RU2188973C2 - Torque transformer - Google Patents
Torque transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2188973C2 RU2188973C2 RU99119198/09A RU99119198A RU2188973C2 RU 2188973 C2 RU2188973 C2 RU 2188973C2 RU 99119198/09 A RU99119198/09 A RU 99119198/09A RU 99119198 A RU99119198 A RU 99119198A RU 2188973 C2 RU2188973 C2 RU 2188973C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rim
- cones
- variator
- consoles
- slip
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Friction Gearing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к силовым передаточным механизмам машин. The invention relates to the field of engineering, in particular to power transmission mechanisms of machines.
Известны различные передаточные механизмы: зубчатые коробки перемены передач, гидравлические и электрические передачи, фрикционные с твердыми телами качения и другие. Все они имеют известные недостатки. Various transmission mechanisms are known: gearboxes for changing gears, hydraulic and electric gears, friction gears with solid rolling elements, and others. All of them have known flaws.
Наиболее близким к предлагаемому трансформатору по устройству и результатам работы является трансформатор вращающего момента по патенту 2115848 от 20 июля 1998 г. Closest to the proposed transformer for the device and the results of work is a torque transformer according to the patent 2115848 of July 20, 1998.
Этот трансформатор содержит многопоточную конусную упругофрикционную передачу. На входном валу, установленном в корпусе на подшипнике, закреплены два ведущих катка, которые контактируют с двумя группами спаренных основаниями конусов с внутренними параллельными образующими. Две другие группы конусов с наружными параллельными образующими контактируют с охватывающими ободьями, один, расположенный со стороны входного вала, прикреплен к корпусу, а другой соединен с выходным валом. К обойме-водилу со спаренными конусами прикреплена трубчатая зубчатая рейка, которая находится в зацеплении с зубчатым колесом. Вращением колеса достигается совместимое осевое перемещение трубчатой зубчатой рейки с обоймой и спаренными конусами, что обеспечивает плавное регулирование передаточного отношения. Ведущие катки состоят из тонких стальных дисков, которые имеют ободья, разрезанные на секции по числу контактирующих конусов и соединенных с центром диска перемычками. Перемычки вместе с канавками, расположенными на рабочей поверхности дисков, компенсируют изгибом перемычек геометрическое скольжение в пятнах контакта с конусам. Во второй ступени передачи ту же роль выполняют канавки на рабочей поверхности колец и деформация упругих элементов. Силу прижатия, пропорциональную передаваемому моменту, во второй ступени передачи создают тупоугольные пазы и такие же выступы на кольцах, взаимодействующие через упругие элементы. Силы прижатия второй ступени через спаренные конусы передаются в первую ступень передачи. This transformer contains a multi-threaded conical elastic friction gear. On the input shaft mounted in the housing on the bearing, two driving rollers are fixed, which are in contact with two groups of cones paired with bases with internal parallel generators. Two other groups of cones with external parallel generators are in contact with the surrounding rims, one located on the input shaft side is attached to the housing, and the other is connected to the output shaft. A tubular gear rack is attached to the cage carrier with twin cones, which is meshed with the gear. The rotation of the wheel achieves compatible axial movement of the tubular gear rack with a cage and twin cones, which provides smooth adjustment of the gear ratio. Driving rollers consist of thin steel disks that have rims cut into sections according to the number of contacting cones and jumpers connected to the center of the disk. The jumpers, together with the grooves located on the working surface of the disks, compensate for the geometric slip in the spots of contact with the cones by bending the jumpers. In the second gear stage, the grooves on the working surface of the rings and the deformation of the elastic elements play the same role. The pressing force proportional to the transmitted moment in the second stage of the transmission is created by obtuse-grooves and the same protrusions on the rings interacting through the elastic elements. The pressing forces of the second stage are transmitted through paired cones to the first transmission stage.
Недостатками прототипа являются:
- неполное использование тяговых возможностей ведущих катков и охватывающих ободьев из-за прерывистой работы дисков и колец. Касательная сила при движении пятна контакта по дуге между канавками возрастает от нуля до максимума. Следовательно, средняя касательная сила равна половине максимально возможной;
- сложность изготовления и малая долговечность работы системы создания сил прижатия из-за применения упругих элементов;
- наличие бокового трения и нагрева колец и дисков из-за трения при их вибрации в процессе компенсации геометрического скольжения;
- сложность изготовления перемычек равного сопротивления изгибу касательными силами.The disadvantages of the prototype are:
- incomplete use of traction capabilities of the leading rollers and covering rims due to intermittent operation of disks and rings. The tangential force when the contact spot moves along the arc between the grooves increases from zero to maximum. Consequently, the average tangential force is equal to half the maximum possible;
- the complexity of manufacturing and low durability of the system of creating pressure forces due to the use of elastic elements;
- the presence of lateral friction and heating of rings and discs due to friction during vibration during compensation of geometric slip;
- the complexity of manufacturing jumpers of equal bending resistance by tangential forces.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа путем усовершенствования конструкции трансформатора и упрощения его изготовления. The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype by improving the design of the transformer and simplifying its manufacture.
