SU929925A1

SU929925A1 - Inertial-pulsative infinitely variable transmission

Info

Publication number: SU929925A1
Application number: SU803008370A
Authority: SU
Inventors: Валерий Геннадьевич Белоглазов; Анатолий Васильевич Куница; Виктор Васильевич Куница
Original assignee: Горловский Филиал Донецкого Ордена Трудового Красного Знамени Политехнического Института
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1980-11-26
Publication date: 1982-05-23

Description

(54) ИНЕРЦИОННО-ИМПУЛЬСНАЯ БЕССТУПЕНЧАТАЯ(54) INERTIAL PULSE UNLESSABLE

.ПЕРЕДАЧА.BROADCAST

1 ,one ,

Изобретение относитс к машиностроению и может быть использовано в качестве автоматического бесступенчатого привода в машинах с двум исполнительными органами и, в частности, дл привода двух исполнительных - органов, один 5 из которых осуществл ет подачу другого, например в сверлильных станках.The invention relates to mechanical engineering and can be used as an automatic stepless drive in machines with two executive bodies and, in particular, to drive two executive bodies, one 5 of which feed the other, for example, in drilling machines.

Известна бесступенчата инерционноимпульсна передача, содержаща ведущий и промежуточный валы, маховики, ,о два механизма свободного хода (МСХ), внутренние обоймы которых установлены на промежуточном валу, а наружные снабженьгтормозными устройствами с индивидуальным приводом и соединены через маховики с исполнительными органами 1. 15Known inferior inertia impulse transmission, containing the leading and intermediate shafts, flywheels, two mechanisms of free wheeling (MSH), the inner cage which is installed on the intermediate shaft, and the external supply with brake devices with individual drive and connected through the flywheels to the executive bodies 1. 15

Однако эта передача не може быть использована дл привода двух соосных исполнительных органов машины, у которой в процессе работы имеет место силовое взаимодействие исполнитель- 2о ных органов друг с другом, через рабочую среду; так как в этом случае производительность и КПД передачи снижены.However, this transfer cannot be used to drive the two coaxial actuators of the machine, in which, in the course of work, there is a force interaction of the executive bodies with each other, through the working medium; as in this case, performance and transmission efficiency are reduced.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемомуClosest to the invention of the technical essence and the achieved

эффекту вл етс инерционно-импульсна бесступенчата передача, содержа ща корпус, импульсный механизм, два исполнительных органа, два основных противоположно направленных МСХ, внутренние обоймы которых соединены с ведомым элементом импульсного механизма , а наружна одного из них - с одним из исполнительных органов, и дополнительный МСХ, внутренн обойма которого соединена с наружной обоймой противоположно направленного ему основного МСХ, а наружна - с корпусом . Втора наружна обойма основного МСХ известной передачи соединена. со вторым исполнительным органом и с внутренней обоймой второго дополнительного МСХ, аналогично первому.The effect is an inertial-impulsive infinitely variable transmission, comprising a housing, a pulsed mechanism, two actuators, two main oppositely directed MA, whose inner rings are connected to the follower element of the pulsed mechanism, and the outer one of them is connected to one of the executive bodies, and The Ministry of Agriculture, whose inner cage is connected to the outer cage of the main MSC opposite to it, and external to the body. The second outer cage of the main MCX of the known gear is connected. with the second executive body and with the internal clip of the second Supplementary Ministry of Agriculture, similar to the first one.

Преимуществом передачи вл етс то, что она обеспечивает привод сооскых исполнительных органов машины с разносторонним вращением 2.The advantage of the transmission is that it provides the drive of the joint organs of the machine with versatile rotation 2.

