Автоматический трансформатор момента и скорости

СОЮЗ СОВЕТСКИХссецюпннвиРЕСПУЬЛИН 9332 А 09) (11)3(59 Р 16 Н 25/08 ТЕ СВИДЕТЕЛЬСГВУ К АВТОРСН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГПФ ОПИСАНИЕ ИЗ(56) 1, Мальцев В.ф, Механическиеимпульсные передачи, М., "Машиностроение", 1978, с. 64, рис. 22.2. Авторское свидетельство СССРР 538937, кл. 1. 16 Н 25/08, 1974(прототип),/ (54) (57) 1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР МОМЕНТА И СКОРОСТИ, содержащий ведущий и ведомый валы с эксцентриками и связывающие их между собой толкатели, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения кинематических возможностей, он снабжен установленными шарнирно на толкателях и подпружиненными к ним упорами, взаимодействующими с эксцентриками ведомого вала, ограничителями поворота упоров и пружинами, воздействующими на толкатели вдоль их, а толкатели выполнены упругими.1089332 Риг Ф,Составитель Г,Савочк Редактор О.Сопко Техред Л.Микеш рректор А.Дзят аказ 2903/ д.4 МЭВ Д Еаивет юеиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 33, Тираж 913 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений 113035, Иосква, Ж, Р Подписнокомитета СССРи открытийушская наб.,1089332 2, Трансформатор по п.1, о т л ич а ю щи й с я тем, что, с целью обеспечения реверса, он снабжен дополнительными ограничителями, аналогичными основным и размещенными симметрично им по отношению к оси толкателей, и устройством Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для бесступенчатого регулирования крутящего момента и скорости.Известен импульсный саморегулирующийся вариатор, содержащий ведущий и ведомые валы, .эксцентрики, установленные на ведущем валу, взаимодействующие с рычагами, подпружиненными относительно ведущего вала и связанные с .10 ведущим валом механизмами свободного хода Ц.Недостатком известного вариатора является невозможность реверсировать вращение ведомого вала беэ реверса 15 ведущего вала.Наиболее близким техническим реше.нием к предлагаемому является автоматический трансформатор момента и скорости, содержащий ведущий и ведо мые валы с эксцентриками и связывающие их между собой толкатели, выпоппеииие жесткими 12 .Однако известный трансформатор характеризуется сложностью регулиро- г 5 вания момента и скорости без изменения крутящего момента и скорости ведущего вала.Цель изобретения - расширение кинематических возможностей автоО матического трансформатора момента и скорости. Указанная цель достигается тем, что автоматический трансформатор момента и скорости, содержащий веду- З 5 щий и ведомый валы с эксцентриками и связывающие их между собой толкатели, снабжен установленными шарнирно на толкателя 2 и подпружиненны- . ми к ним упорами, взаимодействующими с эксцентриками ведомого вала, ограничителями поворота упоров и пружинами, воздействующими на толка. управления положения ограничителей.3. Трансформатор по п,1, о т л ича ю щ и й с я тем, что, с целью . обеспечения реверса, толкатели установлены с воэможностью фиксированного поворота вокруг их осей. тели вдоль их осей, а толкатели выполнены упругими,Кроме того, трансформатор снабжендополнительными ограничителями, аналогичными основным и размещеннымисимметрично им по отношению к оситолкателей, и устройством управления положением ограничителей,Толкатели установлены с возможностью фиксированного поворота вокругих осей.На фиг.1 показан трансформатор,общий вид; на фиг.2 - разрез А-А нафиг,1; на фиг,3 - разрез Б-Б наФйг. 1; на фиг,4 - разрез В-В нафиг.1; на фиг.5 - схема расположенияэлементов конструкции; на фиг.6 приложение нагрузок к эксцентрику,ведомого вала; на фиг.7 - реверсивный автоматический трансформатор,общий вид; на фиг.8 - разрез Г-Г нафиг.7; на фиг.9 - разрез Д-Д на фиг.7,на фиг.10 - положение ограничителейпосле реверса; на фиг.11 - вид пострелке И на фиг,7; на фиг,12 - положение ограничителей в нейтральномположении; на фиг.13 - вариант реверсивного автоматического трансформатора с передачей в виде наклонныхшайб; на фиг.14 - разрез К-К наФиг.13; на фиг.15 - разрез Л-Л наФиг.13.