Поставленная задача выполнена в трансформаторе применением двух многопоточных конусных вариаторов с упругофрикционной передачей, кинематически связанных между собой общим водилом, с группами конусов, установленных на осях, закрепленных с обеих сторон диска водила. Вариатор со стороны входного вала имеет планетарную форму с охватывающим ободом, прикрепленным к корпусу с возможностью осевого перемещения. Вариатор со стороны выходного вала имеет дифференциальную форму с охватывающим ободом, соединенным с выходным валом. The task was completed in a transformer using two multi-threaded cone variators with elastic-friction gear, kinematically connected by a common carrier, with groups of cones mounted on axles fixed on both sides of the carrier disk. The variator on the input shaft side has a planetary shape with a female rim attached to the housing with the possibility of axial movement. The variator on the output shaft side has a differential shape with a female rim connected to the output shaft.
На входном валу, установленном в корпусе на подшипнике, закреплены два ведущих катка, каждый из которых контактирует с крайней группой конусов водила, а между катками на подшипнике установлен диск водила. Другие группы противоположных конусов контактируют с охватывающими ободьями. On the input shaft mounted in the housing on the bearing, two driving rollers are fixed, each of which is in contact with the extreme group of cones of the carrier, and a carrier disk is installed between the rollers on the bearing. Other groups of opposing cones are in contact with the surrounding rims.
При таком устройстве вращение от входного вала передается катку планетарного вариатора. От него через конус - к водилу, которое вращается в сторону ведущего катка. При этом частота вращения водила составит
где ωв - частота вращения водила;
ω1 - частота вращения входного вала;
d1 - диаметр ведущего катка планетарного вариатора;
d3 - диаметр на конусе у полюса качения в контакте с охватывающим ободом;
d2 - диаметр на конусе у полюса качения с ведущим катком;
d4 - внутренний диаметр охватывающего обода.With such a device, rotation from the input shaft is transmitted to the planetary variator roller. From it through the cone - to the carrier, which rotates towards the drive roller. The carrier speed will be
where ω in - carrier speed;
ω 1 - frequency of rotation of the input shaft;
d 1 - the diameter of the drive roller planetary variator;
d 3 - diameter on the cone at the rolling pole in contact with the enclosing rim;
d 2 is the diameter on the cone at the rolling pole with the drive roller;
d 4 is the inner diameter of the female rim.
Вращение водила передается дифференциальному вариатору, в том числе и охватывающему ободу, соединенному с выходным валом. При этом конусы обкатывают ведущий каток дифференциального вариатора. Вращение выходного вала происходит в сторону вращения ведущих катков. Частота вращения выходного вала в этом направлении составит:
где ω′ - частота вращения выходного вала в сторону вращения входного вала;
d'1 - диаметр ведущего катка дифференциального вариатора;
d'3 - диаметр на конусе у полюса качения с охватывающим ободом;
d'2 - диаметр на конусе у полюса качения с ведущим катком;
d'4 - внутренний диаметр охватывающего обода дифференциального вариатора.The carrier rotation is transmitted to the differential variator, including the female rim connected to the output shaft. In this case, the cones run in the drive roller of the differential variator. The rotation of the output shaft occurs in the direction of rotation of the drive rollers. The frequency of rotation of the output shaft in this direction will be:
where ω ′ is the frequency of rotation of the output shaft in the direction of rotation of the input shaft;
d ' 1 is the diameter of the drive roller of the differential variator;
d ' 3 is the diameter on the cone at the rolling pole with a covering rim;
d ' 2 is the diameter on the cone at the rolling pole with the drive roller;
d ' 4 is the inner diameter of the covering rim of the differential variator.
От второго ведущего катка вращение через кинематические звенья дифференциального вариатора передается охватывающему ободу и выходному валу. При этом частота вращения составит:
Вращение происходит в сторону, противоположную вращению входного вала.From the second drive roller, the rotation through the kinematic links of the differential variator is transmitted to the female rim and the output shaft. The speed will be:
The rotation occurs in the direction opposite to the rotation of the input shaft.
В результате на выходном валу происходит сложение двух противоположных вращений, которое выражается формулой:
где ω - частота вращения выходного вала;
i - передаточное отношение трансформатора.As a result, the addition of two opposite rotations occurs on the output shaft, which is expressed by the formula:
where ω is the frequency of rotation of the output shaft;
i is the gear ratio of the transformer.
Формула (1) показывает, что при подборе рабочих диаметров на конусах и осевым перемещением охватывающего обода планетарного вариатора можно получить реверсивную передачу. Formula (1) shows that when selecting the working diameters on the cones and axial movement of the covering rim of the planetary variator, a reverse gear can be obtained.