Однако отсутствие в известной передаче автоматического распределени энергии между исполнительными органами в зависимости от условий их работы ограничивает возможность повышени производительности передачи, а имеющие место непроизводительные потери энергии снижают ее КПД. Целью изобретени вл етс повышение производительности и КПД передачи путем автоматического распределени энергии между исполнительными органами в зависимости от их условий работы . Поставленна цель достигаетс тем, что инерционно-импульсна бесступенчата передача, содержаща корпус, импульсный механизм, два исполнительных органа, два основных противоположно направленных МСХ, внутренние обоймы которых соединены с ведомым элементом импульсного механизма, а наружна одного из них - с одним из исполнительных органов, и дополнительный МСХ, внутренн обойма которого соединена с наружной обоймой противоположно направленного ему основного МСХ, а наружна - с корпусом передачи , снабжена дифференциальным механизмом , каждое центральное колесо которого кинематически св зано с наружной обоймой одного из основных МСХ а водило - со вторым исполнительным органом, задающим устройством, кинематически св занным с наружной обоймой одного из основных МСХ и тормозными устройства.ми с автономными приводами , воздействующими на наружные обоймы основных МСХ. Задающее устройство передачи может быть выполнено, например, в виде гидронасоса, с принудительно регулируемым сопротивлением на выходе. На чертеже схематически изображена инерционно-импульсна бесступенчата передача. В корпусе 1 передачи размещен инерционно-импульсный механизм, включающий ведущий маховик 2, неуравновещенные сателлиты 3, св занные через оси 4 с ведущим маховиком 2, и ведомый вал 5, на котором установлена солнечна щестерн 6, наход ща с в зацеплении с неуравновешенными сателлитами 3. Выходными элементами передачи вл ютс исполнительные органы 7 и 8 (в сверлильных станках исполнительный орган 7 обеспечивает рабочее .вращение инструмента, а орган 8 - его подачу). На ведомом валу 5 импульсного механизма установлены внутренн обоймы 9 и 10 двух основных противоположно направленных МСХ, наружные обоймы 11 и 12 которых снабжены тормозными устройствами 13 и 14 с автономными приводами. Обойма 12 соединена с исполнительным органом 7, а обойма 11 - с внутренней обоймой 15 дополнительного противоположно направленного МСХ, наружна обойма 16 которого закреплена в корпусе I передачи. Дифференциальный механизм включает центральные колеса 17 и 18, кинематически через щестерни 19-22, св занные с наружными обоймами 11 и 12, основных МСХ, сателлиты 23, водило 24, св занное посредством вала 25, конических щестерен 26 и 27 с исполнительным органом 8. С наружной обоймой 11 основного МСХ через щестерню 29 взаимодействует задающее устройство 29, которое может быть выполнено, например, в виде гидронасоса с регулируемым сопротивлением на выходе. Инерционно-импульсна механическа бесступенчата передача работает следующим образом. Ведущий маховик 2 с неуравновещенными сателлитами 3 приводитс во вращение двигател . При вращении неуравновещенных сателлитов 3 вокруг солнечной щестерни 6, закрепленной на ведомом валу 5, на последний действует знакопеременный вращающий момент синусоидального характера, с периодом, равным времени одноги v/5onoTa неуравновещенных сателлитов 3 относительно собственной оси 4 вращени . Этот знакопеременный вращающий момент, в зависимости от относительного положени маховика 2 и ведомого вала 5, разгон ет последний до угловой скорости наружных обойм 11 и 12, которые вращаютс в разные стороны. При этом импульс знакопеременного вращающегомомента, действующий в сторону вращени маховика 2, считаетс положительным, импульс знакопеременного вращающего момента, действующий в противоположную сторону - отрицательным. В положительной фазе цикла импульс знакопеременного вращающегос момента , действующий на ведомый вал 5 со стороны неуравновешенных сателлитов 3, вызывает торможение этого вала (разогнанного в противоположную сторону в отрицательной фазе предыдущего цикла ), включение МСХ, совместный разгон вала 5 с наружной обоймой 12 и передачу вращающего момента на исполнительный орган 7 дл преодолени момента сил сопротивлени , определ емых рабочим процессом. Одновре.менно через щестерни 22 и 21 приводитс во вращение центральное колесо 18 дифференциального механизма. В этой фазе цикла наружна обойма 11 и св занные с ней шестерни 20 и 19, враща сь по инерции, привод т во вращение центральное колесо 17 дифференциального механизма. Разность скоростей центральных колес (вращающихс в разные стороны) 17 и 18 обуславливает переносное движение сателлита 23 и водила 24 дифференциального механизма.However, the absence in the known transfer of automatic energy distribution between the executive bodies, depending on their working conditions, limits the possibility of increasing transmission efficiency, and the resulting unproductive energy losses reduce its efficiency. The aim of the invention is to increase the productivity and efficiency of transmission by automatically distributing energy between actuators, depending on their operating conditions. The goal is achieved by the fact that an inertial-impulsive inferior transmission, comprising a housing, a pulsed mechanism, two executive bodies, two main oppositely directed MA, whose inner cages are connected to the slave element of the pulsed mechanism, and one of them is external to one of the executive bodies, and the additional Ministry of Agriculture, whose inner race is connected to the outer race of the main MAH opposite to it, and the outer race with the transmission housing, is equipped with a differential mechanism m, each central wheel of which is kinematically connected with the outer race of one of the main MSCs and drove with a second actuator, a master device, kinematically connected with the outer race of one of the main MSC and braking devices. Autonomous drives acting on the outer cages main MAA. The transmission driver can be configured, for example, in the form of a hydraulic pump, with a forcibly adjustable resistance at the outlet. The drawing shows a schematic of inertial-pulsed flowless transmission. The transmission housing 1 contains an inertia-pulse mechanism, including a driving flywheel 2, unbalanced satellites 3 connected via axis 4 to the driving flywheel 2, and a driven shaft 5 on which sunscreen 6 is mounted, which meshes with the unbalanced satellite 3 The output elements of the transfer are the executive bodies 7 and 8 (in the drilling machine, the executive body 7 provides the tool rotational speed and the body 8 provides its feed). On the driven shaft 5 of the impulse mechanism, inner cages 9 and 10 of two main oppositely directed MAXs are installed, the outer cages 11 and 12 of which are provided with braking devices 13 and 14 with independent drives. The yoke 12 is connected to the executive body 7, and the yoke 11 is connected to the inner yoke 15 of an additional, oppositely directed MCX, the outer yoke 16 of which is fixed in the housing of the first gear. The differential mechanism includes central wheels 17 and 18, kinematically through gear 19-22, connected with outer collars 11 and 12, main MAX, satellites 23, drove 24 connected by means of shaft 25, conical gears 26 and 27 with actuating member 8. The driver unit 29 interacts with the outer ring 11 of the main MSC through the bristle 29, which can be implemented, for example, in the form of a hydraulic pump with adjustable output resistance. Inertial-pulsed, mechanical, unceasing transmission operates as follows. Lead flywheel 2 with unbalanced satellites 3 is driven into engine rotation. During rotation of unbalanced satellites 3 around solar sun 6, mounted on the driven shaft 5, the alternating torque of a sinusoidal character acts on the latter shaft, with a period equal to the time of one leg of v / 5onoTa of unbalanced satellite 3 relative to its own axis 4 of rotation. This alternating torque, depending on the relative position of the flywheel 2 and the driven shaft 5, accelerates the latter to an angular speed of the outer collars 11 and 12, which rotate in different directions. In this case, the pulse of alternating torque, acting in the direction of rotation of the flywheel 2, is considered positive, the pulse of alternating torque, acting in the opposite direction, negative. In the positive phase of the cycle, a pulse of alternating torque, acting on the driven shaft 5 from the unbalanced satellites 3, causes braking of this shaft (accelerated in the opposite direction in the negative phase of the previous cycle), turning on the MAX, joint acceleration of the shaft 5 with the outer race 12 and transferring the rotating torque to executive body 7 to overcome the moment of resistance forces determined by the work process. Simultaneously, the central wheel 18 of the differential mechanism is rotated through the bolts 22 and 21. In this phase of the cycle, the outer race 11 and the gears 20 and 19 associated with it, rotating by inertia, cause the central wheel 17 of the differential mechanism to rotate. The difference in speeds of the central wheels (rotating in different directions) 17 and 18 causes the portable movement of the satellite 23 and drove the 24 differential mechanism.

