RU2047025C1

RU2047025C1 - Automatic inertial torque transformer

Info

Publication number: RU2047025C1
Authority: RU
Inventors: С.П. Баженов; С.Ф. Петров
Original assignee: Баженов Светослав Петрович
Priority date: 1992-01-10
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: torque transformer is provided with planet gear having satellites with unbalanced weights, intermediate shaft, two worms, one worm wheel, two reverse gear transmission, and two flexible members having mutually opposite twisting directions. The intermediate shaft is connected with two worms which simultaneously engage the worm wheel. The intermediate shaft is connected with one of the worms through reverse gear transmission and flexible member. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве автоматического бесступенчатого привода в различных грузоподъемных механизмах и машинах, в частности, в приводах шпилей, брашпилей, лебедок и других. The invention relates to mechanical engineering and can be used as an automatic stepless drive in various lifting mechanisms and machines, in particular, in the drives of spiers, windlass, winches and others.

Известны автоматические инерционные трансформаторы вращающего момента (ИТВМ), обеспечивающие автоматическое бесступенчатое трансформирование вращающего момента двигателя при соосном расположении ведущего и ведомого валов. Недостатком такого трансформатора является то, что не обеспечивается передача момента на валы, расположенные под углом 90^о [1]
Известны автоматические инерционные трансформаторы вращающего момента, обеспечивающие автоматическое бесступенчатое изменение вращающего момента под углом 90^о при пересекающихся осях промежуточного и ведомого валов.Known automatic inertial torque transformers (ITVM), providing automatic stepless transformation of engine torque with the coaxial arrangement of the drive and driven shafts. The disadvantage of this transformer is that it does not provide torque to the shafts located at an angle of 90 ^about [1]
Known automatic inertial torque transformers, providing automatic stepless change of torque at an angle of 90 ^about with intersecting axes of the intermediate and driven shafts.

Недостатком таких трансформаторов является то, что в конструкции механизма необходима коническая передача, что усложняет конструкцию, увеличивает ее габариты и вес [2]
Наиболее близким к изобретению является автоматический инерционный планетарный вариатор, содержащий ведущий и ведомый валы, сателлит с неуравновешенными грузами, центральное зубчатое колесо соединенное с промежуточным валом посредством червячной пары, упругого элемента и конической и цилиндрической зубчатых пар [3]
Недостатком известного вариатора являются сложность конструкции, невозможность передачи вращающего момента под углом 90^о и реверсирование вращения ведомого вала без дополнительных устройств.The disadvantage of such transformers is that the design of the mechanism requires a bevel gear, which complicates the design, increases its dimensions and weight [2]
Closest to the invention is an automatic inertial planetary variator containing drive and driven shafts, a satellite with unbalanced loads, a central gear wheel connected to the intermediate shaft by means of a worm pair, an elastic element and a bevel and cylindrical gear pairs [3]
A disadvantage of the known variator is the design complexity, the impossibility of transmitting torque at an angle of 90 ^about and reversing the rotation of the driven shaft without additional devices.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей передачи и упрощение ее конструкции. The objective of the invention is to expand the functionality of the transmission and simplify its design.

Для этого в автоматическом инерционном трансформаторе вращающего момента, содержащем размещенную в корпусе планетарную передачу в виде ведущего звена, соединенного с ведущим валом, сателлитов с неуравновешенными грузами, центрального зубчатого колеса, соединенного с промежуточным валом, последний соединен с находящимися в одновременном зацеплении с одним червячным колесом двумя червяками, причем с одним из них через реверсивную зубчатую передачу и упругий элемент. To do this, in an automatic inertial torque transformer containing a planetary gear housed in the housing in the form of a drive link connected to the drive shaft, unbalanced gear satellites, a central gear wheel connected to the intermediate shaft, the latter is connected to one worm gear that is simultaneously engaged two worms, with one of them through a reverse gear and an elastic element.

Кроме того, он снабжен дополнительной реверсирующей зубчатой передачей и дополнительным упругим элементом, направление закручивания которого противоположно основному упругому элементу. In addition, it is equipped with an additional reversing gear and an additional elastic element, the direction of twisting of which is opposite to the main elastic element.