В дифференциальном вариаторе на водиле возникает циркуляционный момент, который создается реактивными силами ведущего катка и охватывающего обода. Через водило момент передается планетарному вариатору и его ведущему катку. На входном валу он суммируется с моментом двигателя и через ведущий каток дифференциального вариатора передается конусам, охватывающему ободу и выходному валу. In the differential variator on the carrier, a circulating moment occurs, which is created by the reactive forces of the drive roller and the enveloping rim. Through the carrier, the moment is transmitted to the planetary variator and its drive roller. On the input shaft, it is summed up with the engine torque and transmitted through the drive roller of the differential variator to the cones, covering the rim and the output shaft.
Величина циркуляционного момента определяется по формуле:
где Мц - циркуляционный момент;
М - вращающий момент на выходном валу;
Мд - вращающий момент двигателя.The magnitude of the circulation moment is determined by the formula:
where M c - circulating moment;
M - torque on the output shaft;
M d - the torque of the engine.
Вращающий момент на выходном валу определяет частоту вращения выходного вала и реализуют поставленную мощность двигателя при различных режимах работы трансформатора. The torque on the output shaft determines the frequency of rotation of the output shaft and realize the delivered motor power under various operating modes of the transformer.
Устройство трансформатора показано на чертежах: на фиг.1 - кинематическая схема трансформатора; на фиг.2 - охватывающий обод планетарного вариатора; на фиг. 3 - боковой вид и разрез ведущего катка с ободом из косых пластинчатых консолей; на фиг.4 - торцевой вид ведущего катка. The transformer device is shown in the drawings: in Fig. 1 is a kinematic diagram of a transformer; figure 2 - covering the rim of the planetary variator; in FIG. 3 is a side view and a section of a driving roller with a rim of oblique plate consoles; figure 4 is an end view of the drive roller.
На фиг.1 изображен цилиндрический корпус 1 с передней крышкой 2 и задней крышкой 3. В передней крышке на подшипнике 4 установлен входной вал 5, на котором закреплены ведущий каток 6 планетарного вариатора и ведущий каток 7 дифференциального вариатора. Между катками на входном валу установлен на подшипнике 8 диск 9 водила. На ободе диска водила закреплены оси 10 и 10' с обеих сторон диска, наклоненные к оси входного вала под углом, равным половине угла при вершинах конусов. На подшипниках 11 и 11' на наклонные оси установлены по два конуса 12 и 13, а с другой стороны 12' и 13', обращенных друг к другу основаниями. При этом крайние внутренние образующие крайних конусов и крайние наружные образующие средних конусов становятся параллельными оси входного вала и между собой, что обеспечивает их работу с цилиндрическими поверхностями ободьев. В основании каждого конуса имеются не менее трех канавок с двухсторонними наклонными к основанию конуса плоскостями. В канавках установлены распорные шарики 14 и 14', через которые передается крутящий момент от одного конуса к другому. При этом в шарики, находясь на наклонных плоскостях канавок, создают силы прижатия конусов к ведущим каткам и охватывающим ободьями, пропорциональные передаваемому моменту, что исключает буксование в первой и второй ступенях передачи. Угол наклона плоскостей канавок к основанию конуса γ определяет силы прижатия. Для определения угла γ рассмотрим треугольники векторов сил, изображенные на фиг.1. На наклонной плоскости канавки в контакте с шариком возникает нормальная сила N, вдоль оси конуса действует сила R и сила крутящего момента F. Между силами R и N образуется угол γ. Из этого треугольника R = F/tgγ. Figure 1 shows a cylindrical housing 1 with a front cover 2 and a
Другой треугольник вектора имеет силу R, направленную в противоположную сторону, силу прижатия Q, направленную перпендикулярно к рабочей поверхности обода, и силу П, заклинивающую конус, параллельную верхней образующей конуса. Из этого треугольника 
Приравнивая выражения R и подставляя значение F = μQ, получим
где γ - угол наклона плоскости канавки к основанию конуса;
μ - коэффициент трения между ободом и конусом;
α - угол при вершине конуса.Equating the expressions R and substituting the value F = μQ, we obtain
where γ is the angle of inclination of the plane of the groove to the base of the cone;
μ is the coefficient of friction between the rim and the cone;
α is the angle at the apex of the cone.
Для уменьшения силы прижатия можно применить конусы из карбида бора, которые в паре со сталью имеют μ=0,6-0,8, или резиновые ободья, которые в паре со сталью имеют μ=0,3-0,5. To reduce the pressing force, cones made of boron carbide, which are paired with steel, have μ = 0.6-0.8, or rubber rims, which are paired with steel, have μ = 0.3-0.5.