Водило 24 жестко соединено с валом 25, который приводит в действие через конические шестерни 26 и 27 исполнительный орган 8, обеспечивающий подачу исполнительного органа 7 в рабочую зону или обрабатываемого материала - к исполнительному органу 7. В отрицательной фазе цикла импульс знакопеременного вращающего момента , действующий на вал 5 со стороны неуравновещенных сателлитов 3, вызывает торможение этого вала (разогнанного в противоположную сторону в положительной фазе цикла), его остановку и разгон до угловой скорости наружной обоймы 11, и затем, после включени мех, совместный разгон вала 5, наружной обоймы 11 и шестерни 20. С шестерни 20 импульс знакопеременного вращающего момента через шестерню 28 передаетс на задающее устройство 29, а через шестерню 19 - на центральное колесо 17 дифференциального механизма . В этой же фазе цикла наружна обойма 12 и св занные с ней исполнительный орган 7, шестерни 22 и 21, враща сь по инерции, привод т .во вращение центральное колесо 18 дифференциального механизма. Разность же угловых скоростей центральных колес 17 и 18, как и прежде приводит в действие подающий исполнительный орган 8, обеспечива и в этой фазе цикла подачу исполнительного органа 7 или обрабатываемого материала к исполнительному органу 7.The carrier 24 is rigidly connected to the shaft 25, which actuates via bevel gears 26 and 27 of the actuator 8, which supplies the actuator 7 to the work area or the material being processed - to the actuator 7. In the negative phase of the cycle, an alternating torque pulse acting on the shaft 5 from the side of the unbalanced satellites 3 causes braking of this shaft (accelerated in the opposite direction in the positive phase of the cycle), stopping it and accelerating to the angular speed of the outer race 11, and then, after switching on the fur, joint acceleration of the shaft 5, the outer ring 11 and gear 20. From the gear 20, the alternating torque pulse is transmitted through gear 28 to the driver 29, and through gear 19 to the central wheel 17 of the differential mechanism. In the same phase of the cycle, the outer race 12 and the associated actuator 7, gears 22 and 21, rotating by inertia, cause the central wheel 18 of the differential mechanism to rotate. The difference of the angular velocities of the central wheels 17 and 18, as before, actuates the feeding actuator 8, providing in this phase of the cycle the feeding of the actuator 7 or the material to be processed to the actuator 7.

