RU1796824C - Вариатор скорости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению . Цель изобретени  - упрощение конструкции , снижение материалоемкости и трудоемкости изготовлени . Вариатор состоит из ведущей 1-й ведомой 2 полумуфт, втулки 3, котора  установлена на одной из полумуфт с помощью шпонки 5 с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещени . С другой полумуфтой втулка 3 взаимодействует через кулачковый механизм зацеплением пальца 4 с замкнутой винтовой канавкой. Кроме того, втулка образует с одной из полумуфт поршневую пару, включающую поршень б с уплотнительным элементом 7 и камеру 8, выполненную в виде отверсти  во втулке или ведущей полу- муфте, а также установленного в калиброванном отверстии 9 регулировочного клапана в виде винта 10 и контргайки 11.3 ил.- ..

Description

9 2

ел

Изобретение относитс  к области машиностроени  и может быть использовано и любой отрасли техники дл  передачи крут щих моментов с регулируемой частотой вращени . Наиболее благопри тные услови  применени  предлагаемого устройства те, когда надо регулировать частоту вращени  ведомого вала в пределах величин, определ емых передаточным отношением, близким к единице,.

Известен вариатор скорости, в котором узел,.передающий крут щий момент с ведущей полумуфты, выполненной в виде колеса с внешним конусом, на ведомую полумуфту, выполненную в виде колеса с внутренним корпусом, представл ет собой систему роликов с двойным конусом,соединенную сепаратором . Регулирование частотой вращени  ведомой полумуфты обеспечиваетс  системой управлени , сдвигающей ме сто контактов роликом С опорным кольцом, которое они обкатывают.

Основным недостатком описанного устройства ,  вл етс  ограничение в передаче крут щих больших крут щих моментов.

Другим недостатком  вл етс  сложность системы управлени  частотой вращени  ведомой полумуфты. Кроме того, дл  обеспечени  давлени  по линии контакта дл  передачи движени  трением использована система тарельчатых пружин, жесткость которых , как и других пружин, пропорциональна их деформации, поэтому при изменении передаточного отношени  будет измен тьс  диапазон передаваемых нагрузок . Наиболее близким по технической сущ-, ности к предлагаемому  вл етс  вариатор скорости с зубчатым зацеплением.

В известном устройстве в качестве ведущей полумуфты использован корпус водила , а в качестве ведомой - зубчатое колесо с внутренним зацеплением; узлом, предназначенным дл  передачи крут щего момента с ведущей полумуфты:на ведомую, служат сателлиты с двум  коническими зубчатыми венцами, один из которых обматывает опорное колесо, а другой - входит в зацепление с ведомой полумуфтой, Управление передаточным отношением вариатора производитс  осевым перемещением по направл ющим опорного колеса при помощи винта со штурвалом,.Зубчатый1 венец опорного колеса набран из Т-образных пластин в специальном ободе; в местах сцеплени  зубь  сателлитов выдавливают в них соответствующие им впадины, сжима  специальные пружины.

Использование зубчатых зацеплений сателлитов с опорным колесом и ведомой полумуфтой позвол ет описываемому уст

ройству передавать практически любые крут щие моменты с любыми угловыми скорост ми вращени . ч

К недостаткам устройства следует отне5 сти следующие:

сложность конструкции и больша  трудоемкость изготовлени  опорного колеса, вызванные использованием обода со сложным пазом и большого количества Т-образЮ ных пластин;

при передаче больших крут щих моментов дл  обеспечени  прочности зубьев венцов сателлитов необходимо примен ть их с большими модул ми, что значительно уве15 личйвает диаметр и массу сателлитов и соответственно габариты и массу устройства в целом;;

т.е. сателлиты вращаютс  с угловой ско- ростью, превышающей угловую скорость

.0 ведущего вала, то при передаче больших угловых скоростей вращени  с ведущей полумуфты сателлиты должны быть сбаланси рованы в весовом отношений; кроме того, соответствующей весовой балансировке

5 должны быть подвергнута и ве  система во- дило-сател литы, т.к. вследствие разнесени  сателлитов от общей оси вращени  по вл ютс  большие центробежные силы, дейстау ющие на корпус и опоры водила.

0 Все это вместе с наличием зубчатых конических венцов сателлитов и ведомой по- .. лумуфты требует большой трудоемкости изготовлени  известного устройства, вклю- .ча  необходимость иметь специальные ба5 лансировочные станки. ; Целью изобретени   вл етс  упроще- ; ние конструкции, снижение материалоемко- сти и трудоемкости изготовлени .

Указанна  цель достигаетс  описывав40 мым устройством, включающим ведущую и ведомые полумуфты и узел, предназначенный дл  передачи крут щего момента с ведущей полумуфты на ведомую.