Подшипники 11 и 11', установленные внутри конусов, могут быть подшипниками качения или скольжения, но обязательно с осевым люфтом для движения от распорных шариков. Кроме этого, подшипники должны иметь хорошее уплотнение для предупреждения попадания смазки на рабочую поверхность конусов. Bearings 11 and 11 'mounted inside the cones may be rolling or sliding bearings, but always with axial play for movement from spacer balls. In addition, the bearings must have a good seal to prevent grease from entering the working surface of the cones.
Ведущий каток 6 со стороны входного вала закреплен на валу. Каток имеет резиновый обод 15 с переменным упругим скольжением по ширине. Сторона обода с наибольшим упругим скольжением обращена к основаниям контактирующих конусов. Упругое скольжение обода равно геометрическому скольжению в каждой точке пятна контакта при расчетном режиме работы. Равенство упругого геометрического скольжения выражается формулой:
где ξ - относительное упругое скольжение обода;
ξг - относительное геометрическое скольжение;
х - расстояние от полюса качения до расчетного сечения пятна контакта;
α - угол при вершинах конусов;
d2 - диаметр на конусе у полюса качения.The drive roller 6 on the input shaft side is fixed to the shaft. The roller has a rubber rim 15 with variable elastic sliding in width. The side of the rim with the greatest elastic slip faces the bases of the contacting cones. The elastic slip of the rim is equal to the geometric slip at each point of the contact spot in the design mode of operation. Equality of elastic geometric slip is expressed by the formula:
where ξ is the relative elastic slip of the rim;
ξ g - relative geometric slip;
x is the distance from the rolling pole to the calculated cross section of the contact spot;
α is the angle at the vertices of the cones;
d 2 - diameter on the cone at the rolling pole.
Переменное упругое скольжение по ширине обода может быть получено различными способами:
- технологическим: за счет изменения наполнителей резины;
- набором и склеиванием резиновых колец с различным упругим скольжением;
- нанесением косых прорезей различной глубины в зоне большого геометрического скольжения;
- выполнением конических отверстий под рабочей поверхностью обода.Variable elastic sliding along the width of the rim can be obtained in various ways:
- technological: due to changes in rubber fillers;
- set and gluing rubber rings with different elastic slip;
- applying oblique slots of various depths in the area of large geometric slip;
- making tapered holes under the working surface of the rim.
Материал для обода надо выбирать с минимальными гистерезисными потерями энергии. Рабочая поверхность обода катка имеет коническую форму с максимальным диаметром, обращенным к основаниям конусов. При передаче малого момента обод контактирует с конусами узким пояском. По мере увеличения момента увеличивается сила прижатия обода к конусам, что увеличивает ширину пояска прижатия, т.е. увеличивает длину пятен контакта. При расчетном моменте обод всей шириной прижимается к конусам, а полюс качения выходит за пределы пятна контакта. The material for the rim must be selected with minimal hysteresis energy loss. The working surface of the rim of the roller has a conical shape with a maximum diameter facing the bases of the cones. When transmitting a small moment, the rim contacts the cones with a narrow belt. As the moment increases, the force of pressing the rim to the cones increases, which increases the width of the pressure belt, i.e. increases the length of contact spots. At the calculated moment, the entire rim is pressed against the cones, and the rolling pole extends beyond the contact spot.
При цилиндрическом ободе и нахождении полюса качения в середине пятна контакта с другой стороны полюса качения образуется противоположное вращению конуса трение скольжения, которое вызывает снижение КПД, нагрев и износ. Поэтому обод выполнен коническим. With a cylindrical rim and a rolling pole in the middle of the contact spot on the other side of the rolling pole, slip friction opposite to the cone rotation is formed, which causes a decrease in efficiency, heating and wear. Therefore, the rim is made conical.
При передаче малого момента полюс качения находится вблизи узкого пояска. По мере увеличения момента полюс качения перемещается вдоль образующих конусов и автоматически изменяет передаточное отношение. При уменьшении передаваемого момента силы прижатия уменьшаются, и конусность обода восстанавливается. Величину конусности резинового обода определяют экспериментально в зависимости от твердости материала и режима работы. When transmitting a small moment, the rolling pole is near a narrow belt. As the moment increases, the rolling pole moves along the generating cones and automatically changes the gear ratio. With a decrease in the transmitted moment, the pressing forces decrease, and the taper of the rim is restored. The value of the taper of the rubber rim is determined experimentally depending on the hardness of the material and the mode of operation.
Охватывающий обод 16 планетарного вариатора выполнен из резины или другого упругого материала с переменным упругим скольжением по ширине обода, равным геометрическому скольжению в каждом сечении пятна контакта при расчетном режиме работы. Относительное упругое скольжение выражается формулой:
где ξ1 - относительное упругое скольжение материала охватывающего обода в расчетном сечении;
ξ1г - относительное геометрическое скольжение в том же сечении;
х - расстояние от полюса качения до расчетного сечения;
α - угол при вершинах конусов;
d3 - диаметр на конусе у полюса качения.The covering
where ξ 1 is the relative elastic slip of the material of the covering rim in the design section;
ξ 1g - relative geometric slip in the same section;
x is the distance from the rolling pole to the design section;
α is the angle at the vertices of the cones;
d 3 - diameter on the cone at the rolling pole.
