Инерционный трансформатор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 927 Аг 09 16 Н 3 ОСУДАРСТВЕЙОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ СВИ СО(56) Авторское свидетельство СССР М 302539, кл. Р 16 Н 31/00, 1969.Авторское свидетельство СССР М 1477970, кл. Е 16 Н 33/14, 1987.(54) ИНЕРЦИОННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР (57) Использование: машиностроение, Сущность изобретения: инерционный трансформатор содержит два планетарных механизма с общим водилом, неуравновешенные грузы, кинематически или посредством тормозного устройства связанные с сателлитами. При вращении установленного на входном валу 2 водила 4 каждый неу. равновешенный груз 11 совершает планетарное движение и посредством винтового механизма и тормозного устройства поочередно соединяется с основными сателлитами 9 и 10, передавая на них импульсы момента, формирующие на центральных колесах 5 и 6 соответственно положительный и отрицательный вращающие моменты, которые, суммируясь на зубчатых колесах 23, 25, 26, 27 и 28 выпрямителя импульсов, передаются через двухпозиционную муфту 31 на выходной вал 3 в приводят последний в движение в сторону, совпадающую с направлением вращения входного вала 2 или в противоположную сторону в зависимости от включенной позиции муфты 31. 6 э.п. флы,4 ил,Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах различных машин в качестветрансформатора вращающего момента,Цель изобретения - повышение долговечности инерционного трансформаторапутем снижения удельных нагрузок на заклинивающих элементах и повышения плавности хода трансформатора, увеличениеэкономичности и коэффициента трансформации путем использования энергииобратноо импульса и расширение функциональных возможностей трансформаторапутем обеспечения разностороннего вращения Выходного вала. 15На фиг. 1 схематично изображен инерционный трансформатор; на Фиг. 2 - сечение А-А на Фиг. 1; на Фиг. 3 и 4 - схемысоответственно первого и второго планетарных механизмов и расположение грузов 20по их планетарным рядам в стоповом режиме,Инерционный трансформатор содержит корпус 1, размещенные в нем входной2 и выходной 3 валы и два планетарных 25механизма с установленным на входном валу 2 общим для них водилом 4, Каждый планетарный механизм .Включаетсоответственно центральное колесо 5 и 6,сцепленные с ними промежуточные сателлиты 7 и 8, Взаимодействующие с последними основнйе сателлиты 9 и 10,установленные на водиле 4 соосно парами,принадлежащими в каждой паре разнымпланетарным механизмам, и установленные на осях основных сателлитов неуравновешенные грузы 11, каждый из которыхкинематически связан с соответствующимсателлитом 9 первого планетарного механизма и посредством тормозного устройства с соответствующим сателлитом 10второго планетарного механизма.Кинематическая связь неуравновешенного груза 11 с сателлитом 9 первого планетарного механизма выполнена посредством 45винтового механизма, включающего установленный на сателлите полый винт 12, а нагрузе закрепленную посредством упругихэлементов 13 гайку 14. Причем сателлит 9установлен с возможностью осевых перемещений между гайкой 14 и упором 15, закрепленным на водиле.Тормозное устройство, связывающеенеуравновешенный груз 11 с сателлитом 10второго планетарного механизма, включает 55соединенный с сателлитом барабан 16, взаимодействующую с наружной поверхностью последнего тормозную колодку 17,жестко закрепленный на одном ее концерычаг 18, связанный шарнирно посредством пальца 19 с неуравновешенным грузом 11 и поджимающий упругим элементом 20 к барабану 16 томозную колодку 17, установленный на другом конце колодки ролик 21 и закрепленный на водиле полукольцевой кулачок 22, предназначенный для разобщения рабочих поверхностей тормозной колодки и барабана,При этом неуравновешенный груз 11 в осевой плоскости имеет П-образную форму и установлен с возможностью охвата барабана 16 своими опорами с обеих сторон, образуя стенками герметичную камеру для тормозного устройства.