На фиг.1 изображена кинематическая схема трансформатора момента; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 схема сил; на фиг.4 графики характеристик μ_u и ω_i.Figure 1 shows the kinematic diagram of the torque transformer; in FIG. 2 section aa in figure 1; figure 3 diagram of the forces; figure 4 graphs of the characteristics of μ _u and ω _i .

Автоматический инерционный трансформатор вращающего момента (ИТВМ) состоит из ведущего вала 1, связанного с приводным двигателем (на чертеже не показан), водила 2, неуравновешенных сателлитов 3, солнечного колеса 4, зубчатой передачи 5 прямого хода, устройства включения прямого хода 6 (например, зубчатая муфта), червяка 7 передачи прямого импульса, устройства 8 включения обратного хода, зубчатой передачи 9 обратного хода, червячного колеса 10, пружин кручения противоположно направленного действия червяка 1 обратного импульса, ведомого вала 14 и корпуса 15. An automatic inertial torque transformer (ITVM) consists of a drive shaft 1 connected to a drive motor (not shown in the drawing), carrier 2, unbalanced satellites 3, the sun wheel 4, gear transmission 5 forward gears, gears for switching forward gear 6 (for example, gear coupling), a forward impulse transmission screw 7, a reverse gear switching device 8, a reverse gear transmission 9, a worm wheel 10, torsion springs of the opposite direction of the reverse pulse worm 1, a driven shaft 14, and Orpus 15.

ИТВМ работает следующим образом. При вращении ведущего вала 1 водило 2 заставляет вращаться неуравновешенные сателлиты 3. Сателлиты 3 обкатываются по солнечному колесу 4 и вследствие наличия неуравновешенной массы создают на нем знакопеременный момент М_u P_цh_i (фиг.3). Когда центр масс груза находится на вертикальной линии, плечо действия центробежных сил инерции равно нулю, следовательно, равен нулю и момент сил инерции. Когда центр масс находится на горизонтальной линии в правой полуплоскости, плечо имеет максимальное значение, максимальным будет и инерционный момент на солнечном колесе, создаваемый силой Р (фиг.3) по часовой стрелке, в левой полуплоскости инерционный момент, направленный против часовой стрелки (сила Р', фиг.3). Положительный импульс момента, направленный в сторону вращения вала приводного двигателя, воспринимается червяком 7 и передается червячному колесу 10. Одновременно положительный импульс момента зубчатой передачей 5 через устройство 6 включения и пружину 12 передается червяку 13, последний также вращает червячное колесо 10 и ведомый вал 14. Таким образом, импульс инерционного момента передается ведомому валу 14 двумя потоками через червяки 7 и 13, что снижает нагрузки в зацеплениях, червяки-червячное колесо и позволяет рационально выполнить конструкцию червячных механизмов.ITM works as follows. When the drive shaft 1 rotates, the carrier 2 causes the unbalanced satellites 3 to rotate. The satellites 3 run around the sun wheel 4 and, due to the presence of an unbalanced mass, create an alternating moment M _u P _c h _{i on it} (Fig. 3). When the center of mass of the load is on a vertical line, the shoulder of the centrifugal inertia forces is zero, therefore, the moment of inertia forces is also zero. When the center of mass is on a horizontal line in the right half-plane, the shoulder has a maximum value, and the maximum inertial moment on the sun wheel created by the force P (Fig. 3) clockwise, in the left half-plane, the inertial moment directed counter-clockwise (force P ', Fig. 3). A positive momentum pulse directed towards the rotation axis of the drive motor is sensed by the worm 7 and transmitted to the worm gear 10. At the same time, a positive momentum is transmitted to the worm 13 by gear 5 through the switching device 6 and the spring 12, the latter also rotates the worm gear 10 and the driven shaft 14. Thus, the impulse of the inertial moment is transmitted to the driven shaft 14 by two flows through the worms 7 and 13, which reduces the load in the gears, the worms and the worm wheel and allow rational execution of truktsiyu worm gear.