Переменное упругое скольжение по ширине охватывающего обода можно получить теми же способами, которые указаны для ведущего катка. Сторона обода с наибольшим упругим скольжением обращена к вершинам контактирующих конусов. Variable elastic sliding along the width of the enclosing rim can be obtained in the same ways as indicated for the drive roller. The side of the rim with the greatest elastic slip faces the tops of the contacting cones.
Резиновая рабочая поверхность охватывающего обода имеет коническую форму, которая выполняет те же функции, что и конусность ведущего катка, т. е. устраняет обратное трение скольжения и увеличивает перемещение полюса качения по образующим конусов. Сторона обода с минимальным диаметром конусности обращена к вершинам конусов. The rubber working surface of the covering rim has a conical shape, which performs the same functions as the taper of the drive roller, i.e., eliminates reverse sliding friction and increases the movement of the rolling pole along the generatrices of the cones. The side of the rim with the minimum diameter of the taper facing the tops of the cones.
На наружной стороне обода 16 имеются равномерно расположенные выступы 17, которые входят в пазы корпуса и удерживают обод отвращения, но обеспечивают осевое перемещение в пазах корпуса на рабочую длину образующих конусов. В ободе выполнены отверстия для закрепления не менее трех стержней 18 с ходовыми резьбами на концах, выходящими за корпус трансформатора, для установки гаек со звездочками 19 цепной передачи 20. On the outer side of the
При одновременном вращении цепной передачей ходовых гаек перемещаются стержни с охватывающим ободом. В результате происходит изменение передаточного отношения вплоть до реверсирования. With simultaneous rotation of the chain nuts, the rods move with a female rim. The result is a change in gear ratio up to reversing.
Со стороны выходного вала 21 ведущий каток 7 и охватывающий обод 22 передают суммарный момент двигателя и циркулирующий. Поэтому их ободья выполнены в виде пластинчатых консолей 23 равного сопротивления изгибу касательными силами и наклонных к оси пятна контакта под углом β, обеспечивающим одинаковую тангенциальную упругость обода. Для этого надо, чтобы в пятне контакта всегда находилось одинаковое количество консолей. Это зависит от β, который определяется по формуле:
где пк - число консолей в пятне контакта;
t - толщина консоли по окружности обода;
t1 - ширина промежутка между консолями по окружности обода;
в - ширина обода.From the side of the output shaft 21, the driving
where n to - the number of consoles in the contact patch;
t is the thickness of the console around the circumference of the rim;
t 1 - the width of the gap between the consoles around the circumference of the rim;
in - the width of the rim.
Каток с ободом, состоящим из косых пластинчатых консолей 23, изображен на фиг.3 и 4. The roller with a rim consisting of oblique plate consoles 23, shown in figure 3 and 4.
В связи с тем, что геометрическое скольжение изменяется по длине пятна контакта, в том же отношении изменяются стрелы прогиба консолей по ширине обода. Это достигается переменной высотой консоли, высота которой определяется из равенства геометрического скольжения и стрелы прогиба консоли в том же сечении пятна контакта. Due to the fact that the geometric slip varies along the length of the contact spot, the arrows of the cantilever deflection along the rim width also change in the same respect. This is achieved by the variable height of the console, the height of which is determined from the equality of the geometric slip and the arrow of the deflection of the console in the same section of the contact spot.
Стрела прогиба консоли со стороны полюса качения задается вместе с геометрическим скольжением для определения выхода полюса качения за пятно контакта в расчетном режиме работы. Равенство геометрического скольжения и стрелы прогиба выражается формулой:
ξ1t+ξx•tgβ•l = f (7)
где ξ1 - относительное геометрическое скольжение у кромки обода;
t - толщина консоли по окружности обода;
ξx - относительное геометрическое скольжение в сечении на расстоянии Х от полюса качения;
β - угол наклона консоли к оси пятна контакта;
l - расстояние от кромки до расчетного сечения;
f - стрела прогиба консоли.The cantilever deflection of the console from the side of the rolling pole is set together with geometric sliding to determine the exit of the rolling pole beyond the contact spot in the calculated operating mode. The equality of geometric slip and deflection arrows is expressed by the formula:
ξ 1 t + ξ x • tgβ • l = f (7)
where ξ 1 is the relative geometric slip at the rim edge;
t is the thickness of the console around the circumference of the rim;
ξ x is the relative geometric slip in the cross section at a distance X from the rolling pole;
β is the angle of inclination of the console to the axis of the contact spot;
l is the distance from the edge to the design section;
f - arrow deflection console.
