SU1749581A1

SU1749581A1 - Variable-speed drive

Info

Publication number: SU1749581A1
Application number: SU894659241A
Authority: SU
Inventors: Николай Федорович Спицин; Борис Васильевич Косвинцев
Original assignee: Самарское Станкостроительное Производственное Объединение
Priority date: 1989-03-06
Filing date: 1989-03-06
Publication date: 1992-07-23

Abstract

Изобретение относитс к области машиностроени и предназначено дл использовани в станках и других машинах взамен коробок скоростей, редукторов и двигателей посто нного тока в приводах подач дл перемещени подвижного органа. Целью изобретени вл етс повышение надежности . Вариатор содержит подвешенный ор ган 1. ведущий вал 6, контактирующие с ним тела вращени , установленные с возможностью наклона их осей к оси ведущего вала, кинематически св занный с телами вращени подвижный элемент 2 и систему изменени наклона тел вращени . Тела вращени выполнены в виде внутреннего кольца 11, имеющего в поперечном сечении внутреннего криволинейную выпуклую поверхность 12, а на наружной поверхности 13 внутреннего кольца 11 имеетс желоб, контактирующий через тело качени 14 с желобом внутренней поверхности наружного кольца 15, шарнирно через рычаг 16 соединенного с приводом механизма управлени , например гидроцилиндром 28, и одновременно шарнирно через другой рычаг 24 со- единенный его щупом 21, имеющим возможность контактировать поочередно с подвижными копирами 33 и 32. Внутреннее кольцо 11 тела вращени может быть уста- новлено во внутреннем кольце подшипника качени , например шарикоподшипника. 1 .з.п ф-лы, 4 ил. Б (Л С 4 . Ю сл 00 f .. Фиг. / БThe invention relates to the field of mechanical engineering and is intended for use in machine tools and other machines instead of gearboxes, gearboxes and direct current motors in feed drives for moving a movable member. The aim of the invention is to increase reliability. The variator contains a suspended body 1. a drive shaft 6, bodies of rotation in contact with it, mounted with the possibility of tilting their axes to the axis of the drive shaft, kinematically connected movable element 2 and a system for changing the tilt of the bodies of rotation. The rotation bodies are made in the form of an inner ring 11, having a curved convex surface 12 in cross section, and on the outer surface 13 of the inner ring 11 there is a groove in contact through the rolling body 14 with the groove of the inner surface of the outer ring 15 pivotally through the lever 16 connected to the drive a control mechanism, for example, a hydraulic cylinder 28, and at the same time pivotally through another lever 24 connected by its probe 21, which is able to contact alternately with movable copiers 33 and 32. The inner ring 11 of the body of rotation can be installed in the inner ring of a rolling bearing, for example a ball bearing. 1. З.п f-ly, 4 ill. B (L S 4. U SL 00 f .. Fig. / B

Description

Изобретение относитс к машиностронию и предназначено дл использовани в танках и других машинах взамен коробок коростей, редукторов и двигателей постонного тока и приводах подач дл перемеени подвижного органаThe invention relates to mechanical engineering and is intended for use in tanks and other machines instead of speeding boxes, gearboxes and post-current motors and feed drives for moving a movable member.

Известно устройство, которое состоит д вала и тел вращени .A device is known which consists of a shaft and bodies of rotation.