Автоматический трансформатор (фиг,1) содержит корпус 1, в котором в подшипниках 2 установлены ведущий 3 и ведомый 4 валы. На ведущем 3 и ведомом 4 валах установлены по три эксцентрика 5, имеющих неподвижное соединение с валами посредством шпонок 6 и втулок 7. Эксцентрики 6 развернуты на каждом из валов относи- тельно друг друга на 120 о, На эксцентриках установлены кольца 8 на1089332 элементах качения, например, роликах 9, Каждое кольцо 8, установленное на эксцентриках ведомого вала 4, снабжено тормозом, выполненным ввиде тормозной колодки 10, подпружит ненной пружиной 11. Тормозной момент каждой колодки тормоза рассчитан на момент трения качения роликов 9. В корпусе 1 выполнены три отверстия, в которых расположены упругие толкатели, выполненные в виде ведущих плунжеров 12, связанных с кольцами 8. эксцентриков ведущего вала Зи ведомых плунжеров 13, подпружиненных пружинами 14 (фиг.4) через кронштейны 15, Во внутренних полостях ведущих и ведомых плунжеров 12 и 13 соответственно установлены силовые пружины 16, один конец которых упирается в торцовую поверхность внутренней полости ведущих плунжеров 12, а другой - в ограничитель 17, Ограничители 17 шарнирно связаны с упорами 18, имеющими возможность совершать угло" вые повороты на осях 19. Упоры 18 подпружннены пружинами 20.Размеры конструктивных элементов трансформатора выбираются таким образом, чтобы обеспечивался гарантированный зазор Е (фиг.5) между упорами 18 и кольцами 8 эксцентриков 5 ведомого вала 4 при крайнем верхнемположении эксцентриков ведущего вала 3, Это обеспечивается выполнением зазора 2 при крайнем верхнем положении эксцентриков ведомого вала 4. где 1 - расстояние между осями валовЗи 4;У - расстояние между верхнимторцом ведущих плунжеров 12и концами упоров 18 при недеформированной прукине 16;П - диаметр колец 8.Зазор Е гарантирует выход в вертикальное положение упоров 18 в момент начала их движения вниз,Трансформатор работает следующим образом.К ведущему валу 3 подсоединяется любой известный двигатель, например электродвигатель, а к ведомому валу 4 - любая нагрузка, например исполнительный механизм какого-либо устройства (не показаны). При включении двигателя ведущий вал 3 начинает вращаться и приводит во вращение эксцентрики 5, связанные с веду щим валом 3. Так как в трансформаторе имеются три одинаковых узла, то рассмотрим работу трансформатора на примере ибравого узла (фиг.1).При вращении эксцентрика 5 ведущего вала 3 эксцентрик 5 через ролики 9 и кольцо 8 сообщает перемещение ведущему плунжеру 12, которыйчерез пружину 16 сообщает перемещение ограничителю 17,ведомому плун- жеру 13 и упору 18. Так как прикрайнем верхнем положении эксцент-.рика 5 ведущего вала 3 гарантирован зазор Е между упором 18 и кольцом 8 эксцентрика 5 ведомого вала 4, то упор 18 при подходе к кольцу 8 занимает вертикальное положение.Прн положении эксцентрика 5(фиг.4) упор 18 при движении вниз упирается в кольцо 8 и при неподвижном ведомом вале 4 останавливается. Так как ведущий вал 3 продолжает вращение, то его эксцентрик 5, пово рачиваясь, продолжает перемещать ведущий плунжер 12 и снижает пружину16, которая оказывает воздействие через ограничитель 17 и упор 18 на кольцо 8 и эксцентрик 5 ведомого вала 4 с усилием Р, нормально направленным к поверхности кольца 8 (фиг.6).Реакция кольца 8 с усилием Г=Г прижимает упор 8 к внутренней поверхности ограничителя 17, От воздействияупора 18 на кольцо 8 и эксцентрик 5 ведомого вала 4 возникает крутящий момент (фиг.6) 5 10 15 20 25 30 35 ЛЛ=Г а, (2) 40По мере сжатия пружины 16 сила Рувеличивается и достигает максимальной величины при крайнем нижнем положении эксцентрика 5 ведущего вала 345Ведущий вал 3 до этого момента затрачивал работу на деформирование пружины 16, При дальнейшем вращенииведущего вала 3 его эксцентрик поворачивается и освобождает ведущийплунжер 12, разгружая пружину 16, 50 Усилие от упора 18 продолжает действовать на эксцентрик 5 ведомоговала 4, поддерживая крутящий моментИ. При подъеме эксцентрика 5 ведущевовала 3 пружина 16 отдает накопленную 55 потенциальную энергию ведущему валу 33, Таким образом, затраченная энергия двигателя при сжатии пружины 16 на первом участке поворота вала 345 возвращается на втором участке поворота вала 3 за исключением потерь энергии на трение и потерь в пружине. При следующем обороте ведущего вала 3 цикл повторяется. 5Передача крутящего момента двумя остальными эксцентриками 5 ведомого вала возможна только после их прохода крайнего верхнего положения. При подходе упоров 18 к кольцам 8 . 