RU2052670C1

RU2052670C1 - Устройство для регулирования рабочего колеса вентилятора

Info

Publication number: RU2052670C1
Application number: RU93035335/06A
Authority: RU
Inventors: Ю.Г. Кузнецов; Н.Н. Петров; Н.Н. Андреев; Н.А. Попов
Original assignee: Научно-производственное внедренческое малое предприятие "Горняк"
Priority date: 1993-07-07
Filing date: 1993-07-07
Publication date: 1996-01-20

Abstract

Использование: в вентиляторостроении, в устройствах для регулирования рабочего колеса вентилятора. Сущность изобретения: устройство для регулирования рабочего колеса вентилятора включает перестановочный диск, передачу винт - гайка, корпус гайки которой соединен с диском, управляемую муфту и фрикционный узел, выполненный в виде установленных в корпусе гайки накладок двустороннего действия и установленного в перестановочном диске регулятора силы прижима. Винт снабжен поводками, на торцах гайки выполнены кулачки, на торцовых поверхностях поводков винта выполнены ответные кулачки. Поводки на винте закрепляются на расстоянии рабочего хода гайки, а кулачки на корпусе гайки и поводках винта выполнены так, чтобы h₁ = h₂ ≅ t/2, где h₁ - высота кулачков на поводках; h₂ - высота кулачков на гайке; t - шаг винта. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к вентиляторостроению, и может быть использовано в нагнетателях воздушного потока с поворотными лопатками рабочего колеса, где поворот осуществляется на ходу за счет создаваемой разности угловых скоростей систем, связанных с элементами передачи винт-гайка. Возможно также применение данного технического решения в других областях техники, например в станкостроении.

Известно техническое решение для одновременного поворота на ходу лопаток рабочего колеса вентилятора [1] включающее зубчатый механизм передачи винт-гайка, винты которой соединены с сателлитами планетарного механизма, а гайки с перестановочным диском, связанным через кривошипно-шатунные звенья с валами лопаток рабочего колеса.

Недостатками данного технического решения являются функциональная ненадежность и заклинивание передачи винт-гайка в крайних положениях.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для бесступенчатого регулирования и стабилизации частоты вращения лопаточной машины на реверсивных режимах работы [2] включающее механизм регулирования в виде винтовой пары, гайка которой закреплена на корпусе, а винт расположен в полости вала соосно с ним и связан с фрикционным диском, который через пакеты фрикционных пластин связан с торцовыми поверхностями ступицы, причем на концах вала выполнена резьба, а упоры выполнены в виде навинченных на нее гаек.

Недостатком такого устройства является функциональная ненадежность при передаче значительных усилий с высокими линейными скоростями вследствие возможных эксплуатационных нарушений в крайних положениях исполнительных органов через заклинивание передачи винт-гайка и возникновения импульсных нагрузок значительной амплитуды.

Техническая задача, решаемая в изобретении, заключается в повышении надежности процесса регулирования поворота лопаток рабочего колеса на ходу вентилятора путем демпфирования импульсных нагрузок.

Поставленная задача решается тем, что устройство для регулирования рабочего колеса вентилятора, включающее перестановочный диск, передачу винт-гайка, корпус гайки которой соединен с диском, и управляемую муфту, снабжено фрикционным узлом, выполненным в виде установленных в корпусе гайки накладок двустороннего действия и установленного в перестановочный диск регулятора усилий прижима.

Для исключения заклинивания гайки на винте в крайних положениях целесообразно винт снабдить поводками, на торцах гайки выполнить кулачки, а на торцовых поверхностях поводков винта ответные кулачки.

Чтобы обеспечить гарантированное зацепление кулачков рабочими поверхностями, целесообразно поводки на винте закрепить на расстоянии рабочего хода гайки, а кулачки на корпусе гайки и поводках винта выполнить таким образом, чтобы
h₁ h₂ ≅ t/2, где h₁ высота кулачков поводков винта;
h₂ высота кулачков корпуса гайки;
t шаг винта.