Винтовые механизмы установлены на разных планетарных рядах со смещением момента их заклинения через равные углы в окружном направлении и чередованием импульсов разных знаков на смежных планетарных рядах.Передаточное число между основным сателлитом и центральным колесом в каждом планетарном механизме выбрано меньшим единицы, например, равным 0,5, а трансформатор снабжен выпрямителем импульсов, включающим ведущее зубчатое колесо 23, связанное с центральным колесом 6 второго планетарного механизма, промежуточный вал 24 с зубчатыми колесами 25 и 26, промежуточное зубчатое колесо 27 и ведомое зубчатое колесо 28, связанное с центральным колесом 5 первого планетарного механизма. Причем передаточное число выпрямителя импульсов выбрано с абсолютной величиной больше единицы,В трансформаторе применены дополнительная пара зубчатых колес 29 и 30, из которых ведущее колесо 29 закреплено на промежуточном валу 24, а ведомое установлено с возможностью вращения на выходном валу 3 и двухпозиционная муфта 31, связыВающая ВыходнОЙ Вал 3 В ОднОЙ позиции с ведомым зубчатым колесом 28 выпрямителя импульсов, а в другой - с ведомым зубчатым колесом 30 дополнительной пары.Инерционный трансформатор работает следующим образом,При вращении установленного на входном.валу 2 водила 4 и наличии момента сопротивления на выходном валу 3, а также при Включенной в одну из рабочих позиций муфте 31 промежуточные сателлиты 7 и 8, Обкатывая соответственно центральные колеса 5 и 6, приводят в движение основные сателлиты 9 и 10 с тормозным барабаном 16, а неуравновешенные грузы 11 под действием центробежных сил, стремясь занять верхнее наиболее удаленное От центра трансформатора положение, взаимодействуют поочередно с сателлитами 9 и 10 соот 1825927ветственно через посредство винтовых механизмов и тормозных устройств, передавая на сателлиты импульсы моментов, которыми формируются на центральных колесах 5 и 6 соответственно положительный и отрицательныМ вращающие моменты,Когда двухпозиционная муфта 31 находится в первой рабочей позиции, как показано на фиг, 1, тогда положительный вращающий момент, формируемый на центральном колесе 5, передается от него через зубчатое колесо 28 и муфту 31 на выходной вал 3 напрямую, а отрицательный вращающий момент, формируемый на центральном колесе 6, передается от него на выходной вал 3 через зубчатые колеса 23, 25, 26, 27 и 28 и муфту 31, преобразуясь на них в положительный вращающий момент и суммируясь с моментом, передаваемым от центрального колеса 5, Под действием суммарного положительного мОмента выходной вал 3 приобретает движение в сторону, совпадающую с направлением вращения входного вала 2.Когда муфта 31 находится во второй рабочей позиции, тогда отрицательный вращающий момент от центрального колеса б передается через зубчатые колеса 23, 25 и 29, 30 и муфту 31 на выходной вал 3 беэ изменения своего знака, а положительный вращающий момент от центрального колеса 5 передается через зубчатые колеса 28, 27, 26 и 29, 30, преобразуясь на них в отрицательный вращающий момент и суммируясь с моментом, передаваемым от центрального колеса 6. Под действием суммарного отрицательного вращательного момента выходной вал 3 приобретает движение в противоположную сторону относительно направления вращения входного вала 2.При этом включение и выключение винтовых механизмов и тормозных устройств в определенные моменты времени происходит автоматически следующим образом.Включение винтового механизма, связывающего неуравновешенный груз 11 ссателлитом 9 производится при нахождении груза в верхнем положении после наворачивания гайки 14 на винт 12 и перемещения сателлита 9 в осевом направлении до заклинения с гайкой 14, вследствие чего осуществляется передача положительного импульса момента от груза 11 на сателлит 9 и обеспв чивается перемещение груза из верхнего в нижнее положение.Груз, пройдя нижнее положение, под действием центробежной силы снижает скорость вращения, вследствие чего гайка 14 расклинивается с сателлитом 9, отсоединяя груз от сателлита. Включение тормозного устройства, соединяющего груз 11 с сателлитом 10,происходи после прохода грузом чижнегоположения в момент сбегания ролика 21 йз5 полукольцевого кулачка 22. Вначале тормозная колодка 17 прижимается к поверхности барабана центробежной силой и.