RU205136U1

RU205136U1 - POWER VIBRATION DRIVE

Info

Publication number: RU205136U1
Application number: RU2021100605U
Authority: RU
Inventors: Глеб Александрович Шрам
Original assignee: Глеб Александрович Шрам
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2021-06-28

Abstract

Полезная модель относится к устройству силовых приводов вращательного движения, в частности к инерционным системам накопления и преобразования энергии, и может быть использовано, например, для привода транспортных средств и различных машин.Задача - достижение более плавного вращения выходного вала, а также применение механического резонанса для повышения КПД.Решение поставленной задачи достигается тем, что в силовом вибрационном приводе, содержащем основание, двигатель, генератор крутильных колебаний, преобразователь крутильных колебаний, выполненный в виде муфты свободного хода, выходной вал, генератор крутильных колебаний выполнен в виде подпружиненной рамы, на которой установлены двигатель и дебалансы, соединенные между собой зубчатой передачей, рама соединена с преобразователем крутильных колебаний, который содержит две разнонаправленные муфты свободного хода, соединенные между собой зубчатой передачей, а двигатель соединен с регулятором скорости вращения для поддержания резонанса при изменении нагрузки на выходном валу. 4 ил.The utility model relates to the device of power drives of rotary motion, in particular to inertial systems of energy storage and conversion, and can be used, for example, to drive vehicles and various machines. The task is to achieve a smoother rotation of the output shaft, as well as the use of mechanical resonance for The solution to this problem is achieved by the fact that in a power vibration drive containing a base, an engine, a torsional vibration generator, a torsional vibration converter made in the form of a freewheel clutch, the output shaft, a torsional vibration generator is made in the form of a spring-loaded frame on which the engine and unbalances are connected to each other by a gear train, the frame is connected to a torsional vibration converter, which contains two multidirectional freewheel clutches connected by a gear train, and the engine is connected to a speed controller to maintain resonance when the load on the output shaft changes. 4 ill.

Description

Полезная модель относится к устройству силовых приводов вращательного движения, в частности к инерционным системам накопления и преобразования энергии, и может быть использована, например, для привода транспортных средств и различных машин.The utility model relates to a device for power drives of rotary motion, in particular to inertial energy storage and conversion systems, and can be used, for example, to drive vehicles and various machines.

Известен вибрационный привод, содержащий корпус электрического двигателя со статором, обмотки которого соединены с блоком управления, ротор, радиально уравновешенный в корпусе, вал которого соединен упругой системой с корпусом. Внутри вала ротора, выполненного полым, с помощью упругой системы натянуты гибкие передаточные элементы в виде аксиальных растяжек многоразового скручивания с возможностью подвижной вдоль оси скруток радиальной связи с ротором [Пат. RU №2046520, кл. H02K 33/02, 1995].Known vibration drive containing an electric motor housing with a stator, the windings of which are connected to the control unit, a rotor, radially balanced in the housing, the shaft of which is connected by an elastic system to the housing. Inside the rotor shaft, made hollow, with the help of an elastic system, stretched flexible transmission elements in the form of axial extensions of reusable twisting with the possibility of a radial connection with the rotor movable along the twist axis [Pat. RU No. 2046520, cl. H02K 33/02, 1995].

Недостатком данного устройства относится малая амплитуда угловых колебаний ротора, ограниченных упругостью аксиальных растяжек.The disadvantage of this device is the small amplitude of angular vibrations of the rotor, limited by the elasticity of the axial stretch marks.

Известен силовой привод вращения, включающий основание, ротор с возможностью вращения, генератор крутильных колебаний и преобразователь крутильных колебаний, который содержит как минимум один генератор крутильных колебаний, смонтированный на платформе с возможностью вращения, преобразователь крутильных колебаний и двигатель, которые выполнены на роторе, причем двигатель предназначен для автономного привода генератора крутильных колебаний, а как минимум один преобразователь крутильных колебаний выполнен промежуточным кинематическим звеном между платформой и ротором с возможностью взаимодействия с одной стороны с платформой, а с другой - с ротором и предназначен для передачи ротору однонаправленного момента от генератора, при этом ось вращения платформы выполнена на роторе и расположена несоосно с осью вращения ротора, которая выполнена на основании. Техническим результатом изобретения является возможность увеличения скорости вращения рабочего звена (ротора) силового привода вращения. В качестве преобразователя крутильных колебаний используется муфта свободного хода.Known power drive of rotation, including a base, a rotor with the ability to rotate, a generator of torsional vibrations and a converter of torsional vibrations, which contains at least one generator of torsional vibrations mounted on a platform with the possibility of rotation, a converter of torsional vibrations and an engine, which are made on the rotor, and the engine is intended for an autonomous drive of a torsional vibration generator, and at least one torsional vibration transducer is made as an intermediate kinematic link between the platform and the rotor with the ability to interact with the platform on one side, and with the rotor on the other, and is designed to transfer the unidirectional torque from the generator to the rotor, while the axis of rotation of the platform is made on the rotor and is not aligned with the axis of rotation of the rotor, which is made on the base. The technical result of the invention is the ability to increase the speed of rotation of the working link (rotor) of the power drive of rotation. A freewheel clutch is used as a torsional vibration transducer.