Новым  вл етс  то, что узел, предназна45 ченный дл  передачи крут щего момента с ведущей полумуфты на ведомую, выполнен в виде втулки, установленной на одной из полумуфт с помощью шпоночного или щлй- цевого соединени  с возможностью осевого

50 возвратно-поступательного перемещени  относительно нее и взаимосв занной с другой полумуфтой через кулачковый механизм поршневой пары, образованной камерой с выполненной в виде отверсти  во втулке

55 или ведущей полумуфте, ось которого совпадает с их осью, расположенным в отверстии втулки или ведущей полумуфте поршнем, жестко установленным собственно на ведомой или ведущей по умуфте, или втулке, и клапана, установленного соответственно на

ведомой прлумуфте или втулке с возможностью перемещени  вдоль их осей, предназначенного дл  взаимодействи  камеры с атмосферой.

На фиг.1 изображен один из возможных вариантов предлагаемого устройства в компоновке вариаторной муфты; на фиг,2 - то же в компоновке отдельного редуктора; на фиг.З -то же в компоновке мотор - редуктора . , -.-. ;. .... - л

Кроме отличий по назначении) (муфта, редуктор, мотор-редуктор) на чертеже показаны различные схемы компоновки кинематических св зей между элементами устройства в системе ведуща  полумуфта- втулка - ведома  полумуфта.

Устройство состоит из ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт, втулки 3, котора  образует с одной по полумуфт (на фиг.1, 2-е ведущей, на фиг.З - с ведомой) кулачковый механизм, в котором палец 4 входит в зацепление с замкнутой винтовой канавкой, выполненной на наружной.поверхности втулки 3 (фиг.1, 3) или ведущей полумуфты 1 (фиг.2). С другой полумуфтой втулка 3 входит в соединение при помощи направл ющей шпонки 5 по насадке, обеспечивающей осевое возвратно-поступательное движение втулки. Кроме того, втулка 3 образует с одной по полумуфт (на фиг.1 - с ведомой 2, на фиг.2,3 - с ведущей. 1) поршневую пару, включающую поршень 6 с уплотнительным элементом 7. Дл  перетока воздуха из воздушной камеры 8 в атмосферу и обратно (на фиг,1, 2 - в поршне 6, на фиг.З - в головке цилиндра) выполнено калиброванное отверстие 9, а дл  регулировани .расхода воздуха установлен регулировочный клапан в виде винта 10 и. контргайки 11.

Устройство работает (см.фиг.1) следующим образом,:

Крут щий момент привода с ведущей полумуфты 1 через закрепленный в ней палец 4 передаетс  етулке 3 через.контэктную поверхность одной из боковых стенок выполненной в ней замкнутой винтовой канавке; при этом передающа  крут щий момент сила в месте контакта (теоретически - это контактна  лини ) раскладываетс  на две составл ющие, соотношение величин которых зависит от угла подъема винтовой линии .; .;-.

Перва  составл юща  - это осева  сила , заставл юща  втулку 3 перемещатьс  вдоль продольной оси устройства, а втора  - заставл ет втулку вращатьс  и передавать тем самым через шпонку 5 вращательное движение ведомой полумуфте 2. Замкнута  винтова  канавка (паз кулачка) выполнена таким образом, что совершив полвитка по

одной стороне образующей кулачка, она вращаетс  по другой ее стороне в исходное положение; поэтому при одном обороте ведущей полумуфты 1 относительно втулк.и 3.

последн   совершает одно возвратно-поступательное движение вдоль продольной оси устройства.

Таким образом, втулка 3 совершает сложное движение, состо щее из:

возвратно-поступательного движени  с определённой частотой;

вращательного движени  вокруг своей оси с частотой ведущей полумуфты 1 за вычетом частоты возвратно-поступательного

движени , т.к. одно такое движение вперед- назад равносильно вращению на один оборот ведущей полумуфты относительно втулки.

Первое движение ведомой полумуфты

2 не передаетс , т.к. втулка свободно скользит внутри последней, а второе движение передаетс  ей через направл ющую шпонку 5 с частотой вращени  втулки, т.е. с частотой вращени  ведущей полумуфты за вычетом

частоты возвратно-поступательного движени  втулки.

При возвратно-поступательном движении втулки 3 воздух из камеры 8 прокачиваетс  в атмосферу и обратно через

калиброванное отверстие 9, причем частота этого движени  зависит от количества прокачиваемого воздуха в единицу времени и теоретически равна 35

4QC

п.о§5

5

где п - частота возвратно-поступательного

движени  втулки (количество двойных дви- жений в секунду);

Осек - количество прокачиваемого в секунду воздуха из камеры в атмосферу и обратно , м/с;

h - ход поршн , м;

0ц - диаметр цилиндрической полости, м.

При полностью открытом клапане воздух из поршневой камеры успевает вытес- нитьс  в атмосферу и войти обратно за один

оборот ведущей полумуфты 1, вследствие чего втулка 3 совершает только возвратно- поступательное движение с частотой, равной частоте вращени  ведущей полумуфты; при-этом частота вращени  втулки, а равно и ведомой полумуфты, равна нулю.

