Инерционно-импульсная бесступенчатая передача Советский патент 1982 года по МПК F16H33/14 F16H37/06 

(54) ИНЕРЦИОННО-ИМПУЛЬСНАЯ БЕССТУПЕНЧАТАЯ

.ПЕРЕДАЧА

1 ,

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве автоматического бесступенчатого привода в машинах с двумя исполнительными органами и, в частности, для привода двух исполнительных - органов, один 5 из которых осуществляет подачу другого, например в сверлильных станках.

Известна бесступенчатая инерционноимпульсная передача, содержащая ведущий и промежуточный валы, маховики, ,о два механизма свободного хода (МСХ), внутренние обоймы которых установлены на промежуточном валу, а наружные снабженьгтормозными устройствами с индивидуальным приводом и соединены через маховики с исполнительными органами 1. 15

Однако эта передача не може быть использована для привода двух соосных исполнительных органов машины, у которой в процессе работы имеет место силовое взаимодействие исполнитель- 2о ных органов друг с другом, через рабочую среду; так как в этом случае производительность и КПД передачи снижены.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому

эффекту является инерционно-импульсная бесступенчатая передача, содержа щая корпус, импульсный механизм, два исполнительных органа, два основных противоположно направленных МСХ, внутренние обоймы которых соединены с ведомым элементом импульсного механизма, а наружная одного из них - с одним из исполнительных органов, и дополнительный МСХ, внутренняя обойма которого соединена с наружной обоймой противоположно направленного ему основного МСХ, а наружная - с корпусом. Вторая наружная обойма основного МСХ известной передачи соединена. со вторым исполнительным органом и с внутренней обоймой второго дополнительного МСХ, аналогично первому.

Преимуществом передачи является то, что она обеспечивает привод сооскых исполнительных органов машины с разносторонним вращением 2.

Однако отсутствие в известной передаче автоматического распределения энергии между исполнительными органами в зависимости от условий их работы ограничивает возможность повышения производительности передачи, а имеющие место непроизводительные потери энергии снижают ее КПД. Целью изобретения является повышение производительности и КПД передачи путем автоматического распределения энергии между исполнительными органами в зависимости от их условий работы. Поставленная цель достигается тем, что инерционно-импульсная бесступенчатая передача, содержащая корпус, импульсный механизм, два исполнительных органа, два основных противоположно направленных МСХ, внутренние обоймы которых соединены с ведомым элементом импульсного механизма, а наружная одного из них - с одним из исполнительных органов, и дополнительный МСХ, внутренняя обойма которого соединена с наружной обоймой противоположно направленного ему основного МСХ, а наружная - с корпусом передачи, снабжена дифференциальным механизмом, каждое центральное колесо которого кинематически связано с наружной обоймой одного из основных МСХ а водило - со вторым исполнительным органом, задающим устройством, кинематически связанным с наружной обоймой одного из основных МСХ и тормозными устройства.ми с автономными приводами, воздействующими на наружные обоймы основных МСХ. Задающее устройство передачи может быть выполнено, например, в виде гидронасоса, с принудительно регулируемым сопротивлением на выходе. На чертеже схематически изображена инерционно-импульснаябесступенчатая передача. В корпусе 1 передачи размещен инерционно-импульсный механизм, включающий ведущий маховик 2, неуравновещенные сателлиты 3, связанные через оси 4 с ведущим маховиком 2, и ведомый вал 5, на котором установлена солнечная щестерня 6, находящаяся в зацеплении с неуравновешенными сателлитами 3. Выходными элементами передачи являются исполнительные органы 7 и 8 (в сверлильных станках исполнительный орган 7 обеспечивает рабочее .вращение инструмента, а орган 8 - его подачу). На ведомом валу 5 импульсного механизма установлены внутренняя обоймы 9 и 10 двух основных противоположно направленных МСХ, наружные обоймы 11 и 12 которых снабжены тормозными устройствами 13 и 14 с автономными приводами. Обойма 12 соединена с исполнительным органом 7, а обойма 11 - с внутренней обоймой 15 дополнительного противоположно направленного МСХ, наружная обойма 16 которого закреплена в корпусе I передачи. Дифференциальный механизм включает центральные колеса 17 и 18, кинематически через щестерни 19-22, связанные с наружными обоймами 11 и 12, основных МСХ, сателлиты 23, водило 24, связанное посредством вала 25, конических щестерен 26 и 27 с исполнительным органом 8. С наружной обоймой 11 основного МСХ через щестерню 29 взаимодействует задающее устройство 29, которое может быть выполнено, например, в виде гидронасоса с регулируемым сопротивлением на выходе. Инерционно-импульсная механическая бесступенчатая передача работает следующим образом. Ведущий маховик 2 с неуравновещенными сателлитами 3 приводится во вращение двигателя. При вращении неуравновещенных сателлитов 3 вокруг солнечной щестерни 6, закрепленной на ведомом валу 5, на последний действует знакопеременный вращающий момент синусоидального характера, с периодом, равным времени одноги v/5onoTa неуравновещенных сателлитов 3 относительно собственной оси 4 вращения. Этот знакопеременный вращающий момент, в зависимости от относительного положения маховика 2 и ведомого вала 5, разгоняет последний до угловой скорости наружных обойм 11 и 12, которые вращаются в разные стороны. При этом импульс знакопеременного вращающегомомента, действующий в сторону вращения маховика 2, считается положительным, импульс знакопеременного вращающего момента, действующий в противоположную сторону - отрицательным. В положительной фазе цикла импульс знакопеременного вращающегося момента, действующий на ведомый вал 5 со стороны неуравновешенных сателлитов 3, вызывает торможение этого вала (разогнанного в противоположную сторону в отрицательной фазе предыдущего цикла), включение МСХ, совместный разгон вала 5 с наружной обоймой 12 и передачу вращающего момента на исполнительный орган 7 для преодоления момента сил сопротивления, определяемых рабочим процессом. Одновре.менно через щестерни 22 и 21 приводится во вращение центральное колесо 18 дифференциального механизма. В этой фазе цикла наружная обойма 11 и связанные с ней шестерни 20 и 19, вращаясь по инерции, приводят во вращение центральное колесо 17 дифференциального механизма. Разность скоростей центральных колес (вращающихся в разные стороны) 17 и 18 обуславливает переносное движение сателлита 23 и водила 24 дифференциального механизма.