Недостатками известного устройства вл ютс большие габариты, так как тела вращейи , ролики, размещены на поверх- ноети балэ в местах контакта роликов и вала возникают контактные напр жени большой величины, вызванные тем, что вал и ролики касаютс один другого выпуклыми поверхност ми, при этом увеличение контактных напр жений обуславливаетс также тем, что в устройстве используютс ролики только малого диаметра (так использовании роликов большего диаметра значительно возрастают габариты устройства ). Низка надежность роликов и вала вызвана наличием больших контактных напр жений в месте контакта роликов и вала. Наличие сложного механизма управлени изменением угла повороту ролика относительно оси вала вызвано необходимостью управлени каждым роликом (в устройстве может быть несколько р дов роликов и, следовательно , необходимо иметь несколько механизмов управлени ).The disadvantages of the known device are large dimensions, since the bodies of rotation, the rollers, are placed on the surface of the bale in the places of contact of the rollers and the shaft, there are large contact stresses caused by the fact that the shaft and the rollers touch each other with convex surfaces. The increase in contact stresses is also due to the fact that the device uses only small diameter rollers (so using larger diameter rollers the device dimensions significantly increase). The reliability of the rollers and the shaft is low due to the presence of large contact stresses at the point of contact of the rollers and the shaft. The presence of a complex mechanism for controlling the angle of rotation of the roller relative to the shaft axis is caused by the need to control each roller (there may be several rows of rollers in the device and, therefore, several control mechanisms are necessary).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство , в котором при вращении с посто нной скоростью приведенного вала перемещение подвижного органа вдоль оси вала производитс вариатором, в котором ролики, каса сь наружной поверхностью ведущего вала, задают величину скорости перемещени подвижного органа. Это осуществл етс путем наклона оси ролика относительно оси ведущего вала, так как их оси скрещиваютс под углом в зависимости от требуемой величины скорости The closest in technical essence to the present invention is a device in which, when rotated at a constant speed of a reduced shaft, the moving member moves along the shaft axis with a variator, in which the rollers, touching the outer surface of the drive shaft, set the speed of the moving member. This is done by tilting the axis of the roller relative to the axis of the drive shaft, since their axes intersect at an angle depending on the desired magnitude of the speed

Недостатками известного устройства вл ютс большие габариты, так как тела вращени (ролики) размещены на поверхно- сти вала, Низка надежность работы, вызванна возникновением в месте контакта роликов и вала больших контактных напр жений из-за того, что вал и ролики касаютс один другого выпуклыми поверхност ми. При этом увеличение контактных напр жений обуславливаетс также тем, что в устройстве используютс ролики только малого диаметра (так как при использовании роликов только большого диаметра значительно возрастают габариты устройства ). Наличие сложного механизма управлени изменением угла поворота роликаThe disadvantages of the known device are large dimensions, since the bodies of rotation (rollers) are placed on the shaft surface. The reliability of work caused by the appearance of large contact stresses at the contact site of the rollers and the shaft is low because the shaft and rollers touch each other. convex surfaces. At the same time, an increase in contact stresses is also due to the fact that only small diameter rollers are used in the device (since using only large diameter rollers, the size of the device increases significantly). The presence of a complex mechanism for controlling the rotation angle of the roller

относительно оси вала вызвано необходимостью управлени каждым роликом (в устройстве может быть несколько роликов и, следовательно, необходимо иметь несколь5 ко механизмов управлени .relative to the shaft axis, it is caused by the need to control each roller (there may be several rollers in the device and, therefore, it is necessary to have several control mechanisms.

Цель изобретени - повышение надежности .The purpose of the invention is to increase reliability.

Поставленна цель достигаетс тем, что с целью повышени надежности каждое те10 ло вращени выполнено в виде внутреннего кольца, внутренн поверхность которого в поперечном сечении выполнена криволинейной и выпуклой, а на наружной поверхности которого выполнен желоб, наружногоThe goal is achieved by the fact that, in order to increase reliability, each rotational body is made in the form of an inner ring, the inner surface of which is curved and convex in cross section, and on the outer surface of which there is a groove

15 кольца, охватывающего внутреннее кольцо и выполненного с желобом на внутренней поверхности, и тел качени , размещенных в желобах колец. Дл упрощени устройства кольца тела вращени могут быть св заны15 rings covering the inner ring and performed with a groove on the inner surface, and rolling bodies placed in the grooves of the rings. To simplify the device ring body rotation can be connected

0 между собой с помощью подшипника качени .0 between each other using rolling bearing.