1 О эксцентриков 5 прн положении их эксцентриситета правее оси плунжеров 12 и 13 на упоры 18 действуют силы, отклоняющие влево (фг.2), Произойдет также отклонение среднего упора 18 15 при его опускании вниз (фиг.3). При отклонении упоров 18 пружина 16 не воздействует на эксцентрики ведомого вала 4 и крутящего момента на ведомом валу 4 не создает. Следовательно,20 упоры 18 могут оказывать .воздействие на эксцентрики и ведомый вал только после прохождения эксцентриками 5 ведомого вала 4 крайнего верхнего , положения (фиг.5) и создавать одно направленный крутящий момент М (фиг.6), Под действием крутящего момента М ведомый вал 4 начинает вращаться с угловой скоростью Иу.,Тормозные колодки 1 О обеспечивают контакт упоров 18 и колец 8 без проскальзывания.Автоматический трансформатор момента и скорости обеспечивает автоматическое регулирование соотношений35 между моментами н скоростями на ведущем и ведомом валах, а также регулирует величину затраченной и передаваемой мощности от двигателя исполнительному механизму.40При неподвижном ведомом вале 4 при И = О усилие от упора 18(фиг.4) и,следовательно, момент М на ведомый вал 4 передается одинаковое количество времени как при нагрузочкой, так и при разгрузочной фазе пружины 16. Так как И О, то ведомый вал работу не совершает н мощность на ведомом валу равна нулю, Ведущий вал 3 также полезной работы не совершает,50 следовательно, мощность двиГателя, приводящего ведущий вал 3, определяется затратами иа работу трения направляюпх плунжеров 12 и 13 в подшипниках 2 и гестирезисными потерями энергии в пружинах 16, которые незначительны благодаря хорошей смазке и низкому значению коэффициента трения - качения. Таким образом, затраченная энергиядвигателя на сжатие пружин возвраща,ется двигателю прн нх упругой разгрузке, а при работе трансформатора снесколькими пружинами эта энергияциркулирует в самом трансформаторе,а двигатель восполняет только потерина трение в трансформаторе и гестирезисные потери в пружинах,Прн вращении ведомого вала 4момент М в нагрузочной фазе передается большее количество времени, чемразгрузочной, ведомый вал совершаетработу А=И (где Ч - угол поворотавала 4), которая передается от ведущего вала 3. Под действием крутященомомента М ведомый вал разгоняется,Время разгона зависит от момента Ми величины нагрузки, приложенной кведомому валу 4 и может быть бесконечно продолжительным без опасенияперегрузки двигателя, так как моментсопротивления и угловая скорость на)валу 3 не будут превышать заданногорасчетного значения независимо отнагрузки на ведомом валу,На фиг.7 изображен реверсивныйавтоматический трансформатор моментаи скорости, содержащий кроме перечисленных элементов два вала 21 и 22управления (фиг.8), на которых установлены ограничители 23 и 24. Валы21 и 22 поворачиваются шестернями25-27 и связаны с рычагом 28 управ Рления реверса трансформатора. Ограничители 23 и 24 подпружннены пружинами 29 и 30,Реверсирование происходит следующим образом,Рычаг 28 управления реверса трансформатора устанавливается в положение 1 (фиг.11), при этом осуществля-,ется поворот шестерни 26 и связанныхс ней шестерен 25 и 27, валов 21 и22 и поворот пад действием пружин29 и 30 ограничителей 23 и 24 в положение, показанное на фиг.9, Этообеспечивает свободный поворот упора18 по часовой стрелке, его поступательное перемещение и ограничиваетповорот упоров 18 против часовойстрелки, Подпружиненное положениеограничителей 23 и 24 на валах 21 и22 обеспечивает свободное перемещениеограничителя 24 в контакте с упором8 при работе трансформатора.Для реверса ведомого вала 4 рычаг28 управления поворачивается противчасовой стрелки в положение П наугол(фиг.11), При повороте рычага 28 управления поворачивается шестерня 26 и связанные с ней.шестер. ни 25 и 27, валы 21 и 22. Валы 21 и 22 .через пружины 29 и 30 воздействуют 5 на ограничители 23 и 24 и поворачива" ют их в положение, показанное на фиг,10. Таким образом, упоры 18 лишаются воэможности поворачиваться по часовой стрелке, так как этому отклонению мешает фиксатор 23, но имеют возможность свободно поворачиваться против часовой стрелки. Прн повороте ведущего вала 3 и движении связанного с ним эксцентрика 5 вниз перемещаются 15 вниз ведущий 12 и ведомый 13 плунже,ры и связанный с ними через ограничитель 17 упор 18, который упирается в кольцо 8 ведомого вала 4.