Водило 24 жестко соединено с валом 25, который приводит в действие через конические шестерни 26 и 27 исполнительный орган 8, обеспечивающий подачу исполнительного органа 7 в рабочую зону или обрабатываемого материала - к исполнительному органу 7. В отрицательной фазе цикла импульс знакопеременного вращающего момента, действующий на вал 5 со стороны неуравновещенных сателлитов 3, вызывает торможение этого вала (разогнанного в противоположную сторону в положительной фазе цикла), его остановку и разгон до угловой скорости наружной обоймы 11, и затем, после включения мех, совместный разгон вала 5, наружной обоймы 11 и шестерни 20. С шестерни 20 импульс знакопеременного вращающего момента через шестерню 28 передается на задающее устройство 29, а через шестерню 19 - на центральное колесо 17 дифференциального механизма. В этой же фазе цикла наружная обойма 12 и связанные с ней исполнительный орган 7, шестерни 22 и 21, вращаясь по инерции, приводят .во вращение центральное колесо 18 дифференциального механизма. Разность же угловых скоростей центральных колес 17 и 18, как и прежде приводит в действие подающий исполнительный орган 8, обеспечивая и в этой фазе цикла подачу исполнительного органа 7 или обрабатываемого материала к исполнительному органу 7.

Так распределяются положительный и отрицательный импульсы в зависимости от вращающего момента и осуществляется работа передачи при определенных величинах моментов сил сопротивления на исполнительных органах 7 и 8, обусловленных физикомеханическими свойствами обрабатываемого материала.

При этом связанное с наружной обоймой 11 через шестерни 20 и 28 задающее устройство 29 создает сопротивление вращению обоймы 11, которое может регулироваться по ЕГеличине, например путем принудительного изменения сопротивления на выходе гидравлического насоса.

Передача обладает автоматическим распределением энергии между исполнительными органами 7 и 8 в зависимости от условий их работы.

