Способ управления под нагрузкой многоступенчатыми зубчатыми передачами

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 22(19) Ш) 5/80;Г 0 КОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙГОСУД АРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЭО4 гс АВТОРСКОМУ СВИДБТЕЛЬСТ:(72) В.И.Кушнарев и В.М.Шипилов (71) Рбстовский-на-Дону ордена Трудового Красного Энамени институт сельскохозяйственного машиностроения(56) 1Арапов А.Н. Переходные пр цессы в многомуфтовых кинематичес ких системах. М., Станки и инст мент, 1970, Р 9, с. 12-142. Дикушин В.И. Программное уп равление станками. М., Наукаф, 1975, с. 87-88 (прототип)(54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОИ МНОГОСТУПЕНЧАТЫМИ ЗУБЧАТЫМИ ПЕРЕДАЧАМИ, содержащими ступени, связанные с ведомым элементом через управляемые Фрикционйые муфты, работающие в масле, заключающийся в том, что переключение скоростей производят путем подачи команд управления на отключаемую и включае-, мую муфты. одновременно с переключениями скоростей зубчатых передач, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения потерь на трение Фрикцион- ных дисков,момент, развиваемый включаемой муфтой при скольжении Фрикционных поверхностей, увеличивают до момен- р"И та., развиваемого муфтой при отсутствии скольжения.40 Изобретение относится к машийостроению, в частности к приводамдля станков, где переключение скоростей осуществляют с помошью управляемых Фрикционных муфт.Известен способ упранления поднагрузкой многоступенчатыми передачами, заключающийся в том, чтокоманды на управление муфтами,осуществляют неодновременно 13 .Недостатком известного способаявляется усложнение конструкции иэза наличия устройств, определяюших.выдержку времени, обеспечиваюших неодновременность команд.Наиболее близким к предлагаемому 15по технической сушности и достигаемому результату является способуправления.под нагрузкой многоступенчатыми передачами, содержащими ступени, связанные с ведомым элементомчерез управляемые фрикционные муфты,работающие в масле, заключающийсяв том, что переключение скоростейосуществляют путем подачи командуправления на отключаемую и включаемую муфты, производят одновременнос моментом переключения скоростейЯ 2,Недостатком его является низкаянадежность передачи из-за большихпотерь на трение фрикционных дисков.Цель изобретения - повышение надежности передачи путем снижения потерь на трение фрикционных дисков.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу управления под нагрузкой многоступенчатыми зубчатыми передачами, содержашими ступени, связанные с ведомым элементом через управляемыефрикционные муфты, работающие вмасле, заключаюшемуся в том, чтопереключение скоростей осуществляют путем подачи команд. управленияна отключаемую и включаемую муфтыодновременно с переключением скоростей зубчатых передач, момент, развиваемый включаемой муфтой прискольжении фрикционных поверхностей,увеличивают до момента, развиваемого муфтой при отсутствии скольжения,50На фиг, 1 приведены динамическиехарактеристики муфт, переключаемыхпо одной команде управления; нафиг, 2 - характеристика переходногопроцесса по скорости ведомого элемента; на фиг. 3 - схема соединения двух электромагнитных муфт.В приводе по предлагаемому способу переключения скоростей поднагрузкой выделяют выключаемую ивключаемую муфты, Характеристика 60нагрузки, возникающей при переключении скорости в выключаемой муфте,выделена на фиг. 1 сплошной линией, Она занйсит от приведенного кмуфте момента сопротивления мс ве домого элемента, а на участке спада момента выключаемой муфты - от конструктивных особенностей муфты, определяющих развиваемые ев моменты при скольжении в дисках М э,и при отсутствии скольжения н дйсках М . Характеристики моментов М З и М изображены пунктирными линиями.