндров, жестко связанных с валом, втулки, установленной неподвижно на ведущем валу между полыми цилиндрами и имеющей на ее наружной поверхности продольные направляющие, и полого цилиндрического к лачка, имеющего нй наружной поверхности кольцевой паз и конус и состоящего из расположенных по окружности секторообразных в сечении частей, выполненных в виде ползунов, взаимодействующих с направляющими втулками, а конец толкателя расположен в кольцевом пазу полого кулачка, при этом концы ползунов расположены между наружной поверхностью втулки и внутренtoней поверхностью по.пьгк цилиндров, а выходное звено вьшолнено в виде ведомого вала, установленного в корпусе с возможностью поворота, ось которого параллельна образующей конуса

15 кулачка, рычага, жестко связанного с ведомым валом, и взаимодействующего с конусом кулачка, причем точки контакта рычага выходного звена и толкателя механизма управления с ко30нусом кулачка расположены по окружности на расстоянии, превьппающем максимальную ширину ползуна. Кроме того, 1сольцевой паз кулачка выполнен ступенчатым, состоящим из одинаковых на каждом ползуне участков, имеющим переменную ширину, при этом ширина участка паза на входе в него ко ца толкателя больше ширины этого участка паза на выходе на величину х да толкателя. При этом рычаг выполнен в виде последовательно прикрепле ных к его поверхности контактирующей с кулачком пластины из материала с малым модулем упругости, например резины, и пластины из антифрикционного материала. Усилитель снабжен установленным на конце толкателя роликом, диаметр которого меньше минимальной ширины паза на каждом ползуне, и магнитами- на боковых поверхностях паза каждого ползуна, направленгез1ми один к другому разноименными полюсами, и установленным на конце толкателя дополнительным магнитом обращенным одноименными полюсами к полюсам основных магнитов П. Недостатком известного устройства явля-ется то, что в случае большой ск рости вращения ведомого вала на полз ны действуют большие центробежные с лы, определяюшле большие силы трения в направляющих, большие габариты и мощность механизма управления, а так же значительный износ ползунов . Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощно.сти и износа ползуно Указанная цель достигается тем, что усилитель,снабжен магнитными дисками, установленными на ведущем валу с зазором относительно внутренней поверхности полого кулачка, а пл щадь цилиндрической поверхности полюсов магнитных дисков выбрана из у ловия равенства центробежной силы, действующей на каждый ползун, и сил магнитного притяжения магнитных дис ков, воздействующих на тот же ползу На фиг. 1 изображен предлагаемый усилитель, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 . Механический усилитель мощности содержит корпус 1, установленные в нем силовой двигатель (не показан), кинематическую передачу с входным звеном, выполненным в виде ведущего вала 2, двух полых цилиндров 3 и 4, жестко связанных валом 2, втулки 5, установленной неподвижно на ведущем валу 2 между полыми цили1здрами 3 и 4 и имеющей на ее наружной поверх ности продольнь1С направляющие 6, и полого цилиндрического кулачка 7, 4 имеющего на наружной поверхности кольцевой паз 8 и конус 9, угол наклона образующей которого к продольной оси ведутдего нала 2 меньше угла трения. Кулачок 7 состоит из расположенных по окружности секторообразных в сечении частей, выполненных в виде ползунов 10, взаимодействуюшлх с направляющими 6 втулки 5. При этом ползунов 10 расположены между наружной поверхностью втулки 5 и внутренней поверхностью полы.