При положении эксцентриситета экс О центриков 5 ведомого вала 4 правее оси плунжеров 12 и 13 на упор 18 действует сила, прижимающая упор 18 с ограничителю 23. Действием пружины 16 на кольцо 8 и эксцентрик 5 дей- ствует сила, и создается от этой силы крутящий момент противоположного направления, чем был до поворота рычага 28 управления в положение П. Ведомый вал 4 под действием крутящего момента ЗО вращается в противоположную сторону.Конструкция трансформатора обеспечивает также останов ведомого вала 4 или его свободное вращение от момента подсоединенного к нему исполнительно-З 5 го механизма при вращающемся или неподвижном вале 3. Для осуществления данного режима рычаг 28 управления поворачивается в40 нейтральное положение 0 (фиг.11), что обеспечивает поворот ограничителей 23 и 24положение, показанное на., фиг,12. При данном положении ограничителей 23 и 24 упор 18 не может воздействовать на эксцентрик 5, так45 как при любом отклонении эксцентриков 5 и смещении их эксцентриков влево или вправо относительно оси плунжеров 12 и 13 на упоры 18 действуют силы, отклоняющие их влево или вправо, При положении эксцентриситетов эксцентриков 5 на оси плунжеров 12 и 13 сила, действующая от упоров 18 на коль-. ца 8 и эксцентрики 5, проходит через ось вращения ведомого вала 4 и крутя"55 щего момента не создает. Кроме того, это .положение упоров 18 неустойчивое, и при незначительном повороте вала 4 упоры 18 отклоняются влево или вправоНа фиг.13 изображен другой вариант реверсивно автоматического трансформатора, в котором передача вращательного движений от ведущего к ведомому валу осуществляется посредством наклонных дискова реверс осуществля ется поворотом толкателей.Трансформатор содержит корпус 31 и крышки 32 и 33, в которых в подшипниках 34 расположены ведущий 35 и ведомый 36 валы. Подшипники 34 закрыты дополнительными крышками 37. На ведущем 35 и ведомом 36 валах установлены наклонные диски 38 и 39, в которых установлены подшипники 40 с шайбами 41 и 42. В корпусе 31 в специально выполненных расточках установлены по шесть упругих толкателей, выполненных в виде ведущих плунжеров 43 и ведомых плунжеров 44. В ведомом плунжере 44 установлен ограничитель 45, в котором шарнирно установлен на оси 46 упор 47, Во внутренних полостях ведущих и ведомых плунжеров 13 и 14 установлены силовые пружины 48, один конец которых упирается в торцовую поверхность внутренней полости ведущих плунжеров 43, а другой конец - в ограничитель 45, Ведущие плунжеры 43 контактируют с шайбой 4 1 ведущего вала 35 а упо 1 ры 47 через ролики 49 - с шайбой 42 ведомого вала 36, Ведомые плунжеры 44 подпружинены через кронштейны 50 пружинами 5 (фиг. 15). Ведомые плунжеры 44 выполнены с наружной зубчатой нарезкой, находящейся в зацеплении с колесом 52 с внутречней зубчатой нарезкой и установленным в крышке 33 и корпусе 31 с возможностью вращения, Колесо 52 снабжено рукояткой 53 управления. Упоры 47 подпружинены пружинами 54, а ограничитель 45 зафиксирован от проворота в плунжерах 44 шпонкой 55.Реверсирование осуществляется следующим образом. Для этого необходимо повернуть рукоятку 53 (фиг.13 и 14) против часовой стрелки на угол оь . При повороте рукоятки 53 поворачивается зубчатое колесо 52, с внутренней нарезкой которого находятся в зацеплении плунжеры 44, Плуыжеры 44 поворачиваются также по часовой стрелке наоугол 180 . Таким образом, упоры 47.будут оказывать воздействие уже прнпротивоположном наклоне шайбы 42относительно плунжера 44 по сравнениюсо случаем до реверсирования, и силабудет направлена в противоположную 5сторону, что вызовет вращение ведомо"го .вала 36 в противоположную сторону.При повороте рукоятки 53 на угол0,5 06 плунжеры 44 развернутся на90 о. В этом случае трансформатор на,ведомом валу 36 активного момента,создавать не будет, а будет работатЬ. в холостом режиме, как при заторможенном ведомом вале 36,Предлагаемая конструкция реверсивного автоматического трансформаторе обладает увеличенной надежностью в работе с широким диапазоном кинематических возможностей, а также обладает простой схемой, что упрощает ее изготовление и обслуживание, позволяет просто осуществлять реверс или останов приводного вала при постоянном вращении ведущего вала.