Для нключаемой муфты характеристика нагрузки определена способом управления и выделена н виде характеристик нрашаюшего момента включаемой муфты Мз и передаваемого мо 1 Ямента Мн сплошной линией,Номинальные значения М и М обозначены пунктиром.- В точках времени переходного про. цесса переключения муфт 1,2 и 3, характеризующих начало переключейия рассинхронизацию ныключаемой муфты и начало разгона ведомого элемента осушествляют по известным способам переключения скоростей. От точки 3 достижения включаемой муфтой номинального вращающего момента момент, разниваемый включаемой муфтой при скольжении в дисках после достижения им.номинального значения М , увеличивают и доводят до совпадения с номинальным значением момента, развиваемого этой муфтой без скольжения в дисках, Увеличение момента осуществляют, например,подачей в обмотку нозбуждения электромагнитной муфты повышенного напряжения питания применением специальной обмотки возбуждения или увеличением рабочего давления для гидроупранляемой Фрикционной муфты, Полученное значение вращающего момента поддерживают постоянным до окончания разгона ведомого элемента. Врашающий момент включаемой муфты МВ н конце процесса разгона резко увеличивается до МНхф Это явление обусловлено переходом в дисках муфты трения скольжения в трение покоя, В точке достижения муфтой момента, развиваемого при трении покоя Ми , а ведомым элементом скорости верхней ступениШмуфту переводят в номинальный режим работы. В этот режим .включенная муфта передает ведущему элементу момент сопротивления ведомого элемента МКак видно из фиг, 2, при обычном способе переключения скоростей невозможно муфтами меньшего габарита переключить скорость при нагрузке ведомого элемента, равной Мс, так как М с М . Преимушество:пред-лагаемого способа переключения скоростей под нагрузкой заключается в том, что за счет кратковременного увеличения момента, развиваемого включаемой муфтой при скольжении н дисках, можно уменьшить ее запас50 по моменту, развиваемому при скольжении в дисках и номинальном режимедо расчетного или даже меньше, Приэтом уменьшается габарит муфты,время отключения и остаточный вращающий момент муфты, являющийся причиной самопроизвольных перемещенийведомого элемента и тепловыделенийв приводе. Уменьшение .габарита муфтпозволяет уменьшить размеры коробки передач, потери энергии на трение, момент холостого хода приводаи расход электроэнергии. Управлениевращающим моментом включаемой муфтыпозволяет управлять временем разгонаведомого элемента и величиной ускорения в приводе, что очень важнопри переключении скоростей в многоступенчатых коробках передач,П р и м е р. Электросхема (фиг.З)подключена к двум источникам электрической энергии: с номинальным напряжением питания муФт )н =24 В) и с повышенным напряжением Бф ,регулируеьим в зависимости от момента нагрузки М , Переключение скоростей зубчатых передач осуществляется муфтами ЭМ 1 и ЭМ 2 с помощью переключателя 8,В исходном положении включенамуфта ЭМ 1 (как показано на фиг.З),Для переключения муфт ключ Я перебрасывают в нижнее (по .схеме) положениеЭтот момент соответствуетточке 2 времени на Фиг. 1. На включаемую муфту ЭМ 2 через диод Ч 2 подается номинальное напряжение +24 Ви она начинает набирать вращающиймомент М 8 .Одновременно с этим напряжение ноступает через линию задержки Н 2 С 2на реле времени К 2,нормально разомкнутые контакты ко- , 40торого К 2.1 замыкаются одновременно с включением реле, а контактыК 2.2 размыкаются с задержкой после включения реле. Элементы 22 С 2подобраны таким образом, чтобы 45реле времени К 2 включилось вточке 3 времени на фиг. 1. Отрезок времени 2-Зу необходижйдля расчета цепи й 2 С 2, является постоянным для каждого габарита муфт и подбирается по справочникам или опытным путем (обыч-но в пределах 0,1-0,5 с)В точке 3 времени включается реле времени К 2 и заьыкает свой нормальноразомкнутый контакт К 2,1, в результате чего на муфту ЭМ 2 подается повышенное напряжение Б , котороеодновременно запирает диод Ч 2.