Так, например, увеличение момента сил сопротивления на исполнительном органе 7 приводит к уменьшению угловой скоростипоследнего и связанного с ним центрального

колеса 18 дифференциального механизма, что приводит к у.меньшению угловой скорости водила 24 и подающего исполнительного органа 8.

С уменьшением величины подачи прогрессирующее падение угловой скорости исполнительного органа 7 прекращается, что приводит к выходу передачи на новый установившийся режим работы с локализацией изменений скоростных и силовых параметров исполнительных органов в определенной области, определяемой сопротивлением на выходе задающего устройства.

При значительном увеличении момента сил сопротивления на исполнительном органе 7 разность угловых скоростей центральных колес 18 и 17 может стать равной нулю, что соответствует режиму работы исполнительного органа 7 при его нулевой подаче (или при нулевой подаче обрабатываемого материала к исполнительч-ому органу 7). Момент наступления этого режима, а также соответствующие ему величины скоростных и силовых параметров на исполнительных органах зависят от сопротивления задающего устройства, которое создает сопротивление вращению наружной обоймы 11. Сопротивление задающего устройства должно быть отрегулировано так, чтобы режим работы передачи с ну«чевой подачей исполнительного органа 7 наступал при достаточно высоком передаточно.м отношении (отношение числа оборотов исполнительного органа 7 к числу оборотов вала двигателя или маховика 2), соответствующему достаточно высокому КПД передачи. Таким образом, осуществляется саморегулирование передачи из условия работы на режиме с высоким КПД.

При аварийном возрастании момента сил сопротивления на исполнительном органе 7, когда последний останавливается, разность угловых скоростей центральных колес 18 и 17 изменяет знак. Вследствие этого изменяется направление вращения водила 24 и подающего исполнительного органа 8 и тем самым автоматически изменяется направление подачи исполнительного органа 7 и исключается аварийная ситуация. В процессе отвода исполнительного органа 7 моменты сил сопротивления на нем снижаются до тех значений, пока он и наружная обойма 12 вновь не начнут вращаться. В этом случае происходит автоматическое возобновление рабочего процесса передачи после устранения аварийной ситуации.

Кроме того, для обеспечения ускоренной подачи привода с исполнительны.м органом 7 в рабочую зону, при отсутствии сил сопротивления на последнем, необходимо наружную обойму 11 затормозить тормозным устройством 13 до полной остановки. Вследствие этого ускоренное вращение получает подающий исполнительный орган 8, который и осуществляет ускоренную подачу привода. Для ускоренного вывода привода с исполнительным органом 7 из рабочей зоны необходимо наружную обойму 12 затормозить тормозным устройством 14 до полной остановки. В момент пуска передачи наружная обойма II вследствие трения в мех может начать вращение по направлению движения наружной обоймы 12, что создает кинематическую неопределенность в движении звеньев передачи. Для исключения этого явления установлен дополнительный МСХ. Использованиеинерционно-импульсной передачи в металлорежущих станках позволяет повысить их КПД, а применение ее на автомобилях и тракторах дает значительную экономию топлива, улучшает динамические свойства, упрощает управление и увеличивает долговечность. Формула изобретения I. Инерционно-импульсная бесступенчатая передача, содержащая корпус, импу.пьсный механизм, два исполнительных оргапа, два основных противоположно направленных механизма свободного хода, внутренние обоймы которых соединены с ведомым элементом импульсного механизма, а наружная одного из них - с одним из исполнительных органов, и дополнительный механизм свободного хода, внутренняя обойма которого соединена с наружной обоймой противоположно направленного ему основного механизма свободного хода, а наружная с корпусом, отличающаяся тем, что, с целью повыщения производительности и КПД передачи, она снабжена дифференциальным механизмом, каждое центральное колесо которого кинематически связано с наружной обоймой одного из основных механизмов свободного хода, а водило - со вторым исполнительным органом, задающим устройством, кинематически связанным с наружной обоймой одного из основных механизмов свободного хода, и тормозными устройствами с автономными приводами, воздействующими на наружные обоймы основных механизмов свободного хода. 2. Передача по п. 1, отличающаяся тем что задающее устройство выполнено в виде гидронасоса с регулируемым сопротивлением на выходе. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 665162, кл. F 16 Н 33/14. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2862589/25-28, 03.01.80.