На фиг.1 изображен вариатор, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б на фиг. 1: на фиг.4 - тело вращени ,Figure 1 shows the variator, section; figure 2 - section aa in figure 1; in FIG. 3 - section B in FIG. 1: FIG. 4 shows the body of rotation,

25 вариант.25 option.

Предлагаемый вариатор содержит неподвижный орган - станину 1, на которой расположен подвижный элемент - стол 2. В станине 1 размещены подшипники 3-5, вThe proposed variator contains a fixed body - the frame 1, on which the movable element is located - the table 2. In the frame 1 there are bearings 3-5, in

30 которых смонтирован с возможностью вращени ведущий вал 6, соединенный через муфту 7 с двигателем 8 и проход щий через отверсти 9 корпуса 10, смонтированного на подвижном элементе 2. В корпусе 1030 of which a drive shaft 6 is rotatably mounted, connected via a coupling 7 to an engine 8 and passing through openings 9 of housing 10 mounted on moving member 2. In housing 10

35 размещен вариатор, включающий по крайней мере одно тело вращени , выполненное в виде внутреннего кольца 11. имеющего в поперечном сечении внутреннюю криволинейную выпуклую поверхность 12.35, a variator is disposed, comprising at least one rotational body made in the form of an inner ring 11. having in cross section an inner curvilinear convex surface 12.

40 На наружной поверхности 13 внутреннего кольца 11 тела вращени выполнен желоб , контактирующий через тела 14 качени с желобом, выполненным на внутренней поверхности наружного кольца 15. Внутрен45 нее кольцо 11 тела вращени допускает вращение относительно наружного кольца 15, но не допускает их относительно осевого смещени Размер криволинейной поверхности 12 во внутреннем кольце 11 тел вра50 щени беретс из услови R 0,515d. где R - радиус отверсти , d - диаметр еала.40 On the outer surface 13 of the inner ring 11 of the body of rotation there is a groove in contact through the rolling bodies 14 with a groove made on the inner surface of the outer ring 15. The inner ring of the rotary body 11 allows rotation relative to the outer ring 15, but does not allow them relative to axial displacement. the curvilinear surface 12 in the inner ring 11 of the body of the puppy 50 is taken from the condition R 0.515d. where R is the radius of the hole, d is the diameter of the eal.

Наружное кольцо 15 соединено с механизмом управлени , содержащим рычаги 16 и 17, соединенные шарнирами 18 и 19 сThe outer ring 15 is connected to a control mechanism comprising levers 16 and 17 connected by hinges 18 and 19 s.

55 т гами 20 и 21, которые, в свою очередь, через шарниры 22 и 23 соединены с рычагом 24. Рычаг 24 через шарнир 25 соединен с корпусом 10. Левые концы т г 20 и 21 соединены со штоками 26 и 27 гидроцилиндров 8 и 29, предназначенных дл осуществлени качани рычага 24 и соответственно наклона наружного кольца 15 в ту или другую сторону относительно ведущего вала 6 на угол а, В средней части рычаг 24 имеет еще одно плечо 30 со щупом (роликом) 31, контактирующим поочередно с противоположно расположенными копирами 32 и 33, которые соединены со штоком 34 и поршнем 35 гидроцилиндра 36, снабженного в боковой поверхности отверсти ми 37-39, предназначенными дл фиксации поршн 35 в определенном положении при помощи последовательного открыти попеременно золотников 40-42. В гидроцилиндре 36 выполнены также отверсти 43 и 44 дл осуществлени периодической подачи жидкости в этот гидроцилиндр, с целью обеспечени возвратно-поступательного перемещени поршн 35 и копиров 32 и 33 вправо или влево.55 t gami 20 and 21, which, in turn, through the hinges 22 and 23 are connected to the lever 24. The lever 24 through the hinge 25 is connected to the housing 10. The left ends of the t r 20 and 21 are connected to the rods 26 and 27 of the hydraulic cylinders 8 and 29 designed to swing the lever 24 and, accordingly, tilt the outer ring 15 to one side or the other with respect to the drive shaft 6 at an angle a, In the middle part, the lever 24 has another arm 30 with a feeler gauge (roller) 31 which is in contact with alternating copiers 32 and 33, which are connected to the rod 34 and the piston 35 hydrocyl The indra 36 is provided in the side surface with holes 37-39 for fixing the piston 35 in a certain position by successively opening alternately the spools 40-42. Holes 43 and 44 are also provided in the hydraulic cylinder 36 to carry out periodic fluid supply to the hydraulic cylinder in order to move the piston 35 and the copiers 32 and 33 back and forth to the right or left.

