Передача с синусошариковым рядом Советский патент 1982 года по МПК B60K17/06 

(54) ПЕРЕДАЧА С СИНУСОШАРИКОВЫМ РЯДОМ

1

Изобретение относится к буровой технике, может быть использовано и в других областях техники, где требуется изменение скорости вращения исполнительных органов рабочих машин (лебедки, подъемные краны, металлообрабатывающие станки и т. д.).

Известна передача с синусощариковым рядом, содержащим корпус в виде втулки с внутренней замкнутой синусоидальной беговой дорожкой, входной вал, связанный с валом двигателя бурильной машины и на внещней поверхности которого выполнена замкнутая синусоидальная беговая дорожка, полый выходной вал, связанный с рабочим органом, охватывающий входной вал и имеющий продольные сквозные прорези, и управляемый тормоз, связанный с упомянутой втулкой, причем в прорезях выходного вала установлены шарики с возможностью расположения в беговых дорожках втулки и выходного вала 1.

Недостатком известной передачи является то, что изменение частоты вращения ведомого вала путем подтормаживания наружной втулки тормозом приводит к больщим потерям энергии (на трение втулки о фрикционные элементы тормоза).

Цель изобретения - повышение КПД путем обеспечения передачи большего крутящего момента в широком диапазоне его регулирования.

Цель достигается тем, что передача снабжена, по крайней мере, одним дополнительным синусошариковым рядом, входной и выходной валы которого соединены соответственно с входным и выходным вала1-0ми основного ряда, а управляемый тормоз выполнен в виде полой цилиндрической детали, охватывающей втулки синусощариковых рядов, имеющей сквозные продольные прорези и неполные поперечные разрезы, образующие лепестки, причем к одному из концов последних прикреплены разрезные кольца, внутри которых расположен кулачковый валик переключения передач; при этом число прорезей в выходных валах различных синусошариковых рядов раз20лично.

Кроме того, у кулачкового валика переключения передач имеется хотя бы одно такое поперечное сечение, контур которого содержит по крайней мере две точки, расстояния от которых до оси вращения валика отличаются друг от друга на кратную величину.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема двухскоростной синусошариковой передачи; на фиг. 2 - кулачковый валик переключения передач; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б фиг. 2; на фиг. 5 - корпус тормоза; на фиг. 6 - сечение В-В фиг. 5; на фиг. 7 -сечение-Г-Г фиг. 5; на фиг. 8 - сечение Д-Д фиг. 5.

Двухскоростная синусошариковая передача состоит из вала 1 приводного двигателя, жестко связанного с ним входного вала 2 первого синусошарикового ряда, на внешней поверхности имеющего замкнутую синусоидальную беговую дорожку под шарики 3 с числом периодов Z2, корпуса-втулки 4 первого синусощарикового ряда, на внутренней поверхности которого выполнена синусоидальная беговая дорожка под шарики 3 с число.м периодов TL выходного вала 5 первого синусошарикового ряда со сквозными продольными прорезями под шарики 3, равномерно распределенными по окружности, в количестве Z5 Zj + Z, входного вала 6 второго синусошарикового ряда, жестко связанного с входным валом первого ряда, на внешней поверхности имеющего, замкнутую синусоидальную беговую дорожку под шарики 7 с числом периодов Zg; корпуса-втулки 8 вт орого синусошарикового ряда, на внутренней поверхности которого выполнена синусоидальная беговая дорожка под шарики 7 с числом периодов Zg; выходного вала 9 второго синусошарикового ряда, жестко связанного с выходным валом первого ряда и имеющего равномерно распределенные по окружности сквозные продольные прорези под шарики 7 в количестве Z Zg -f Zg; выходного вала 10 рассматриваемой двухскоростной синусошариковой передачи, жестко связанного с выходным валом второго синусошарикового ряда, кулачкового валика 11 переключения передач, стержня 12 кулачкового валика переключения передач, эксцентри1 ов 13-15 первого и эксцентриков 16-18 второго синусошарикового ряда. Эксцентрики 13, 15 и 17 по углу не смещены друг относительно друга, также не смещены по углу друг относительно друга эксцентрики 14, 16 и 18, но относительно эксцентриков 13, 15 и 17 они смещены на 180°.

В передачу входит также ближняя (от приводного двигателя) опора 19 кулачкового валика переключения передач, правый 20 и левый 21 тормозные лепестки первого синусошарикового ряда в собранной передаче охватывают корпус-втулку 4, правый 22 и левый 23 тормозные лепестки второго синусошарикового ряда охватывают корпусвтулку 8, дальняя опора 24 кулачкового валика переключения передач, дальний

подшипник 25 под стержень 12,26-31 - рычаги, жестко соединенные с концами соответствующих лепестков (рычаги 26 и 28 соединены с левым тормозным лепестком второго синусощарикового ряда, рычаг 27

соединен с правым тормозным лепестком второго синусошарикового ряда, рычаги 29 и 31 связаны с левым тормозным лепестком первого синусошарикового ряда и рычаг 30 соединен с концом правого тормозного лепестка первого синусощари0 кового ряда), ближний подщипник 32 стержня 12, при собранной передаче рычаг 31 противостоит эксцентрику 13, рычаг 30 - эксцентрику 14 и т. д., рычаг 26 противостоит эксцентрику 18.