Так распредел ютс положительный и отрицательный импульсы в зависимости от вращающего момента и осуществл етс работа передачи при определенных величинах моментов сил сопротивлени на исполнительных органах 7 и 8, обусловленных физикомеханическими свойствами обрабатываемого материала.Thus, positive and negative pulses are distributed depending on the torque, and the transmission operation is carried out at certain values of the resistive torque moments on the actuators 7 and 8, due to the physical and mechanical properties of the material being processed.

При этом св занное с наружной обоймой 11 через шестерни 20 и 28 задающее устройство 29 создает сопротивление вращению обоймы 11, которое может регулироватьс по ЕГеличине, например путем принудительного изменени сопротивлени на выходе гидравлического насоса.Here, the driver 29 connected to the outer race 11 via gears 20 and 28 creates resistance to rotation of the race 11, which can be adjusted in EH, for example, by forcibly changing the resistance at the outlet of the hydraulic pump.

Передача обладает автоматическим распределением энергии между исполнительными органами 7 и 8 в зависимости от условий их работы.The transmission has an automatic distribution of energy between the executive bodies 7 and 8, depending on the conditions of their work.

Так, например, увеличение момента сил сопротивлени на исполнительном органе 7 приводит к уменьшению угловой скоростипоследнего и св занного с ним центральногоSo, for example, an increase in the moment of resistance forces on the executive body 7 leads to a decrease in the angular velocity of the last and associated central

колеса 18 дифференциального механизма, что приводит к у.меньшению угловой скорости водила 24 и подающего исполнительного органа 8.wheels 18 of the differential mechanism, which leads to a decrease in the angular velocity of the carrier 24 and the feeder body 8.

С уменьшением величины подачи прогрессирующее падение угловой скорости исполнительного органа 7 прекращаетс , что приводит к выходу передачи на новый установившийс режим работы с локализацией изменений скоростных и силовых параметров исполнительных органов в определенной области, определ емой сопротивлением на выходе задающего устройства.With a decrease in the feed rate, the progressive drop in the angular velocity of the actuator 7 stops, which leads to the transfer of the output to a new steady state operation with localization of changes in the speed and power parameters of the actuators in a certain area determined by the resistance at the output of the driver.

