Гидроинерционный трансформатор вращающего момента

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 786301 А ЕСПУБЛИК 33/14, 47/08(5 ТЕН л и "1 тЮН 0- БЛИ ЗОБ ПИСАНИ 33/14 АНСФОРА троении. рционный ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ,СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССМ 1441126, кл, Р 16 Н 33/14. 1987Автооские свидетельства СССМ 1703897 и В 1703898, кл. Е 161989.(54) ГИДРОИНЕРЦИОННЦЙ ТРМАТОР ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТ(57) Использование: в машиноСущность изобретения: гидроине Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин, обладающих большой инерционностью рабочих органов, преимущественно в трансмиссии быстроходных наземных транспортных средств.Цель изобретения - повышение экономичности и долговечности гидроинерционного трансформатора путем принудительного регулирования дисбаланса неуравновешенных сателлитов.На фиг,1 изображен схематично гидро- инерционный трансформатор вращающего момента; на фиг.2 и 3 - сечение по А-А фиг.1 с расположением жидкого груза в барабанах соответственно на режимах холостого хода и полной нагрузки; на фиг.4-структурная схема электрического контура системы управления трансформатором.Гидроинерционный трансформатор вращающего маунта содержит корпус 1, размещенные в нем входной 2 и выходной 3 валы, два планетарных механизма с общим трансформатор вращающего момента содержит два планетарных механизма с общим водилом и неуравновешенными жидкими грузами, барабаны с лопастями, маховик, зубчатый механизм, зубчатые пары, шесть управляемых муфт, цилиндрические гильзы с перепускными окнами, одни из которых щелеобразные в окружном направлении, цилиндрические кольца для дросселирования щелеобразных окон и коленчатые рычаги для связи соответствующей гильзы посредством втулки с водилом и с рычажным механизмом педалью управления. 4 ил. для них водилом 4, кинематически связанным с входным валом 2. Планетарные механизмы включают соответственно центральные колеса 5 и 6, сцепленные с ними промежуточные сателлиты 7 и 8, взаимодействующие с последними неравнове- ф шенные сателлиты 9 и 10 с жидкими грузами 11. Центральное колесо 5 первого планетарного механизма кинематической цепью связано с выходным валом 3, а центральное колесо 6 второго планетарного механизма связано с корпусом 1, Неуравновешенные сателлиты 9 и 10 установлены на водиле 4 соосно парами, принадлежащими в каждой паре разными планетарным механизмам.Грузовое звено каждой пары неуравновешенных сателлитов 9, 10 выполнено в виде заполненной жидким грузом 11 герметичной камеры. которая образована коаксиально установленными на водиле 4 и связанными с соответствующими сателли.тами наружным 12 и внутренним 13 барабанами соответственно с внутренними10 25 30 55 лопастями в первом планетарном механизме и наружными лопастями во втором, предназначенными для взаимодействия с грузами 11. Лопасти барабанов 12 и 13 разделены друг от друга цилиндрической гильзой 14, установленной на водиле 4 и имеющей два перепускных окна 15 и 16, предназначенные для сообщения между полостями наружного 12 и внутреннего 13 барабанов и расположенные диаметрально противоположно на линии центров водила и неуравновешенного сателлита. Трансформатор имеет также аккумулятор кинетической энергии, выполненный в виде маховйка 17, зубчатый механизм с паразитным колесом, включающий зубчатые колеса 18 - 20, зубчатые пары, составленные колесами 21 и 22, 23 и 24; 24 и 25; 26 и 27;28 и 29, и шесть управляемых муфт 30 - 35,При этом водило 4 посредством управляе мой муфты 30 связано с входным валом 2, посредством управляемой муфты 31 и зубчатых колес 24, 23 и 22, 21 - с маховиком 17 и посредством управляемой муфты 32 и зу 6 чатых колес 24, 25 и 27, 26 - с выходным валом 3, В своаочередь маховик 17 и выходной вал 3 связанЫ с центральным колесом 5, первый из которых: посредством управляемой муфты 33 и зубчатых колес 28,29 и 22, 21, а второй посредством управляемой муфты 34 напрямую, а также кинематической цепью через механизм с паразитным колесом 19, управляемую муфту 35 и зубчатые колеса 27, 26 В предлагаемом трансформаторе каж дая цилиндрическая гильза 14 установлена на водиле 4 с возможностью осевых перемещений, ее перепускное окно 16, расположенное ближе к центру трансформатора,выполнено щелеобразным в окружном на правлении, а трансформатор снабжен цилиндическими кольцами . 