х цилиндров 3 и 4. Механический усилитель мощности содержит также выходное звено, выполненное в виде ведомого вала I1, установленного в корпусе 1 с возможностью поворота, ось которого параллельна образующей конуса 9 кулачка 7, и рычага 12, жестко связанного с ведомым валом 11 и взаимодействующего с конусом 9 кулачка 7. Механизм управления выполнен в виде толкателя 13, установленного в корпусе 1 с возможностью перемещения параллельно продольной оси ВХОДНО,ГО звена, конец толкателя 13 установлен в кольцевом пазу 8 полого кулачка 7, а точки контакта рычага I2 выходного звена и толкателя 13, взаимодействующие с конусом 9 кулачка 7, расположены по окружности на расстоянии, превышающем максимальную ширину ползуна. Кольцевой паз 8 кулачка 7 выполнен ступенчатым, состоящим из одинаковых на каждом ползуне участков 14, имеющих переменную ширину, при этом ширина d участка 14 кольцевого паза8 на входе в него., конца толкателя 13 больше ширины и этого участка паза на выходе на величину хода толкателя 13. Усилитель может быть снабжен установланньЕМ на конце толкателя 13 роликом 15, диаметр которого меньше минимальной ширины э паза на каждом ползуне 10, и магнитами 16 на боковых поверхностях паза каждого ползуна 10. Магниты 16 направлены один к другому разноименньп-ш полюсами, на конце толкателя 13 устанавливается в этом случае дополнительный магнит 17, обращенный одноименными полюсами к полюсам основных магнитов 16. На ведущем валу устанствлены магнитомягкие диски 18, отделенные от ползунов 10 рабочим ртдушным зазором, и Магнитные диски 19. Параметры системы выбраны гяким оГфятпч, 5 чтобы сила мапштного притяжения рав нялась центробежным силам, т.е. прои ведению массы ползуна 10 на квадрат скорости вращения ведущего йала и на расстояние от центра масс ползуна 10 по оси вращения ведущего вала Усилитель работает следующим образом. Если толкатель 13 механизма управления неподвижен, то ролик 15 выстраивает все ползуны 10, вращающиеся вместе с ведущим валом 2, . без осевого смещения друг относительно друга. Следовательно, при неподвижном толкателе 13 механизма управления ведомый вал 11, на котором сидит рычаг 12, будет тоже неподвижным. При перемещении толкателя 13 ролик 15 выстраивает ползуны 10 таким образом, что образуется определенный ступенчатый профиль кулачка. Мощность, затрачиваемая на перемещение ползунов 10,незначительна,так как перемещаются ненагруженные пластины. Однако, вступив в контакт с рычагом 12, ползуны 10 не имеют возмож ности переместиться в осевом направлении, так как размеры системы подобраны из условия самоторможения. При взаимодействии с ползунами 10 рычаг 12 отклоняется, повторяя таким образом перемещение толкателя J3. Так как рычагу 12 приходится контактировать со ступенчатым кулачком. ТО для уменьшения динамических усили рычаг вьтолнен трехслойным, к жестко му основанию рычага привулканизирова (приклеен) слой резины, к которой в свою очередь приклеен набор параллел ных пластинок из антифрикционного ма териала. При необходимости уменьшить ударные нагрузки при взаимодействии роли ка 15 толкателя 13 с ползунами 10 ис пользуют магниты. При вращении ведущего вала на каж дый из ползунов 10 действует центробежная сила Q Ге где т - масса одного ползунаси - скорость ведущего вала, Гп - расстояние от оси вращения до центра масс ползуна. 08 Однако магнитная система 18 и 19 притягивает ползуны 5 в противоположную (по отношению к силе Q) сторону С- силой F 4,, где В - магнитная индукция в зазоре , S - площадь цилиндрической поверхности полюсов магнитов; п - число ползунов 10. величина S принята равной т пцД-е Р где - масса всех ползунов. Следовательно, равнодействующая сил О. и F действующая на один ползун, равна R Q-F - 4,06 О, тогда номинальная величина силы трения в направляющих ползунов 10 равна FT fR О, где f - коэффициент трения в направ. ляющих. Так как при этом мощность трения . в направляющих близка к нулю,то износ ползунов и направляющих оказывается очень малым. Очень мала при этом оказывается и мощность, затраченная на управление. Формула изобретения Механический усилитель мощности по авт. св. № 771390, отличающ и и с я тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности и износа ползунов, он снабжен магнитными дисками, установленными на ведущем валу с зазором относительно внутренней поверхности полого кулачка, а площадь цилиндрической поверхности полюсов магнитных дисков выбрана из условия равенства центробежной силы, действующей на каждый ползуи, и силы магнитного притяжения магнитных дисков, воздействующих на тот же ползун. I Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 771390, кл. F 16 Н 33/02, 1978 (прототип). Я ; 5 7