. Наружное кольцо 15 через подшипники 45 и 46 соединено с ос ми 47 и 48, которые допускают проворот наружного кольца 15, но исключают его радиальное смещение на ос х 47 и148. На ос х 48 размещены подшипники 49 и помещена тарелка 50, упирающа в пружину 51. допускающую смещение наружного кольца 15 вправо или влево и поджимающа внутренние кольца 11 тел вращени к ведущему валу 6.. The outer ring 15 is connected through bearings 45 and 46 to axles 47 and 48, which allow the outer ring 15 to rotate, but exclude its radial displacement on axes 47 and 148. On axis 48, bearings 49 are placed and a plate 50 is placed abutting spring 51. allowing the outer ring 15 to move to the right or left and pressing the inner rings 11 of the rotation bodies to the drive shaft 6.

Более упрощенной конструкцией тела вращени вл етс вариант тела вращени , по которому внутреннее кольцо 11 тела вращени установлено во внутреннем кольце шарикоподшипника.A more simplified design of the body of rotation is a variant of the body of rotation, according to which the inner ring 11 of the body of rotation is mounted in the inner ring of the ball bearing.

Вариатор работает следующим образом .The variator works as follows.

Внутреннее кольцо 11 тела вращени наклонено к оси ведущего вала 6 под углом а. Наклон тел вращени осуществлен следующим образом: при подаче жидкости в гидроцилиндр 29 плечо 30 прижимает щуп 31 к копиру 32, а рычаг 24 перемещает т ги 20 и 21 на соответствующую одинаковую величину. Т ги 20 и 21 через шарниры 18 и 19, рычаги 16 и 17 поворачивают наружное кольцо 15 и тело вращени на-требуемый угол. Дл изменени величины этого угла копир 32 совместно с копиром 33 смещаетс влево или вправо (в зависимости от того, какой из золотников 40-42 будет открыт) при помощи поршн 35 гидроцилиндра 36. Перемещение копиров осуществл етс следующим образом: в отверсти 43 и 44 гидроцилиндра 36 подаетс жидкость, а отверстие 37 соедин етс со сливом, в результате чего поршень 35 занимает положение , показанное на фиг.1. Дл фиксации поршн 35 в двух других положени х открываютс одно из двух отверстий 38 или 39, а отверстие 37 закрывают Таким образом, в зависимости от положени поршн 35, штока 34 и копиров 32 и 33 зависит положениеThe inner ring 11 of the body of rotation is inclined to the axis of the drive shaft 6 at an angle a. The rotation of the rotation bodies is carried out as follows: when the fluid is fed into the hydraulic cylinder 29, the arm 30 presses the probe 31 to the copier 32, and the lever 24 moves the rods 20 and 21 to the same value. The gigs 20 and 21 through the hinges 18 and 19, the levers 16 and 17 rotate the outer ring 15 and the body of rotation to the desired angle. To change this angle, the copier 32, together with the copier 33, is shifted to the left or right (depending on which of the spools 40-42 will be opened) with the help of the piston 35 of the hydraulic cylinder 36. The copiers move as follows: into the holes 43 and 44 of the hydraulic cylinder 36 is supplied with liquid, and the opening 37 is connected to the drain, with the result that the piston 35 occupies the position shown in FIG. To fix the piston 35 in the other two positions, one of the two openings 38 or 39 is opened, and the opening 37 is closed. Thus, depending on the position of the piston 35, the rod 34 and the copiers 32 and 33, the position

5 рычага 30, а следовательно, и положение тел вращени , т.е. их наклон к оси вала так как рычаг 30 соединен через рычаг 24 с т гой 20 и рычагом 16 с одной стороны, а с другой стороны соединен с т гой 21 и рычагом 17.5 levers 30, and hence the position of the bodies of rotation, i.e. their inclination to the axis of the shaft as the lever 30 is connected through the lever 24 with the thrust 20 and the lever 16 on the one hand, and on the other side is connected with the thrust 21 and the lever 17.