усилием упругого элемента 20, создавая небольшой мОмент трения. Затем в связи со10 стремлением груза определить барабан 16он через посредство рычага 18 блокируетколодку 17 на барабане 16 большим момечтом трения, обеспечивающим передачу от.рицательного импульса момента от груза 1115 на сателлит 10 с перемещением груза изнижнего в верхнее положение,С приходом груза 11 в верхнее положение он ускоряет вращение, вследствие чеготормозная колодка 17 разблокируется с ба 20 рабаном 16, а ролик 21, набегая на полукольцевой кулачок 22, разобщает рабочиеповерхности колодки и барабана.Далее процесс повторяется.Наличием больших площадей контакта25 рабочих поверхностей в винтовых механизмах и тормозных устройствах значительноснижаются удельные нагрузки в заклинивающихся элементах и этим самым повышается надежность и срок службы звеньев,30 работающих в жестком динамическом режимеПоследовательность включения винтовых механизмов и тормозных устройств попланетарным рядам и чередование дейст 35 вия импульсов разных знаков на смежных планетарных рядах. можно определить по схемам расположения грузов 11 на сателлитах разных планетарных рядов на первом ивтором планетарных механизмах, показанных соответственно на фиг. 3 и фиг, 4,Благодаря смещению начала действияодноименных импульсов момента на равные углы в окружном направлении на разных планетарных рядах и чередованию 45 разноименных импульсов на смежных планетарных рядах обеспечивается высокая плавность вращения выходного вала.Выбор передаточного числа между основным сателлитом и центральным колесом - 50 в каждом планетарном механизме равнымполовине единицы обусловлен созданиемусловий для более полной передачи отрицательного импульса момента от груза 11 насателлит 10 и обеспечением необходимых 55 параметров выходной моментной характеристики в диапазоне всех передаточных чисвл трансформатора. При этом сателлиты 9 и 10 в стоповом режиме приобретают запас положительной угловой скорости, чтобы при наборе оборотов выходного вала она, сни 75 10 4 О жаясь на сателлитах 10, стремилась к нулю или становилась отрицательной допустимых значений, обеспечивающих условия для передачи отрицательных импульсов от грузов 11 на сателлиты 10.В ыбор передаточного числа выпрямителя импульсов с абсОлютнОЙ Величиной большей 8 диницы ОбуслОВлен повышением коэффициента трансформации вращающего момента,С переходом трансформатора в режим динамической муф Гы гайки 14 винтовых механизмов прекращают вращение относительно винтов 12, вследствие чего полОжительный вращающий мом 8 нт фОрмируется на центральном колесе 5 первого планетарного механизма импульсами момента. половины грузов 11, соединенными с основными сателлитами 9, а Отрицательный вращающий момент не формируется на центральном колесе б второго планетарного механизма из-за нахождения другой полоВины грузов в верхнем положении, При этом сателлиты 10 второго планетарного механизма взаимодействуют с промежуточными сателлитами Б вхолостую.Со снижением момента сопротивления нз выходном валу 3 в режиме муфты автоматически уменьшается количество грузов 11, передаюЩих импульсы мом 8 нта на .Сателлита 9 и изменяется их полокение, плавно реГулируя. В 8 личину ВыходнОГО вращающего момента,Г 1 ри торможении ВыхОДнОГО Вала 3 сни" жением частоты Воащения входного вала 2 центральное колесо 5 будет стремиться опередить водило 4, вследствие чего винты 12 будут ВыворачиВаться из Га 8 к 14 и прижимать сателлиты 9 к упорам 1 ь, олокируя зубчатые колеса первого планетарного механизма моментом трения, создаваемого сателлитами 9 и упорами 15 и обеспечивающего передачу тормозного момена от входного вала на Выходной вал.Инерционньйтрансформатор наиболее эффективно работает с. Применением его в сочетании с двигателем не показан), имеющим регулируему.