При значительном увеличении момента сил сопротивлени на исполнительном органе 7 разность угловых скоростей центральных колес 18 и 17 может стать равной нулю, что соответствует режиму работы исполнительного органа 7 при его нулевой подаче (или при нулевой подаче обрабатываемого материала к исполнительч-ому органу 7). Момент наступлени этого режима, а также соответствующие ему величины скоростных и силовых параметров на исполнительных органах завис т от сопротивлени задающего устройства, которое создает сопротивление вращению наружной обоймы 11. Сопротивление задающего устройства должно быть отрегулировано так, чтобы режим работы передачи с ну«чевой подачей исполнительного органа 7 наступал при достаточно высоком передаточно .м отношении (отношение числа оборотов исполнительного органа 7 к числу оборотов вала двигател или маховика 2), соответствующему достаточно высокому КПД передачи. Таким образом , осуществл етс саморегулирование передачи из услови работы на режиме с высоким КПД.With a significant increase in the moment of resistance forces on the executive body 7, the difference in angular velocities of the central wheels 18 and 17 can become zero, which corresponds to the operating mode of the executive body 7 at its zero flow (or at zero flow of the processed material to the executive body 7). The moment of onset of this mode, as well as the corresponding values of speed and power parameters at the executive bodies, depend on the resistance of the setting device, which creates resistance to rotation of the outer cage 11. The resistance of the setting device must be adjusted so that the mode of transmission of the transmission with the initial flow body 7 came at a high enough gear ratio (ratio of the number of revolutions of the executive body 7 to the number of revolutions of the engine shaft or flywheel 2), respectively sufficiently high transmission efficiency. Thus, the transmission from the operating condition in the high-efficiency mode is self-regulated.

При аварийном возрастании момента сил сопротивлени на исполнительном органе 7, когда последний останавливаетс , разность угловых скоростей центральных колес 18 и 17 измен ет знак. Вследствие этого измен етс направление вращени водила 24 и подающего исполнительного органа 8 и тем самым автоматически измен етс направление подачи исполнительного органа 7 и исключаетс аварийна ситуаци . В процессе отвода исполнительного органа 7 моменты сил сопротивлени на нем снижаютс до тех значений, пока он и наружна обойма 12 вновь не начнут вращатьс . В этом случае происходит автоматическое возобновление рабочего процесса передачи после устранени аварийной ситуации.With an emergency increase in the moment of resistance forces on the actuator 7, when the latter stops, the difference in angular velocities of the central wheels 18 and 17 changes sign. As a result, the direction of rotation of the carrier 24 and the feeder body 8 changes, and thereby the flow direction of the actuator 7 is automatically changed and the emergency situation is eliminated. In the process of removing the actuator 7, the moments of resistance forces on it decrease to those values until it and the outer sleeve 12 again begin to rotate. In this case, the transfer process is automatically resumed after the emergency has been eliminated.

Claims

In addition, in order to provide an accelerated drive from the executive body 7 to the work area, in the absence of resistance forces on the latter, it is necessary to brake the outer ring 11 with the brake device 13 until it stops completely. As a consequence, the accelerating rotation is received by the feed actuator 8, which performs the accelerated feed of the drive. In order to speed up the drive with the actuator 7 from the working area, the outer ring 12 must be braked with a braking device 14 until it stops completely. At the time of the start of the transfer, the outer ring II, due to friction into the fur, can begin to rotate in the direction of movement of the outer ring 12, which creates kinematic uncertainty in the movement of the transmission links. To eliminate this phenomenon, an additional MOA has been established. The use of inertial-pulse transmission in metal-cutting machine tools allows for an increase in their efficiency, and using it in automobiles and tractors yields significant fuel savings, improves dynamic properties, simplifies control and increases durability. Claim I. Inertial-impulse-free transmission, comprising a housing, an impulse mechanism, two actuator bodies, two main oppositely directed free-running mechanisms, whose inner sleeves are connected to the driven element of the impulse mechanism, and the outer one of them is connected to one of the actuating mechanisms. bodies, and an additional free wheeling mechanism, the inner cage of which is connected to the outer cage of the main free wheeling mechanism opposite to it, and to the outer cage It is equipped with a differential mechanism, each central wheel of which is kinematically associated with the outer cage of one of the main free-running mechanisms, and the carrier with the second actuator that specifies the device, kinematically associated with the outer yoke of one of the main free-wheeling mechanisms, and braking devices with independent drives, acting on the outer yoke of the main free-wheeling mechanisms. 2. Transmission according to claim 1, characterized in that the driver is made in the form of a hydraulic pump with adjustable output resistance. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate number 665162, cl. F 16 H 33/14.

2. USSR author's certificate for application number 2862589 / 25-28, 03.01.80.