10 Установив внутренние кольца 11 на определенный (требуемый угол) наклона к оси вала 6, включают двигатель 8 (предположим задаетс вращение по часовой стрелке). Внутренние кольца, контактиру с ведущим10 Having set the inner rings 11 at a certain (desired angle) of inclination to the axis of the shaft 6, turn on the engine 8 (suppose clockwise rotation is set). Inner rings, in contact with the lead

5 валом 6 также получают вращение по часовой стрелке, а за счет сил трени , возникающих в результате наклона тел вращени к оси вала 6 возникает осева сила F, направленна вправо и увлекающа за собой через5, shaft 6 also receives a clockwise rotation, and due to friction forces resulting from tilting the rotation bodies to the axis of the shaft 6, an axial force F occurs, which is directed to the right and carries along with itself

0 подшипники 45 и 46, оси 47 и 48 и корпус 10 стола 2.0 bearings 45 and 46, axes 47 and 48 and the body 10 of the table 2.

Дл осуществлени перемещени стола 2 в противоположную сторону тела враще5 ни наклон ют в противоположное положение . Дл этого жидкость подают в гидроцилиндр 28, в результате чего рычаг 24 будет поворачиватьс по часовой стрелке до тех пор. пока щуп 31 не упретс в копир 33.In order to move the table 2 to the opposite side of the body, the rotation 5 is tilted to the opposite position. To this end, fluid is supplied to the hydraulic cylinder 28, with the result that the lever 24 will rotate clockwise until then. until the probe 31 rests on the copier 33.

0 Величина угла наклона тел вращени в этом случае будет задаватьс таким же образом, как в указанном варианте, т.е. в зависимости от того, какое отверстие будет открыто с гидроцилиндре 36. В этом случае осева си5 ла F, возникающа между телами вращени и валом 6 будет направлена влево и будет- увлекать за собой через подшипники 45 и 46, оси 47 и 48 и корпус 10 стол 2 также влево.0 The angle of inclination of the bodies of rotation in this case will be set in the same way as in the indicated embodiment, i.e. depending on which hole will be opened with the hydraulic cylinder 36. In this case, the axial Si 5 la F arising between the rotation bodies and the shaft 6 will be directed to the left and will carry along through the bearings 45 and 46, the axes 47 and 48 and the housing 10 table 2 is also to the left.

00

В случае, если внутренние кольца 11 установить перпендикул рно к оси вала 6, то подвижный орган - стол 2 перемещатьс не будет, так как отсутствует осева сила F.In case the inner rings 11 are installed perpendicularly to the axis of the shaft 6, then the movable member — table 2 will not move, since there is no axial force F.

5five

Claims

1. The variator containing the drive shaft. bodies of rotation in contact with it, installed with the possibility of tilting their axes to the axis of the drive shaft, kinematically connected to the bodies of rotation the movable element and the system for changing the angle of tilt of the axes of the bodies of rotation differing in. what with

5 in order to increase reliability, each body of rotation is made in the form of an inner ring, the inner surface of which is curved and convex in cross section, on the outer surface of which a groove is made,

ring, covering the inner ring and performed with a groove on the inner surface, and rolling bodies, placed in the grooves of the rings

2. The variator of claim 1, wherein the rings of the body of rotation are connected to each other by means of a rolling bearing.

/////////////,

B-6

Phi $ .2

& Zz /////// &

v

22

Fiyo.Z

//,

t

nineteen

Fi & 4