Бесступенчатая передача

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскмкСоцмапмстмческмкРеспублик и 970019(22) Заявлено 15. 04. 81 (21) 3280800/25-28с присоединением заявки ЭЙпо делам иеебретений и аткрытив(72) Авторы изобретения 4 СЕСОЮЗЧМ,ПЕГЕ 1 ЙНдИркутский ордена Трудового Красного ЗнамеуН 11 т(адьеполитехнический институт(54) БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для уменьшения колебаний угловой скорости вращающихся частей механизмов и машин и может быть использовано в качестве вариатора скорости и предохранительной муфты в общем и специальном машиностроении. Известна бесступенчатая передача, в которой гиросопические эффекты ис пользуются для изменения скорости, содержащая обойму с быстровращающимся маховиком, которая приводится в кача- тельное движение с помощью шатуна или кулачкового механизма, шарового шар нира, кардана, муфт свободного хода и ведомого вала, Качательное движение обоймы вызывает процессию оси маховака, т, е. ее поворотывместе с обоймой20 вокруг оси, перпендикулярной оси вращения маховика и проходящей через точку крепления шатуна к обойме. Повороты обоймы, связанной через шаровой шарнир с карданом, вызывают знакопеременные вращательные движения последнего, которые далее с помощью муфт свободного хода преобразуются в однонаправленное вращение ведомого вала 1Недостатком известной передачи является сложность ее конструкции и неудобство эксплуатации при использовании ее в устройствах регулирования скорости. Это обусловлено тем, что в устройстве имеет место двойное преобразование движений: исходного вращательного в качательное движение шатуна и затем с помощью муфт свободного хода опять в однонаправленное движение ведомого вала,Ближайшим к изобретению по технической сущности является бесступенчатая передача, содержащая ведущий и ведомый валы, внешнюю рамку, жестко связанную с одним из них, зубчатое колесо, жестко соединенное с другим валом, и внутреннюю рамку с ротором,3 97001 установленным на промежуточном валу, и шестерней, жестко связанной с этой рамкой и взаимодействующей с зубчатым 1 О сом гашения колебаний и передачи энергии, что обьясняется тем, что это уствеличина передаваемого момента прибли 30 35 40 45 50 колесом. В этом устройстве зубчатаяпередача имеет передаточное отношение равное 1. Устройство снабжено импульсатором, связанным с зубчатой передачей с внутренней рамкой, двойной карданной передачей, связывающей ротор с импульсатором, который расположен на внешней рамке гироскопа2 .Недостатком известного устройства является его низкая надежность и низ. кая эффективность управления процесройство передает на ведомый вал сравнительно небольшой колебательного характера крутящий момент, И так какскорость вращения ротора целиком определяется величиной угловой скорости ведущего вала, то отсутствует возможность изменения величины передаваемого момента без изменения скоростиведущего вала (а при малых скоростяхвращения ведущего вала передачи, посути дела, неработоспособна, так как жается к нулю). Знакопеременная угловая скорость ротора, а следовательно, и знакопеременный гироскопический момент ведут также к значительным динамическим нагрузкам в узлах и деталях передачи,Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет устранения колебательной составляющей передаваемого момента и, следовательно, устранения знакопеременных нагрузок на узлы и детали и обеспечение возможности управления процессами гашения колебаний и передачи энергии.Указанная цель достигается тем, что бесступенчатая передача, содержащаяведущий и ведомый валы, внешнюю рамку, жестко связанную с одним из них,зубчатое колесо, жестко соединенноес другим валом, и внутреннюю рамку сротором, установленным на промежуточном валу, и шестерней жестко связанной с этой рамкой и взаимодействующейс зубчатым колесом, снабжена установленным на внутренней рамке электродвигателем, вал которого .соосно установлен с валом ротора и жестко с ним связан, и регулятором, электрически связанным с электродвигателем,На черч"еже схематически изображенабесступенчатая передача, общий вид,20 25 Бесступенчатая передача содержитведущий 1 и ведомый 2 валы, внешнююрамку 3, жестко связанную с валом 1,зубчатое колесо ц, жестко соединенноес валом 2, и внутреннюю рамку 5 с ротором 6, установленным на промежуточном валу 7, и шестерней 8, жестко связанной с этой рамкой 5 и взаимодействующую с зубчатым колесом л, Передача снабжена установленными на внутренней рамке 5 электродвигателем 9, вал10 которого соосно установлен с валом 7 ротора 6 и жестко с ним связан,и регулятора 11, электрически связанным с электродвигателем 9 с помощьющеток 12, 13 и контактных колец 11 л и15 соответственно. Электрическая энергия к электродвигателю 9 подается отисточника 16 энергии,Устройство работает следующим образом.