Каток установлен короткой стороной консолей к основаниям конусов. The roller is mounted with the short side of the consoles to the bases of the cones.
Выход плюса качения за пятно контакта обеспечивает автоматическое регулирование передаточного отношения за счет перемещения полюса качения по образующим конусов до пятна контакта. The exit of the plus of the rolling contact spot provides automatic adjustment of the gear ratio by moving the rolling pole along the generatrices of the cones to the contact spot.
Обод из консолей, кроме компенсации геометрического скольжения, обеспечивает вентиляцию катка и конусов, что уменьшает нагрев передачи. The rim from the consoles, in addition to compensating for geometric slip, provides ventilation of the roller and cones, which reduces the heating of the transmission.
Охватывающий обод 22, соединенный с выходным валом, имеет на внутренней рабочей стороне наклонные пластинчатые консоли 23. Наклон консолей к оси пятна контакта определяется по формуле (6) для ведущего катка. The female rim 22 connected to the output shaft has inclined plate consoles 23 on the inner working side. The inclination of the consoles to the axis of the contact spot is determined by formula (6) for the drive roller.
Переменная высота консолей по ширине обода определяется из равенства геометрического скольжения и стрелы прогиба консолей в тех же сечениях пятна контакта, что выражается равенством (7) для ведущего катка. The variable height of the consoles along the width of the rim is determined from the equality of the geometric slip and the arrow of the deflection of the consoles in the same sections of the contact spot, which is expressed by equality (7) for the drive roller.
В ободе консоли выполняют те же функции, что и у катка, т.е. компенсируют геометрическое скольжение и обеспечивают регулирование передаточного отношения в зависимости от момента на выходном валу. In the rim of the console, they perform the same functions as the rink, i.e. compensate for geometric slip and provide adjustment of the gear ratio depending on the moment on the output shaft.
Обод из пластинчатых консолей можно получить нарезанием тонкой дисковой фрезой или набором из пластин равного сопротивления изгибу по типу набора в диске турбинных лопаток. The rim from the plate consoles can be obtained by cutting with a thin disk mill or a set of plates of equal bending resistance according to the type of set in the disk of turbine blades.
В зависимости от условий работы оба ведущих катка и оба охватывающих обода могут быть выполнены из резины или из металла в виде косых пластинчатых консолей. Depending on the operating conditions, both drive rollers and both enclosing rims can be made of rubber or metal in the form of oblique plate consoles.
Обод установлен короткой стороной консолей к вершинам контактирующих конусов. The rim is mounted with the short side of the consoles to the tops of the contacting cones.
Преимущества предлагаемого трансформатора вращающего момента:
- трансформатор обеспечивает плавное ручное и автоматическое регулирование передаточного отношения в зависимости от момента сопротивления на выходом валу;
- при определенных условиях трансформатор обеспечивает реверсирование;
- компенсирует геометрическое скольжение в пятнах контакта за счет упругой деформации ободьев, что обеспечивает работу без смазки рабочих поверхностей, а это на порядок увеличивает коэффициент трения. Кроме того, коэффициент трения можно увеличить применением пары резина-металл (μ=0,4-0,6) или применением пары карбид бора-металл (μ=0,6-0,8);
- многопоточность передачи (шесть и более потоков) обеспечивает передачу больших мощностей и моментов;
- силы прижатия замыкаются на рабочих поверхностях, разгружая подшипники, что снижает потери на трение в подшипниках и уменьшает массу самих узлов;
- бесшумность работы.The advantages of the proposed torque transformer:
- the transformer provides smooth manual and automatic regulation of the gear ratio depending on the moment of resistance at the output shaft;
- under certain conditions, the transformer provides reversal;
- compensates for geometric slip in the contact spots due to the elastic deformation of the rims, which ensures operation without lubrication of the working surfaces, and this increases the coefficient of friction by an order of magnitude. In addition, the friction coefficient can be increased by using a rubber-metal pair (μ = 0.4-0.6) or by using a boron-carbide-metal pair (μ = 0.6-0.8);
- multithreading transmission (six or more streams) provides the transmission of large capacities and moments;
- the pressing forces are closed on the working surfaces, unloading the bearings, which reduces friction losses in the bearings and reduces the mass of the nodes themselves;
- silent operation.