При полностью закроем клапане сжатый воздух преп тствует возвратно-поступательному движению втулки .и она, как единое целое , враща сь с ведущей полумуфтой, передает через шпонку 5 ведомой полумуфте 2 частоту вращений ведущей полумуфту.

Дросселиру  проходное сечение калиброванного отверсти  9 при помощи винта 10 8 пределах между описанными крайними положени ми, на;ведомой полумуфте 2 мрж-. но получат любую частоту вращени  от нул  до частоты вращени  ведущей полумуфты. , : ; .; . : В устройстве, изображенном на фйг.2, крут щий момент привода с ведущей полумуфты 2 на втулку 3 также передаетс  через контактную линию между пальцем 4 и одной из боковых стенок замкнутой винтовой ка наеки: однако, в этой схеме палец4 установлен во втулке 3, а канавка выполнена на цилиндрической поверхности ведущей полумуфты 1. В корпусе ведущей полумуфты выполнена цилиндрическа  полость, с которой образует систему пневмоцилиндра (поршневую пару) поршень 6 с уплотнитель- :ным кольцом 7 втулки 3. Вызывающа  крут щий момент сила, как и в первом случае, в месте контакта раскладываетс  на две составл ющие , обуславливающие возвратно- поступательное и вращательное движени  втулки, последнее из которых через шпонку 5 передаетс  ведомой полумуфте 2. Остальное идентично описанию устройства, помещенного на фиг.1, В этой схеме (фиг.2) вместо шпоночного соединени  можно применить шлицевое соединение с посадкой, обеспечивающей втулке 3 возвратно-поступательное движение относительно ведомой полумуфты 2. .

Схема устройства, изображенного на фиг.З, отличаетс  некоторыми особенност ми от описанных выше, а именно;

крут щий момент с ведущей полумуфты 1 передаетс  втулке 3 через шпоночное соединение 5, и поэтому втулка вращаетс  с той же частотой, что и- ведущее звено;

вращательное движение втулки 3 на ведомую полумуфту 2 передаетс  в месте зацеплени  пальца 4, установленного в корпусе ведомой полумуфты, с винтовым

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и  .

Вариатор скорости, содержащий ведущую и ведомую полумуфты и узел, предназначенный дл  передачи крут щего момента с ведущей полумуфты на ведомую, о т л и - ч а ю щ и и с   тем, что, с целью упрощени  конструкции, уменьшени  материалоемко- сти и трудоемкости изготовлени , узел, предназначенный дл  передачи крут щего момента с ведущей полумуфтой на ведомую, выполнен в виде втулки, установленной на

пазом, выполненным на наружной поверх- :ности втулки 3, и именно здесь сила, передающа  крут щий момент на ведомую полумуфту, раскладываетс  на две составл ющие , одна из которых заставл ет втулку 3 совершать возвратно-поступательное движение с частотой, завис щей от расхода воздуха, перетекаемого через калиброванное отверстие 9, а друга  составл юща  передает ведомой полумуфте 2 вращательное движение со своей частотой (а равно и частотой вращени  ведущей полумуфты) за вычетом частоты возвратно-поступательного движени ,

Возможны и другие варианты кинематических св зей в системе ведуща  полумуфта - втулка - ведома  полумуфта, Все они равнозначны в смысле работоспособности устройства , как и описанные выше три схемы,

и выбор той или иной схемы зависит от особенностей компоновки вариатора в общей схеме применени  привод - вариатор скорости - исполнительный механизм.

Технико-экономическую эффективность при использовании предлагаемого устройства создают следующие факторы:

размещение вращающихс  элементов вблизи оси их вращени  позвол ет-значительно уменьшить поперечные размеры устройства , что обуславливает его компактность и меньшую материалоём- кость; кроме того, избавл ет эти элементы от жестких требований их весовой балансировки , что, в свою очередь, уменьшает трудоемкость их изготовлени . Последнее i также избавл ет от необходимости использовани  дорогосто щего оборудовани  по весовой балансировке деталей;

уменьшает трудоемкость изготовлени 

устройства также использование широкоосвоенных промышленностью и требующих исполнителей средней квалификации таких технологических операций, как изготовление шпоночного или шлицевого соединени , кулачкового механизма и т.п.

одной из полумуфт с помощью шпоночного или шлицевого соединени  с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещени  относительно нее и взаимосв занный с другой полумуфтой через кулачковый механизм поршневой пары, образованной камерой, выполненной в виде отверсти  во втулке или ведущей по умуфте, ось которого совпадает с их осью, расположенным в отверстии втулки или ведущей полумуфты пор- шнем, жестко установленным соответственно на ведомой или ведущей полумуфте , или втулке, и клапана, установлен-щени  вдоль осей, предназначенного дл 

ногр соответственно на ведомой лолумуфтевзаимодействи  камеры с атмосферой,

или втулке с возможностью осевого переме-.

ФигЗ.