При больших маховых массах целесообразно снабдить перестановочный диск ограничителями хода.

Кинематическая связь корпуса гайки с перестановочным диском посредством фрикционного узла, выполненного в виде установленных в корпусе гайки накладок двустороннего действия и установленного в перестановочный диск регулятора усилий прижима, позволяет обеспечить демпфирование импульсных нагрузок и уменьшить коэффициент трения. Таким образом, достигается регулирование момента срабатывания и, следовательно, обеспечивается надежность процесса регулирования поворота лопаток.

Выполнение кулачков на торцах гайки и поводках винта позволяет исключить заклинивание гайки на винте. Это объясняется тем, что по достижении корпусом гайки верхнего или нижнего крайнего положения кулачки гайки и винта входят в зацепление. После этого прекращается перемещение корпуса гайки, перестановочного диска и лопаток рабочего колеса, а фрикционные накладки демпфируют импульсные нагрузки. Таким образом, заклинивание передачи винт-гайка исключается.

Выполнение кулачков винта и гайки с одинаковой высотой не больше, чем половина шага винта позволяет исключить нежелательный контакт кулачков по периферийным поверхностям и обеспечить контакт кулачков только в окружном направлении. При этом гарантируется зацепление кулачков с рабочими поверхностями.

При больших маховых массах нагрузки на кулачки могут быть столь велики, что приведут к поломке кулачков. В этом случае имело бы смысл увеличить размеры кулачков. Однако геометрические размеры кулачков ограничены по высоте шагом резьбы, а по длине габаритными размерами винта и гайки. Снабжение перестановочного диска ограничителями хода позволяет перераспределить импульсные нагрузки между ограничителями и кулачками. В этом случае перестановочный диск тормозится ограничителями хода, а передача винт-гайка имеет возможность за счет гарантированного зазора продолжать движение до момента контакта кулачков. При этом нагрузки на кулачках значительно ниже первоначальных, следовательно, возможность поломки механизма поворота лопаток исключена.

На фиг.1 представлена принципиальная схема вентилятора с устройством для регулирования рабочего колеса; на фиг.2 устройство для регулирования рабочего колеса, общий вид.

Устройство для регулирования рабочего колеса вентилятора включает перестановочный диск 1 с ограничителями 2 хода, передачу винт-гайка (винт 3, гайка 4), причем корпус 5 гайки 4 соединен с диском 1, управляемую муфту 6 и фрикционный узел, выполненный в виде установленных в корпусе 5 гайки 4 накладок 7, 8 двустороннего действия и установленного в перестановочный диск 1 регулятора 9 усилий прижима. На винте 3 на расстоянии рабочего хода l гайки 4 с закрепленным поводком 10, на торцах гайки 4 выполнены кулачки 11, 12, а на торцах поводков 10 винта 3 ответные кулачки 13, 14.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При синхронном режиме работы вала 15 приводного двигателя и элементов передачи винт-гайка, связанных с валом 15 и перестановочным диском 1, относительно гайки 4 по винту 3 не происходит, а значит, и не производится перемещение перестановочного диска 1 и поворот связанных с ним лопаток 16 рабочего колеса 17.

Для поворота лопаток 16 рабочего колеса 17 согласно выработанной системой управления команде задается величина рассогласования угловых скоростей вращения рабочего колеса 17, связанного через перестановочный диск 1 с корпусом 5 гайки 4, и основного приводного двигателя, соединенного с винтом 3. Усилие, обусловленное инерционными характеристиками вращающегося рабочего колеса 17 и соединенных с ним элементов, перемещает корпус 5 гайки 4. Далее через фрикционные накладки 7, 8 и регулятор 9 усилий прижима передается усилие на перемещение перестановочного диска 1, а следовательно, и на поворот связанных с ним лопаток 16 рабочего колеса 17. Фрикционные накладки 7, 8 двустороннего действия совместно с регулятором 9 усилий прижима позволяют обеспечить постоянные (безлюфтовые) соединение перестановочного диска 1 и гайки 4 при изменении направления передачи усилий. При этом обеспечиваются стабильные характеристики процесса демпфирования, исключается ударное приложение нагрузки, что повышает надежность передачи винт-гайка, линейные свойства системы регулирования, а следовательно, и процессы регулирования в целом.