Входной вал рассматриваемой передачи считаем вращающимся, а кулачковый валик расположенным так, что эксцентрики 13, 15 и 17 занимают крайнее левое положение. Эксцентрики 14, 16 и 18 окажутся в крайнем правом положении, лепестки 20

и 21 - сведенными и потому зажимающими корпус-втулку первого синусошарикового ряда, лепестки 22 и 23 окажутся разведенными и поэтому не соприкасающимися с корпусом-втулкой второго синусошарикового ряда. В описанном положении кулачкового валика выходной вал передачи будет вращаться с угловой скоростью Cj -g- (l,

где oj - угловая скорость входного вала.

После поворота кулачкового валика на

полоборота лепестки 20 и 21 разойдутся

Q и освободят корпус-втулку первого синусощарикового ряда, лепестки 22 и 23 затормозят корпус-втулку второго синусошарикового ряда, по окончании переходного процесса выходной вал передачи будет вращаться с угловой скоростью

Неравенство выходных угловых скоростей (о) 0)) рассматриваемой двухскоростной синусошариковой передачи обеспечивается условием

-Zi. 5 2б 2

Сопоставим прототип (однорядная синусошариковая передача, у которой частота вращения выходного вала изменяется путем

подтормаживания корпуса-втулки известными тормозными устройствами) с предложенным устройством.

Обозначим: N - мощность на валу приводного двигателя бурильной машины (считаем одинаковой и для прототипа и для предложе нной передачи); as - частота вращения выходного вала i-TOro (i 7 1) синусошарикового ряда при полностью заторможенной корпусе-втулке этого ряда и она же (cJ) - та частота вращения, которая

достигается прототипом способом. подтормаживания его корпуса-втулки; t| - КПД первого синусошарикового ряда предложенной передачи, он же (t|,) - КПД синусошарикового ряда прототипа; Мл - момент у прототипа на выходном валу, вращающемся с частотой м - момент у предложенной передачи на выходном валу, вращающемся с частотой - &) - мощность у прототипа на выходном валу, когда он вращается с частотой N М -и) - мощность у предложенной передачи на выходном валу при условии, он вращается с частотой - - КПД передачи - прототипа, при условии, что выходной вал вращается с частотой т) - - КПД предложенной передачи при условии, что ее выходной вал вращается с частотой iJ. Тогда „ M.cj./ м С другой стороны г N N-tji „ /п (N-NTp.n)-n, )t -Щ где Njp.n - потери мощности на трение корпуса-втулки прототипа о тормозные накладки тормоза. Так как г., а .n N; то 1. Итак, , - - /л; т. е. предложенная передача, по сравнению с прототипом, обеспечивает повышение КПД путем передачи большего крутящего момента. Настоящее изобретение позволит повысить КПД передачи путем обеспечения передачи больщего крутящего момента в щироком диапазоне его регулирования. Формула изобретения 1. Передача с синусошариковым рядом, содержащая корпус, выполненный в форме втулки с внутренней замкнутой синусоидальной беговой дорожкой, входной вал, евязанный с валом двигателя бурильной машины, на внешней поверхности которого выполнена замкнутая синусоидальная

Фе/г. / говая дорожка, выходной вал, связанный с рабочим органом, выполненным полым, охватывающим входной вал и имеющим продольные сквозные прорези, и управляемый тормоз, связанный с указанной втулкой, причем в прорезях выходного вала установлены щарики с возможностью расположения в беговых дорожках втулки, отличающаяся тем, что, с целью повыщения КПД путем обеспечения передачи больщего крутящего момента в щироком диапазоне его регулирования, она снабжена по крайней мере одним дополнительным синусощариковым рядом, входной и выходной валы которого соединены соответственно с входным и выходным валами основного ряда, а управляемый тормоз выполнен в виде полой цилиндрической детали, охватывающей втулки синусощариковых рядов, имеющей сквозные продольные прорези и неполные поперечные разрезы, образующие лепестки, причем к одному из концов последних прикреплены разрезные кольца, внутри которых расположен кулачковый валик переключения передач, при этом число прорезей в выходных валах различных синусощариковых рядов выполнено различным. 2. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что у кулачкового валика переключения передач имеется хотя бы одно такое поперечное сечение, контур которого содержит по крайней мере две точки, расстояния от которых до оси вращения валика .отличаются друг от друга на кратную велиИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Игнатищев Р. М. «Синусощариковый редуктор, его преимущества и делесообразность применения в буровой технике, Проблемы создания и внедрения самоходных бурильных установок. Тезисы докладов первой Всесоюзной научно-технической конференции, 1974, г. Фрунзе, с. 123-125 (прототип).