Рекуперативный тормоз

)ФР 1606 ЕТЕНИ ЕЛЬЮ ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ(56) Авторское свидетельство СССР У 643683, кл. Р 16 Р 61/00, 1976.(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использованов рекуперативных тормозах механизмов, работающих с частыми остановками интенсивными разгонами. Цель изобретения - увеличение КПД за счетобеспечения бесступенчатой передачиэнергии к аккумулирующему элементу и ее рекуперации. Рекуперативный тормоз содержит вал 3 трансмиссии, соединяющийся через сцепление (С) 2 свалом 1 двигателя. На валу 3 установлена на подшипниках шестерня 4 с возможностью соединения с валом 3 черезС 5. В зацепление с шестерней 4 входчт шестерня 6, выполненная заоднос водилам 7 косозубой планетарнойпередачи 8. Ширина зубчатого венцасолнечного колеса (СК) 10 равна двойной величине его осевого смещения прсжатии упругого элемента 19. С СК 10связаны вал 1 1 имаховик (М) 12, установленные в подшипниках 13 скольжения с воэможностью вращения и перемещения в осевом направлении. С другой стороны СК 10 соединено черезупорные подшипники 14 и 15, шток 16,1474355 ш ЯСли 2 40 диски 17 и 18 с упругим элементом 19.При торможении вала 3 сцепление 2выключается, а С 5 включается. Крутящий момент от вала 3 передается навал 11 и М 12. В косозубом зацеплении СК 10 и сателлитов 9 возникаетусилие, раскладывающееся на две составляющих - окружную и осевую. Окружная - раскручивает М 12, осевая -смещает СК 10 вместе с валом 11 иМ 12 и сжимает упругий элемент 19. 1Изобретение относится к машиностроению и может быть использованов рекуперативных тормозах механизмов,работающих с частыми остановками иинтенсивными разгонами,Цель изобретения - увеличение КПДза счет обеспечения бесступенчатойпередачи энергии к аккумулирующемуэлементу и ее рекуперации,На фиг, 1 представлена принципиальная схема рекуперативного тормоза,выполненного с пружинным упругим элементом и возможностью осевого смещения инерционной массы совместно ссолнечным колесом; на фиг. 2 - рекуперативный тормоз с гидравлическимупругим элементом в виде жидкостнойпружины; на фиг. 3 - то же, с гидропневматическим упругим элементом вниде гидроцилиндра с гидропневматическими аккумуляторами; на фиг. 4рекуперативный тормоз, в котором солнечное колесо связано с валом инерционной массы посредством шлицевогосоединения.Рекуперативный тормоз содержитвал 1, который соединен с двигателем, приводящим в движение машинуили механизм, и установлен с возможностью взаимодействия через сцепление 2 с валом 3 трансмиссии, на котором установлена на подшипнике шестерня 4 с возможностью взаимодействия с валом 3 через сцепление 5, Взацепление с шестерней 4 входит шестерня 6, выполненная заодно с водилом 7 планетарной передачи 8 и имеющая возможность свободного вращения.На водиле 7 установлены сателлиты 9в зацепление с которыми входит солПри этом передаточное отношение отвала 3 к М 12 изменяется бесступенчато. После выравнивания угловых скоростей вала 3 и М 12 упругий элемент19 разжимается, дополнительно раскручивая М 12 и останавливая вал 3, Раскручивание вала 3 осуществляется засчет кинетической энергии М 12 аналогично, только упругий элемент 19сжимается в другую сторону. 4 э.п.ф-лы, 4 ил. 2нечное косозубое колесо 10 с наружным зацеплением, Непосредственнос солнечным колесом 10 связаны вал11 и инерционная масса, например 5 маховик 12, являющийся аккумулирующим элементом рекуперативного тормоза. Вал 11 и маховик 12 установленыв подшипниках 13 скольжения. С другой стороны солнечного колеса 10имеются упорные подшипники 14 и 15,шток 16, диски 17 и 18 и упругий элемент, выполненный в виде винтовойпружины 19.Упругий элемент может быть выполнен в виде жидкостной пружины 20 либо в виде гидроцилиндра 21 с гидропневматическими аккумуляторами 22,Маховик 12 может быть соединенс солнечным колесом 10 посредством 20 шлицевого соединения 23, выполненного на валу 11.Ширина зубчатого венца солнечногоколеса 10 равна двойной величине осевого смещения при сжатии пружины 19.25Эта ширина назначается исходя из конструктивных соображений и габаритовтормоза,а величина жесткости пружины19 рассчитывается в .зависимости отвеличины кинетической энергии, запа саемой маховиком 12 тормоза и от возможного осевого сжатия пружины 19,а именно при вращательном движенииэатормаживаемого рабочего органамеханизма или машины (не показаны) 35 . 2Ссде С - жесткость упругого элеменпрта (пружины 19);1 - момент инерции затормаживаемого рабочего органамашины;5ю - угловая скорость, с которой начинается затормаживание;Ь - величина осевого смещенияпри сжатии упругого элемента (пружины 19), равная половине ширины зубчатоговенца солнечного колеса 10,ш - масса затормаживаемой ма-.шины;ч - скорость затормаживаемоймашины,которой начинается затормаживание,Рекуперативный тормоз работаетследующим образом.