При больших нагрузках, когда фрикционные накладки 7, 8 и регулятор 9 усилий прижима не могут полностью сдемпфировать импульсные нагрузки, гайка 4 продолжает перемещаться по винту 3 после передачи усилия на перемещение перестановочного диска 1. По достижении корпусом 5 гайки 4 верхнего или нижнего крайнего положения происходит попарное зацепление торцовых поверхностей кулачков 11 или 12 гайки 4 и ответных кулачков 13 или 14 винта 3 соответственно. После этого прекращается перемещение гайки 4, а через перестановочный диск связанных с ним лопаток 16 рабочего колеса 17. Импульсного нагружения всех элементов устройства не происходит, так как в зоне контакта фрикционных накладок 7, 8 с элементами перестановочного диска 1 происходит демпфирование импульсных нагрузок за счет проскальзывания, смещения при одновременном обеспечении жесткого контакта кулачков 11 (12) и 13 (14) по достижении корпусом 5 гайки 4 крайних положений. Сдемпфированная энергия рассеивается через тепло, возникающее при контактном взаимодействии фрикционных накладок 7, 8 с деталями перестановочного диска 1, и не передается элементам передачи винт-гайка, а значит, заклинивание передачи винт-гайка исключается.

Благодаря оптимальному выполнения высоты кулачков 11, 12 гайки 4 и 13, 14 винта 3 расположению поводков 10 на винте 3 обеспечивается гарантированное зацепление кулачков 11-14 по рабочим поверхностям при достижении корпусом 5 гайки 4 крайних положений.

При больших маховых массах вентилятора прочности кулачков 11-14 передачи винт-гайка может оказаться недостаточно для того, чтобы остановить перемещение гайки 4 на винте 3 в крайних положениях. В этом случае вследствие большой инерционности возможно разрушение корпуса 5 гайки 4. Чтобы избежать этого, на перестановочном диске 1 установлены ограничители 2 хода. При подходе гайки 4 к крайнему положению перестановочный диск 1 останавливается посредством ограничителей 2 хода, гайка 4 продолжает вращаться за счет гарантированных зазоров до крайних положений. При этом в крайних положениях гайки 4 на винте 3 кулачками 11-14 воспринимаются инерционные нагрузки только от гайки 4, поскольку перестановочный диск 1 уже остановлен ограничителями 2 хода. Таким образом, нагрузки на кулачки 11-14 и корпус 5 гайки 4 значительно ниже первоначальных и, следовательно, их разрушение даже при больших маховых массах не происходит.

Claims

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ВЕНТИЛЯТОРА, содержащее диск, установленный с возможностью осевого перемещения, винтовую пару, фрикционную муфту, ведомая полумуфта которого расположена на диске, а ведущая - на одном из элементов винтовой пары, и регулятор усилий прижима, отличающееся тем, что гайка винтовой пары установлена с возможностью осевого перемещения, ведущая фрикционная полумуфта закреплена на последней, а регулятор усилий прижима расположен в диске.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на торцах гайки выполнены кулачки, винт снабжен поводками, на торцевых поверхностях которых выполнены ответные кулачки.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что поводки закреплены на винте на расстоянии друг от друга, равном рабочему ходу гайки, а высота кулачков на гайке и поводках определяется из зависимости
h₁=h₂≅t/2,
где h₁- высота кулачков на поводках;
h₂- высота кулачков на гайке;
t - шаг винта.