Claims (7)
где ω - частота вращения выходного вала;
ω1 - частота вращения входного вала;
d1 и d2' - диаметры ведущих катков;
d3 и d3' - диаметры у полюсов качения на конусах в контакте с ведущими катками;
d2 и d2' - диаметры у полюсов качения на конусах в контакте с ведущими катками;
d4 и d4' - внутренние диаметры охватывающих ободьев;
i - передаточное отношение трансформатора вращающего момента,
отличающийся тем, что вариатор со стороны входного вала выполнен планетарным, а вариатор со стороны выходного вала выполнен дифференциальным, между основаниями конусов имеются не менее трех канавок, в которых установлены распорные шарики, через которые передается вращающий момент от одного конуса к другому, а также силы прижатия конусов к охватывающим ободьям и ведущим каткам из упругого материала, на наружной стороне охватывающего планетарный вариатор обода имеются равномерно расположенные выступы, входящие в пазы корпуса и удерживающие обод от вращения и обеспечивающие его осевое перемещение на рабочую длину образующих конусов, в выступах выполнены отверстия для закрепления не менее трех стержней с ходовой резьбой на концах, которые выступают за корпус трансформатора и на них установлены звездочки цепной передачи, причем гайки удерживаются от осевого перемещения, а их вращение приводит к осевому перемещению стержней с охватывающим планетарный вариатор ободом по образующим конусов.1. A torque transformer comprising a housing and two kinematically interconnected multithreaded with elasto-friction gear variator, covering the variator rim on the input shaft side is attached to the housing, and the variator rim covering the output shaft side is connected to the output shaft, on the input shaft mounted in the bearing in the housing, two driving rollers with rims of elastic material are fixed, and a common carrier disk is installed between them, on which inclined axes are fixed on both sides of the bearings, n and which are installed in two cones, facing each other with bases so that the inner generators of the extreme cones and the outer generators of the middle cones are parallel to the output shaft and between each other, the surrounding rims of elastic material are in contact with the middle cones, and the drive rollers of elastic cones are in contact with the extreme cones material, and the frequency of rotation of the output shaft is expressed by the formula
where ω is the frequency of rotation of the output shaft;
ω 1 - frequency of rotation of the input shaft;
d 1 and d 2 'are the diameters of the drive rollers;
d 3 and d 3 '- diameters at the poles of the rolling cones in contact with the drive rollers;
d 2 and d 2 '- diameters at the poles of the rolling cones in contact with the drive rollers;
d 4 and d 4 'are the inner diameters of the enclosing rims;
i is the gear ratio of the torque transformer,
characterized in that the variator on the input shaft side is planetary, and the variator on the output shaft side is differential, between the bases of the cones there are at least three grooves in which spacer balls are installed through which torque is transmitted from one cone to another, as well as forces pressing the cones to the covering rims and driving rollers of elastic material, on the outer side of the rim covering the planetary variator there are evenly spaced protrusions entering the grooves of the housing and holding securing the rim from rotation and ensuring its axial movement to the working length of the forming cones, holes are made in the protrusions for fixing at least three rods with a threaded thread at the ends that protrude beyond the transformer housing and chain sprockets are mounted on them, and the nuts are kept from axial movement , and their rotation leads to axial movement of the rods with a rim covering the planetary variator along the generatrices of the cones.
tgγ = μcosα/2,
где μ - коэффициент трения между ободом из упругого материала и конусом;
α - угол при вершине конуса.2. The torque transformer according to claim 1, characterized in that the inclined axes of the cones are fixed in the rim of the carrier disk mounted on the shaft with bearings, inclined to the axis of the input shaft at an angle equal to half the angle at the top of the cones, and the angle of inclination of the grooves γ balls in the bases of the cones to the base of the cone is determined by the formula
tgγ = μcosα / 2,
where μ is the coefficient of friction between the rim of the elastic material and the cone;
α is the angle at the apex of the cone.
где ε - относительное упругое скольжение материала охватывающего обода;
εг - относительное геометрическое скольжение в том же сечении;
х - расстояние от полюса качения до расчетной точки;
α - угол при вершинах конусов;
d2 - диаметр на конусе у полюса качения,
причем сторона обода из упругого материала расположена к основаниям контактирующих катков, а рабочая поверхность обода из упругого материала ведущего катка имеет коническую форму с максимальным диаметром у оснований конусов.3. The torque transformer according to claim 1, characterized in that the rim of the elastic material of the drive roller of the planetary variator has a variable elastic slip along its width equal to the geometric slip at each point of the contact spot at the calculated torque and is determined by the formula
where ε is the relative elastic slip of the material covering the rim;
ε g - relative geometric slip in the same section;
x is the distance from the rolling pole to the design point;
α is the angle at the vertices of the cones;
d2 is the diameter on the cone at the rolling pole,
moreover, the side of the rim of elastic material is located to the bases of the contacting rollers, and the working surface of the rim of the elastic material of the driving roller has a conical shape with a maximum diameter at the bases of the cones.