Все преобразователи крутильных колебаний выполнены с одинаковым направлением свободного хода [Пат. RU №2552765, кл. F16H 33/02, 2006].All transducers of torsional vibrations are made with the same direction of free wheeling [US Pat. RU No. 2552765, cl. F16H 33/02, 2006].

Данное устройство является наиболее близким аналогом как по назначению, так и по технической сущности и принимается в качестве прототипа.This device is the closest analogue both in purpose and in technical essence and is accepted as a prototype.

Существенным недостатком известного устройства является то, что в нем невозможно передавать рабочему звену от источника колебаний рабочий момент с накоплением угловой скорости вращения. Причина этого заключается в том, что после каждого импульса момента силы, переданного в ведомую нагрузку, угловая скорость вращения рабочего звена снижается, что приводит к неравномерности вращения нагрузки.A significant disadvantage of the known device is that it is impossible to transfer to the working link from the source of oscillations the operating moment with the accumulation of the angular speed of rotation. The reason for this is that after each impulse of the moment of force transmitted to the driven load, the angular speed of rotation of the working link decreases, which leads to uneven rotation of the load.

Задача - устранение указанных недостатков с целью достижения более плавного вращения выходного вала, а также применение механического резонанса для повышения КПД.The task is to eliminate these disadvantages in order to achieve a smoother rotation of the output shaft, as well as the use of mechanical resonance to improve efficiency.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в силовом вибрационном приводе, содержащем основание, двигатель, генератор крутильных колебаний, преобразователь крутильных колебаний, выполненный в виде муфты свободного хода, выходной вал, в отличие от прототипа, генератор крутильных колебаний выполнен в виде подпружиненной рамы, на которой установлены двигатель и дебалансы, соединенные между собой зубчатой передачей, рама соединена с преобразователем крутильных колебаний, который содержит две разнонаправленные муфты свободного хода, соединенные между собой зубчатой передачей, а двигатель соединен с регулятором скорости вращения для поддержания резонанса при изменении нагрузки на выходном валу.The solution to this problem is achieved by the fact that in a power vibration drive containing a base, an engine, a torsional vibration generator, a torsional vibration converter made in the form of a freewheeling clutch, the output shaft, unlike the prototype, a torsional vibration generator is made in the form of a spring-loaded frame, on where the engine and unbalances are installed, connected to each other by a gear transmission, the frame is connected to a torsional vibration converter, which contains two multidirectional freewheel clutches connected to each other by a gear transmission, and the engine is connected to a speed controller to maintain resonance when the load on the output shaft changes.

На фиг. 1 показана схема привода.FIG. 1 shows a schematic of the drive.

На фиг. 2 приведено устройство генератора крутильных колебаний.FIG. 2 shows the device of the torsional vibration generator.

На фиг. 3 дан общий вид колебательной системы привода.FIG. 3 shows a general view of the oscillatory drive system.

На фиг. 4 показано соединение муфт свободного хода преобразователя крутильных колебаний.FIG. 4 shows the connection of the freewheel clutches of the torsional vibration converter.

Привод содержит основание 1, два выходных вала 2 и 3, соединенных с роторами 4 и 5 разнонаправленных муфт свободного хода 6 и 7. С обоймой 8 муфты 6 соединена рама 9 генератора крутильных колебаний. На раме 9 закреплены двигатель 10, дебалансы 11 и 12, соединенные между собой зубчатой передачей 13. Обойма 14 муфты 7 снабжена рычагом 15, соединенным тягой 16 с рамой 9. К раме 9 и рычагу 15 крепятся пружины 17. Валы 2 и 3 соединены между собой зубчатыми колесами 18 и 19.The drive contains a base 1, two output shafts 2 and 3, connected to the rotors 4 and 5 of the multidirectional freewheel clutches 6 and 7. The frame 9 of the torsional vibration generator is connected to the cage 8 of the clutch 6. On the frame 9, the engine 10 is fixed, the unbalances 11 and 12, interconnected by a gear train 13. The holder 14 of the clutch 7 is equipped with a lever 15 connected by a rod 16 to the frame 9. The springs 17 are attached to the frame 9 and the lever 15. Shafts 2 and 3 are connected between are gear wheels 18 and 19.