о частоту вращения вала, наприм 8 р с двиГат 8 л 8 м Внутр 8 нн 8 ГО сГОра" ния, обеспечивая высокий коэффициент трансформации момента, равный 1 О и больше, и не Вызывая перегрузок двигателя при переходах трансформатора иэ одного режима работы в другой,Такое выполнение инерционноготрансформатора позволяет зз счет уменьшения удельных динамических нагрузок на рабочих по ве рх н остях з а клин и вающих устрОЙств, соединяющих неуравнОВешенны 8 Грузы с сателлитами, ПОВысить 8 ГО ДОлГОвечность за счет использования энергии как прямого, так и обратного импульса момента на формирование выходного вращающего момента - повысить экономичность и коэффициент трансформации момента, а за счет обеспечения разностороннего вращения выходного вала - расширить функциональные возможности и область применения трансформатора,Формула изобретения 1. Инерционный трансформатор, содержащий корпус, входной и выходной валы,два планетарных механизма с установленным на входном валу общим водилом, каждый из которых включает центральное колесо, у первого планетарного механизма кинематически связанное с выходным валом, сцепленные с центральным колесом промежуточные сателлиты и предназначенные для взаимодействия с последними основные сателлиты, установленные на водиле соосно парами, принадлежащими в каждой паре разным планетарныммеханиэмам, и установленные на оси основных сателлитов неуравновешенные грузы, каждый из которых кинематически связан с сателлитами первого планетарного механизма и посредством тормозного устоойства с сателлитами второго планетарного механизма, отличающийся тем,что основные сателлиты первого планетарного механизма установлены на водиле с воэможностью осевых перемещений, кинематическая связь каждого неуравновешенного груза с сателлитом первого планетарного механизма выполнена посредством винтового механизма, гайка которого упруго закреплена на одном из последних, а полый винт на другом, а тормозное устройство представляетсобой соединенный с сателлитом барабан, взаимодействующую с наружной поверхностью последнего тормозную колодку, жестко закрепленный на одном ее конце рычаг, связанный шарнирно посредством пальца с неуравновешенным грузом и. поджимающий упругим элементом к бара- банч тормозную колодку, установленный на другом ее конце ролик, закрепленный на водиле полукольцевой кулачок, предназначенный для разобщения рабочих поверхностей тормозной колодки и барабана.2, Трансформатор по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что каждый неуравновешенный груз.в осевой плоскости имеет П-образную форму и установлен с возможностью охвата барабана своими опорами с обеих сторон, образуя стенками герметичную камеру для тормозного устройства.. З.Трансформатор поп,1, отлича ющ и й с я тем, что винтовые механизмы установлены на разных планетарных рядах со смещением момента их эаклинения через равные углы в окружном направлении и чередованием импульсов разных знаков на смежных планетарных рядах.4.Трансформатор по п,1, отл ич а ющ и й с я тем, что передаточное число между основным сателлитом и центральным колесом в каждом планетарном механизме выбрано меньшим единицы.5. Трансформатор по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен выпрямителем импульсов, включающим ведущее зубчатое колесо, связанное с одним из центральных колес, промежуточный вал с зубчатыми колесами и ведомое зубчатое колесо, которое и одно из колес промежуточного вала связаны с другим центральным колесом.8. Трансформатор по и. 5, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что передаточное число выпрямителя импульсов выбрано по абсолютной величине, большей единицы.7, Трансформатор по пп. 1 и 5, о т л ич а ю щ и й с я тем, что он снабжен допол нительной парой зубчатых колес, из кото, рых ведущее закреплено на промежуточномвалу, а ведомое установлено с возможностью вращения на выходном валу, и двухпозиционной муфтой, связывающей 15 выходной вал в одной позиции с ведомымзубчатым колесом выпрямителя импульсов, а в другой - с ведомым зубчатым колесом дополнительной пары.1825927 Редактор С.Кулаков Тираж Подписноеударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2312 ВНИИ