Перед началом работы к электродвигателю 9 подается напряжение и связанный с ним ротор 6 раскручиваетсядо большой скорости, вследствие чегоприобретает способность сопротивляться изменению положения его оси в пространстве, Раскручивание ротора 6 производится в ту же сторону, куда должен вращаться ведущий вал 1,При приложении крутящего момента11 сР к ведущему валупроисходит егочоворот вместе с внешней рамкой 3 вокругоси вала и обкатывание шестерни8 по зубчатому колесу 4 ведомого вала 2, к которому приложен момент сопротивления нагрузки Моп что приводит к повороту внутренней рамки 5 иотклонению оси ротора 6 от своего начального положения, определяемого совпадением оси ротора 6 и осей валов1 и 2, При отклоненном положении осиротора 6 вращение его вместе с внешней 3 и внутренней 5 рамками вокругоси передачи (ось валов 1 и 2) будетпрецессионным движением, вследствиекоторого возникает гироскопическиймомент И, стремящийся совместитьось ротора 6 с осью валов 1 и 2 такимобразом, чтобы направления их угловыхскоростей совпадали, т, е. появляются силы сопротивления, противодействующие отклонению оси ротора 6 от ееначального положения. Действие этихгироскопицеских сил аналогично действию сил упругости обычных механических упругих элементов - пружин, большее отклонение (деформация) вызываетбольшие силы сопротивления отклонению.При некотором угле /Ь между осью ротора б и осью передачи (ось валов 1и 2) наступает равенство гироскопичес.кого момента и момента сопротивления,приложенного к зубчатому колесу 4,обкатывание шестерни 8 по зубчатомуколесу 4 прекращается, т. е. прекращается прокручивание ведущего вала 1относительно ведомого вала 2 и в дальнейшем они вращаются с одинаковой угловой скоростью.При изменении момента нагрузки наведомом валу 2 или крутящего моментана ведущем валу 1 происходит изменение угла Ъ между осью ротора 6 и осьюпередачи (осью валов 1 и 2), т, е. устанавливается новое положение внутренней рамки 5 относительно внешней рамки 3, которое определяется равенствомнагр ГиРПри наличии колебательной составляющей крутящего момента М или момента нагрузки М Р происходят процессы аналогичные процессам в системахс обычными упругими элементами, прикоторых энергия колебаний тратится напреодоление гироскопических сил упругости (гироскопического момента)и сообщение движения шестерне 8. За счетэтого и происходит гашение колебаний.Появление на ведомом валу большогомомента сопротивления (ММ Р), например, заклинивании ведомого вала 2,вследствие ограниченности величины гироскопического момента при любых углах ) будет выполняться соотношениеММ и угол ъ будет монотонно увенатР ГиРлициваться, При этом шестерня 8 будетобкатываться по зубчатому колесу 4,т. е. ведущий вал 1 будет прокручиваться относительно ведомого, Поломкимеханизма не произойдет, устройствов данном случае выполнит роль предохоанительной муфты,Величина гироскопического моментаМзависит от скорости вращения ротора 6 вокруг собственной оси и поэтому, изменяя с помощью регулятора 11угловую скорость вала 10 электродвигателя 9 и соответственно скоросгьвращения ротора 6, можно управлять величиной гироскопического момента ("гироскопической жесткостью"), а следовательно, управлять процессами гашения колебаний и передачи энергии. Как уже было сказано, при работеустройства угловая скорость ротора может изменяться только с помощью регулятора 11, причем эти изменения будутплавными, без больших знакопеременныхускорений. Следовательно, и гироскопический момент не будет содержать,знакопеременной составляющей и ла детали и узлы устройства не будут дей ствовать знакопеременяые нагрузки(по сравнению с прототипом), что повышает надежность устройства.Предлагаемая бесступенчатая передача улучшает качество работы машин 15 и механизмов за счет управления процессами гашения колебаний и передачиэнергии, так как позволяет перенастраиваться на требуемый режим работы,повышает их надежность в результатеболее эффективной защиты от динамических воздействий, Кроме того, предлагаемая передача выполняет функциидвух применяемых в настоящее времяэлементов привода - гасителя колебаний и предохранительной муфты.Формула изобретенияБесступенчатая передача, содержащая ведущий и ведомый валы, внешнююрамку, жестко связанную с одним изних, зубчатое колесо, жестко соединенное с другим валом, и внутреннюю рамку с ротором, установленным на промежуточном валу, и шестернеи, жесткочсвязанной с этой рамкой и взаимодействующей с зубчатым колесом, о т л ич а ю щ а я с я тем, цто, с целью повышения надежности и управления про"цессом гашения колебаний и передачиэнергии, она снабжена установленнымна внутренней рамке электродвигателем,вал которого соосно установлен с валом ротора и жестко с ним связан, ирегулятором, электрически связаннымс электродвигателем.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе50 1, ."Техника молодежи", 1977, Ю 12,с. 28.2. Авторское свидетельство СССРУ 187471, кл. Р 16 Н 33/10, 1964 (прототип).970019 Составитель В. ШтукаревТехред М. Гергель Корректор И, Ватрушкинаг Макаре дак 90 Заказ 8354 од, ул. Проектная, 4 илиал ППП "Патен иго Ти ВНИИПИ Гос по дела 3035, МоскеПодписноо комитета СССРй и открытийшская наб., д. рственн эобрете Ж, Р