При торможении вала 3 трансмиссиисцепление 2 выключается, отсоединяявал 1, связанный с двигателем, асцепление 5 включается, приводя в 25движение шестерню 4. Крутящий моментот вала 3 через шестерню 4 и 6, водило 7 планетарной передачи 8, сателлиты 9, центральное солнечное колесо 10 и вал 11 передается на маховик 12. Под действием крутящего момента маховик 12 начинает раскручиваться. Однако маховик 12 не можетраскрутиться до максимальной угловойскорости за промежуток времени,равныи времени срабатывания сцеплен35ния 5, так как в начальный моментраскручивания угловая скорость маховика 12 мала или равна нулю,. а момент инерции маховика 12 оказывает40большое сопротивление крутящему моменту от вала 3,Наличие косозубого зацепления сателлитов 9 и солнечного колеса 10позволяет раскладывать усилие, возникающее от действия крутящего.момента, на две составляющих - окружную и осевую, Под действием осевой составляющей солнечное колесо 10 вместе с валом 11 и маховиком 12 начинает смещаться, например, вправо,50 сжимая через упорный подшипник 14 и диск 17 пружину 19. В результате пружина 19, сжимаясь, оказывает сопротивление осевой составляющей, а момент инерции маховика 12 - окружной 55 составляющей крутящего момента.Складываясь, эти составляющие создают тормозной момент, который через водило 1, шестерни 6 и 4 сцепление 5 передается валу 3, замедляя его без потери кинетйческой энергии в сцеплении 5.Таким образом, происходит раскручивание маховика 12 р уменьшением его сопротивления окружной составляющей, сжатие пружины 19 с накапливанием потенциальной энергии и увеличением сопротивления осевой составляющей и замедление вращения нала 3. В тот момент, когда сопротивление сжатия пружины 19 становится равным осевой составляющей крутящего момента, сжатие пружины 19 прекращается. Дальнейшее замедление вращения вала 3 осуществляется за счет выравнивания угловых скоростей маховика 12 и вала 3 с учетом передаточного отношения привода (шестерни 4 и 6 планетарной передачи 8), а также под действием разжатия пружины 19. При разжатии пружины 19 солнечное колесо 1 О с валом 11 и маховиком 12 начинает смещаться назад, т.е. влево. В результате этого смещения маховик 12 получает дополнительное ускорение за счет замедления вращения вала 3, В момент максимальной раскрутки маховика 12 и полной остановки вала 3 сцепление 5 выключается.При рекуперации процесс разгона вала 3 проходит подобно процессу раскрутки маховика 12 при торможении.Вследствие того, что вал 3 также имеет большой момент инерции, который оказывает сопротивление раскручивающему моменту от маховика 12, усилия, возникающие в начальный момент в косоэубом зацеплении солнечного колеса 10 и сателлитов 9, заставляют солнечное колесо 10 с валом 11 и маховиком 12 перемещаться в осевом направлении, противоположном смещению при торможении. Через упорный подшипник 15, шток 16 и диск 18 сжимается пружина 19, накапливая потенциальную энергию. По мере раскручивания вала 3 окружная составляющая сопротивления,уменьшается, а осевая возрастает. Когда усилие сжатия пружины 19 становится равным осевой составляющей раскручивающего момента от маховика 12, пружина 19 начинает разжиматъся, перемещая солнечное колесо 10 в обратном направлении. От перемещения солнечного колеса 1 О при разжатии прух,ины 19 вал 3 получаетдополнительное ускорение за счет замедления вращения маховика 12, В момент остановки маховика 12 и полного разжатия пружины 19 сцепление 5 выключается, а сцепление 2 включается. Дальнейшее вращение вала 3 происходит от вала 1 двигателя, а шестерня 4 получает возможность вращаться независимо от вала 3.Формула изобретенияРекуперативный тормоз, содержащий вал трансмиссии, соединенный посредством планетарной передачи с инерционной массой и упругим элементом сжатия, взаимодействующим с солнечным колесом с наружным зацеплением, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения КПД за счет обеспечения бесступенчатой передачи энергии к аккумулирующему элементу и ее рекуперации, планетарная передача выполнена косозубой, солнечное колесо установлено с возможностью осевого перемещения и взаимодействияв осевом направлении с упругим элементом, а инерционная масса кинематически связана с солнечным колесом,при этом солнечное колесо имеетширину зубчатого венца, равную двойной величине его осевого смещенияпри сжатии упругого элемента.2. Тормоз по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что солнечное колесопланетарной передачи связано с инерционной массой посредством шлицевогосоединения.:1 3. Тормоз по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что упругийэлемент выполнен в виде винтовойпружины,4. Тормоз по пп. 1 и 2, о т л и 20 ч а ю щ и й с я тем, что упругийэлемент выполнен в виде гидравлического устройства.5. Тормоз по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что упругий25 элемент выполнен в виде гидропневматического устройства.