МУФта начинает развивать увеличенныйвращающий момент в соответствии с 60поданным на нее напряжением. Зависимость момента муфты от напряжения для каждого габарита муфттакже берут из соответствующей литературы или подбирают опытным пу-. 65 Ътем. Спустя некоторое время (Обычно 0,5-0,8 с) муфта ЭМ 2 полностьювключается и после этого размыкаются контакты К 2,2 реле времени К 2.Время замкнутого состояния контактов К 2,2 перекрывает время полного включения (сцепления) муфты.После размыкания контактов К 2.2на муфту ЭМ 2 снова подается номинальное напряжение +24 В через диодЧ 2.Для отключения муфты ЭМ 2 и включения ЭМ 1 пеРеключатель Й устанавливают в верхнее (по схеме) положение. При этом схема работает аналогичным образом.Необходимое напряжение источникаповышенного напряжения устанавливается в зависимости от момента нагрузки М вручную или автоматическис использованием обратной связи помоменту нагрузки.Рассмотрим воэможность применения предлагаемого способа переключения скоростей многоступенчатых зубчатых передач на примере гидрокопировального полуавтомата модели1 Е 713, В приводе главного движенияэтого станка используются фрикцион- -ные электромагнитные муфты ЭТИ 124.При использовании изобретения вприводе гяавного движения муфты прифменяют ЭТМ 114. Нормальное удельное давление между дисками такихмуфт, рассчитанное по справочнымданным, составляет р=5,29 10Муфты будут работать при следующихусловиях: скорость относительногоскольжения дисков при разгоне привода Ч=4,685 м/с, максимальнаяработа трения при включении 8027 Дж.Учитывая, что динамическая вязкость применяемогО в коробках скоростей станков маслаИндустриальное 20 Цбо =0,0153,рс,находим толщину масляной пленки при работемуфты в номинальном режиме (р=52910, )О,ОИЬ 4 696 -ьЬ.- у - . Оо -16840 см 1: (6 гмкмДля осуществления предлагаемогоспособа вращающий момент муфты необходимо увеличить до уровняпередаваемого (с 160 Нм до 250 Нм), удельное давление между дисками должнобыть увеличено в 1,563 раза (о,т.е. до 8,2681 о - ,460О 01634,686 - ьЪ у.Д.фЗЩЗ 1084 10 МЩ 1,084 МКНС РПолученные данные говорят о том, что такое увеличение удельного давления не вызывает повышенного изно-, са дисков трения, так как Ь= =1,084 мкмМ 0,1 мкм. Для данных условий работы муфт возможно почти1032256 10 15 ЬО+ га 27 2 54 ЬОЪОЬ 01 Юрою е,Я ираж 925 Подписно 1 ИПИ Заказ 5373/4 илиал ППП "Патент жгород, ул.Проектная 16 кратное превышение номинального удельного давления между дисками.Превышение уделт н го давления между дисками муфт в 1,5-2,5 раза, допустимо для, большинства муфт, работающих в масле. Показано, что допустимое давление зависит от скорости относительного скольжения дисков, а основным критерием надежности работы муфты следует считать ее тепловую нагрузку.При использовании предлагаемого способа температура дисков муфт будет увеличиваться, поэтому основанием для использования муфт меньше, го габарита является проверка их на теплонагруженность. Средняя температура дисков в конце включения зависит от количества тепла, выделившегося в муфте во время включения, теплоемкости материала дис- д ка и его веса.Если считать, что начальная тем- пература дисков муфты перед включением 1=60 С теплоемкость диска С=460,306 .,рц, число пар трения 2 в 5, работа трения 9:8027 Дж, то при использовании в станке 1 Е 713 муфт ЭТМ 124 температура дисков вклю чения Р ( 60 8027,н Н.С 626 4 ЬО,ЗОЬ О,О где 6 - масса диска, кг.При использовании предлагаемогоспособа переключения скоростей мно-.гоступенчатых зубчатых передач вданном станке температура дисковмуфт ЭТМ 114 будет Таким образом, при использовании предлагаемого способа нагрев дисков муфт хотя и увеличивается, но незначительно,