ε1 - относительное упругое скольжение материала охватывающего обода;
ε1г - относительное геометрическое скольжение в том же сечении;
х - расстояние от полюса качения до расчетной точки;
α - угол при вершинах конусов;
d2 - диаметр на конусе у полюса качения.4. The torque transformer according to claim 1, characterized in that the female rim of the planetary variator made of elastic material has elastic slip along its width equal to geometric slip in each section of the contact spot during design operation, which is determined by the formula
ε 1 is the relative elastic slip of the material of the covering rim;
ε 1g - relative geometric slip in the same section;
x is the distance from the rolling pole to the design point;
α is the angle at the vertices of the cones;
d2 is the diameter on the cone at the rolling pole.
tgβ = nk(t+t1)/b,
где nk - число консолей в пятне контакта;
t - толщина консоли по окружности обода;
t1 - ширина промежутка между консолями по окружности обода;
b - ширина обода,
геометрическое скольжение в пятне контакта изменяется изменением стрелы прогиба консолей путем увеличения длины консолей по ширине обода, длина консоли определяется из равенства
ε1t+εxtgβl = f,
где ε1 - относительное геометрическое скольжение у кромки обода;
t - толщина консоли по окружности обода;
εx - относительное геометрическое скольжение в сечении на расстоянии Х от полюса качения;
β - угол наклона консоли к оси пятна контакта;
l - расстояние от кромки до расчетного сечения;
f - стрела прогиба консоли в расчетном сечении.5. The torque transformer according to claim 1, characterized in that the drive roller of the differential variator is mounted with the short side of the consoles to the bases of the cones, and its rim is made in the form of steel plate consoles of equal resistance to bending by tangential forces inclined to the axis of the contact spot at an angle that provides uniform tangential elasticity of the rim around the entire circumference, determined by the angle of inclination of the working surfaces of the consoles to the axis of the contact spot and equal to the angle β
tgβ = n k (t + t 1 ) / b,
where n k is the number of consoles in the contact patch;
t is the thickness of the console around the circumference of the rim;
t 1 - the width of the gap between the consoles around the circumference of the rim;
b is the width of the rim
the geometric slip in the contact spot is changed by changing the arrow of the deflection of the consoles by increasing the length of the consoles along the width of the rim;
ε 1 t + ε x tgβl = f,
where ε 1 is the relative geometric slip at the edge of the rim;
t is the thickness of the console around the circumference of the rim;
ε x is the relative geometric slip in the cross section at a distance X from the rolling pole;
β is the angle of inclination of the console to the axis of the contact spot;
l is the distance from the edge to the design section;
f - arrow deflection console in the design section.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99119198/09A RU2188973C2 (en) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Torque transformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99119198/09A RU2188973C2 (en) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Torque transformer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99119198A RU99119198A (en) | 2002-01-10 |
| RU2188973C2 true RU2188973C2 (en) | 2002-09-10 |
Family
ID=20224690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99119198/09A RU2188973C2 (en) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Torque transformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2188973C2 (en) |
-
1999
- 1999-09-01 RU RU99119198/09A patent/RU2188973C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СИЗОВ И.Д., СИЗОВА М.Н. Работа в ободоупругой передаче. Международный научно-технический журнал "Трение и износ", 1994, ноябрь-декабрь, т. 15, № 6, с. 1091-1097. ПРОНИН Б.А., РЕВКОВ Г.А. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи. - М.: Машиностроение, 1963, с. 492-509. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9435409B2 (en) | Variator output gearset | |
| US9243694B2 (en) | Continuously variable transmission | |
| US4589859A (en) | Continuously variable transmission | |
| JP6035732B2 (en) | Rolling bearing | |
| US3848476A (en) | Traction roller transmission | |
| EP0502909A1 (en) | Transmission of the toroidal-race rolling-traction type. | |
| JP4316493B2 (en) | Automatic transmission with at least two conical disc pairs | |
| RU2188973C2 (en) | Torque transformer | |
| RU2399814C1 (en) | Continuously variable transmission, variator, limiter of gear ratio range and satellite | |
| CN209943450U (en) | Stepless speed variator | |
| RU2115848C1 (en) | Torque transformer | |
| JP5189566B2 (en) | Method of setting pulley V surface inclination angle in metal belt type continuously variable transmission and metal belt type continuously variable transmission | |
| RU2160400C2 (en) | Torque transformer | |
| RU2131545C1 (en) | Variable-speed drive | |
| KR100640247B1 (en) | Cvt for automobile usage | |
| JP4592380B2 (en) | Belt type continuously variable transmission | |
| RU2805893C1 (en) | Disc-type variable drive | |
| JP4978557B2 (en) | Friction wheel type continuously variable transmission | |
| JP2001519506A (en) | Transmission with steplessly adjustable conversion ratio | |
| CN112709793B (en) | Stepless speed changer for small power machine | |
| Tanaka et al. | Development of a 6 power-roller half-toroidal CVT-mechanism and efficiency | |
| JP2006138447A (en) | Rolling bearing | |
| KR100578073B1 (en) | Traction dirve continuously various transmission | |
| RU99119198A (en) | ROTATING TRANSFORMER | |
| US5324239A (en) | Continuously variable transmission |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040902 |