С началом действия отрицательного импульса момента солнечное колесо 4, зубчатая передача 5, червяк 7 силами инерции неуравновешенных сателлитов тормозятся до полной остановки, чему способствуют также силы сопротивления на ведомом валу (фиг.4б). Далее червяк 7 пытается вращать червячное колесо 10 в обратную сторону. Однако, оно остается неподвижным, поскольку пружина 12 не передает вращение в обратную сторону червяку 13, который в силу своих свойств удерживает червячное колесо 10 неподвижным. With the onset of the action of the negative momentum, the sun wheel 4, gear 5, worm 7, the inertia forces of the unbalanced satellites, are braked to a complete stop, which is also facilitated by the resistance forces on the driven shaft (Fig. 4b). Next, the worm 7 tries to rotate the worm wheel 10 in the opposite direction. However, it remains stationary, since the spring 12 does not transmit rotation in the opposite direction to the worm 13, which, by virtue of its properties, keeps the worm wheel 10 stationary.

С началом действия положительного импульса момента цикл повторяется. Ведомый вал 14 движется циклически (фиг.4б), постепенно поднимая или подтягивая груз. Червячное колесо 10 и червяк 13 удерживает груз от смещения в период действия отрицательного импульса инерционного момента. With the beginning of the action of a positive momentum, the cycle repeats. The driven shaft 14 moves cyclically (figb), gradually lifting or pulling the load. The worm wheel 10 and the worm 13 holds the load from displacement during the period of the negative impulse of the inertial moment.

Для вращения ведомого вала 14 в обратную сторону (например, опускания груза) устройство 6 включения выключается, а устройство 8 включается. Рабочий процесс протекает аналогичным образом, только вращение осуществляется от действия отрицательного импульса момента посредством зубчатой передачи 9, пружины 11 и червяков 7 и 13. To rotate the driven shaft 14 in the opposite direction (for example, lowering the load), the switching device 6 is turned off, and the device 8 is turned on. The working process proceeds in a similar way, only rotation is carried out from the action of a negative momentum by means of a gear 9, a spring 11 and worms 7 and 13.

За счет выбора параметров импульсного механизма ИТВМ обеспечивает заданную силу тяги и одновременно предохраняет привод от перегрузок. В случае превышения силы сопротивления на валу 14 расчетной величины солнечное колесо 4 перестает вращаться. Сателлиты 3 будут обкатываться по неподвижному солнечному колесу 4, продолжая создавать на нем максимальные импульсы инерционного момента. При этом нагрузки в системе останутся на уровне расчетных величин. By selecting the parameters of the pulse mechanism, the ITM provides the specified traction force and at the same time protects the drive from overloads. If the resistance force on the shaft 14 of the calculated value is exceeded, the sun wheel 4 stops rotating. Satellites 3 will run on a stationary sun wheel 4, continuing to create maximum impulses of inertial moment on it. In this case, the loads in the system will remain at the level of the calculated values.

Таким образом, привод обеспечивает бесступенчатое автоматическое изменение вращающего момента и угловой скорости ведомого вала при постоянной скорости вращения ведущего вала в зависимости от сопротивления на ведомом валу. Одновременно обеспечивается защита двигателя от перегрузок при любом внешнем сопротивлении на ведомом валу. Обеспечивается также автоматическое стопорение ведомого вала в случаях внезапной остановки приводного двигателя. Запуск приводного двигателя происходит в режиме холостого хода, вследствие отсутствия жесткой кинематической связи между ведущими и ведомыми элементами ИТВМ. Thus, the drive provides a stepless automatic change in the torque and angular velocity of the driven shaft at a constant speed of rotation of the drive shaft, depending on the resistance on the driven shaft. At the same time, the engine is protected against overloads with any external resistance on the driven shaft. It also provides automatic locking of the driven shaft in the event of a sudden stop of the drive motor. The drive motor starts in idle mode, due to the lack of a rigid kinematic connection between the leading and driven elements of the ITM.

Claims

1. AUTOMATIC INERTIAL TORQUE TRANSFORMER, comprising a planetary gear located in the housing in the form of a drive link connected to the drive shaft, unbalanced loads of the satellites, a central gear connected to the intermediate shaft, characterized in that, in order to simplify the transmission design, the intermediate the shaft is connected to two worms which are in simultaneous engagement with one worm wheel, moreover, with one of them through a reversing gear transmission and an elastic element.

2. The transformer according to claim 1, characterized in that it is equipped with additional reversing gear and an elastic element, the direction of rotation of which is opposite to the main elastic element.