Для возбуждения крутильных колебаний на двигатель 10 подают электропитание от регулятора скорости (не показан). Двигатель вращает дебалансы 11 и 12, вращение которых синхронизировано путем зубчатого зацепления передачи 13. Это создает предпосылки для синхронного вращения дебалансов 11 и 12 в противофазе. При вращении дебалансов их центробежные силы суммируются в направлении, поперечном по отношению направлению оси 2, причем, их векторы совпадают только в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через ось 2. В остальных фазах движения дебалансов их центробежные силы компенсируют друг друга. Это приводит к тому, что рама 9, жестко прикрепленная к обойме 8 муфты 6, начинает совершать крутильные колебания вокруг оси выходного вала 2. Двигаясь в одном направлении обойма 8 муфты свободного хода 6 передает вращение ротору 4, который жестко соединен с валом 2. Ротор 4 поворачивает вал 2 на угол, равный углу поворота обоймы 8. При этом одна из пружин 17 сжимается, а расположенная на противоположном краю основания 1 растягивается. Движение обоймы 8 в противоположном направлении не передается на вал 2, поскольку муфта свободного хода 6 совершает холостой ход. Так создаются упругие крутильные колебания. С рамой 9 генератора крутильных колебаний тягой 16 шарнирно соединен рычаг 15, жестко связанный с обоймой 14 муфты свободного хода 7. Эта связь позволяет обойме 14 синхронно с обоймой 8 совершать крутильные колебания, причем, поскольку муфты 6 и 7 имеют разнонаправленную установку, а соединенные с ними выходные валы 2 и 3 соединены между собой зубчатыми колесами 18 и 19 (фиг. 4), вращение на валы 2 и 3 передается как при ходе в одном направлении, так и в противоположном, что создает предпосылки для плавного вращения выходных валов.To excite torsional vibrations, the motor 10 is supplied with power from a speed controller (not shown). The motor rotates the unbalances 11 and 12, the rotation of which is synchronized by the gearing of gear 13. This creates the prerequisites for the synchronous rotation of the unbalances 11 and 12 in antiphase. When the unbalances rotate, their centrifugal forces are summed up in a direction transverse to the direction of axis 2, and their vectors coincide only in a plane perpendicular to the plane passing through axis 2. In other phases of movement of unbalances, their centrifugal forces compensate each other. This leads to the fact that the frame 9, rigidly attached to the cage 8 of the clutch 6, begins to perform torsional vibrations around the axis of the output shaft 2. Moving in one direction, the cage 8 of the freewheel 6 transfers rotation to the rotor 4, which is rigidly connected to the shaft 2. The rotor 4 rotates the shaft 2 by an angle equal to the angle of rotation of the cage 8. In this case, one of the springs 17 is compressed, and the one located on the opposite edge of the base 1 is stretched. The movement of the cage 8 in the opposite direction is not transmitted to the shaft 2, since the freewheel 6 is idling. This creates elastic torsional vibrations. A lever 15 is pivotally connected to the frame 9 of the torsional vibration generator by a rod 16, rigidly connected to the clip 14 of the freewheel clutch 7. This connection allows the clip 14 synchronously with the clip 8 to perform torsional vibrations, and since the couplings 6 and 7 have a multidirectional installation, and them, the output shafts 2 and 3 are interconnected by gear wheels 18 and 19 (Fig. 4), rotation on the shafts 2 and 3 is transmitted both during the stroke in one direction and in the opposite direction, which creates the prerequisites for smooth rotation of the output shafts.

Величину сил натяжения пружин 17 регулируют так, чтобы частота колебаний обоймы 8 муфты 6 и обоймы 14 муфты 7 была близка к частоте вращения дебалансов 11 и 12. Изменяя в некоторых пределах скорость вращения двигателя 10 можно настроить скорость крутильных колебаний так, чтобы она совпадала с частотой собственных упругих колебаний системы. Тогда наступает механический резонанс, обеспечивающий максимально возможные амплитуду и крутящий момент на выходных валах 2 и 3. Для поддержания резонанса при изменениях нагрузки на валах 2 и 3, неизбежных при движении рабочей машины, например, транспортного средства, изменяют скорость вращения двигателя 10. Таким образом достигается передача плавного вращения от колебательной системы к выходным валам 2 и 3.The magnitude of the tension forces of the springs 17 is adjusted so that the oscillation frequency of the cage 8 of the clutch 6 and the cage 14 of the clutch 7 is close to the rotational speed of the unbalances 11 and 12. By varying the speed of rotation of the engine 10, the speed of torsional vibrations can be adjusted so that it coincides with the frequency natural elastic vibrations of the system. Then mechanical resonance occurs, providing the maximum possible amplitude and torque on the output shafts 2 and 3. To maintain resonance with changes in the load on the shafts 2 and 3, which are inevitable when the working machine, for example, a vehicle, is moving, the rotation speed of the engine 10 is changed. the transfer of smooth rotation from the oscillating system to the output shafts 2 and 3 is achieved.

Технический результат - генерирование крутильных колебаний с максимально возможными параметрами, обеспеченными наличием механического резонанса, и плавное преобразование колебательного движения во вращение выходного вала, что в целом повышает КПД двигателя и удобство использования привода для движения транспортного средства.The technical result is the generation of torsional vibrations with the maximum possible parameters, provided by the presence of mechanical resonance, and a smooth transformation of the vibrational motion into rotation of the output shaft, which generally increases the efficiency of the engine and the convenience of using the drive for the movement of the vehicle.

Claims

A power vibration drive containing a base, an engine, a torsional vibration generator, a torsional vibration transducer made in the form of a freewheel clutch, an output shaft, characterized in that the torsional vibration generator is made in the form of a spring-loaded frame, on which the engine and unbalances are connected to each other gear transmission, the frame is connected to a torsional vibration transducer, which contains two multidirectional freewheel clutches connected to each other by a gear transmission, and the engine is connected to a speed controller to maintain resonance when the load on the output shaft changes.