36, охватывающими лопасти наружного барабана.12 и предназначенными для дроссели, рования щелеобразйого окна 16, а также 45 втулкой 37, установленной на водиле 4 с возможностью осевых перемещений, и коленчатыми рычагами 38; каждый из которых связывает соответствующую гильзу 14 со втулкой 37, а последняя через йосредством 50 рычажного механизма 39 связана с педалью 40 управления, нагруженной пружиной 41 всторону закрытия щелеобразных окон 16дроссельными кольцами 36.Система управления трансформатором может иметь электрический контур, структурная схема которого содержит блок 42 (фиг,4) включения трансформатора для торможения выходного вала 3 с помощью маховикэ 17, подключенные к нему узел 43 ограничения максимальной частоты вращения маховика 17, контроллер 44 для включения муфт 34 или 35, связывающихцентральное колесо 5 с выходным валом 3,и блок 45 включения трансформатора дляразгона выходного вала 3 с помощью маховика 17. К блоку 45 подключен блок 46, и редназначенный для выключения муфты 30,связывающей водила 4 с входным валом 2,а к узлу 43 - датчик контроля частоты вращения маховика 17, выполненный в видецентробежного маховика 47 (фиг,1), однимзвеном связанного кинематической цепью смаховиком 17, а другимвзаимодействующего с нормально замкнутыми контактами 48узла 43. На блок-схеме электромагниты релеобозначены цифрами со штрихами в соответствии с номерами включаемых ими управляемых муфт,Различают несколько характерных режимов работы описываемого трансформатора.1. Режим холостого хода. Во включенном положении находятся посредством блока 46 управляемая муфта 30, соединяющая. водило 4 с входйым валом 2 и посредствомкотроллера 44, йапример, муфта 34, соединяющая напрямую центральное колесо 5 свыходным валом 3, муфты 31, 32, 33, 35выключены; а педаль 40 управления отпуще на и усилием пружины 41 через посредстворычажного механизма 39, втулки 37 и коленчатых рычагов 38 гильзы 14 смещены в крайнее левое положение, при которомщелеобразные окна 16 полностью закрытыцилиндрическими кольцами 36,При вращении входного вала 2 с водилам 4 и наличии момента, сопротивленияна выходной валу 3 промежуточные сателлиты 7 и 8 будут обкатывать соответственноцентральные колеса 5 и 6 и приводить вдвижение неуравновешенные сателлиты 9 с.наружными барабанами 12 и неуравйове-:шенные сателлиты 10 с внутренними барабанами 13, а жидкие грузы 11 будутперемещаться по окружности и под действием центробежных сил будут перетекатьчерез.недросселируемые окна 15 гильз 14 излопастей внутренних барабанов 13 в лопасти наружных барабанов 12 и располагатьсяв последних равномерным слоем по их периметру и, так как дросселируемые окна 16гильз 14 закрыты цилиндрическими кольцами 36, грузы 11 не будут перетекать из наружных барабанов 12 во внутренниебарабаны 13 и последние окажутся без грузов (Фиг,2). В результате барабаны 12 и 13уравновешиваются, а из-за отсутствия дисбалансов на сателлитах 9 и 10 вращающие.моменты на центральных колесах 5 и 6 неУ10 15 20 25 центральном колесе 6 второго планетарно 35 ответствующего снижения яа нем внешнего 40 50 корпусе 55 формируются и трансформатор работает в режиме холостого хода.2. Для разгона выходного вала 3 с помощью энергии двигателя гидроинерционный трансформатор переводят из режима холостого хода в режим трансформации момента следующим образом.. Частоту вращения входного вала 2 повышают двигателем до средней, самой экономич ной частоты, затем плавным нажатием на педаль 40 управления, преодолевая усилие пружины 41, перемещают через посредство рычажного механизма 39,втулки 37 и коленчатых рычагов 38 цилиндрические гильзы 14 в крайнее правое положение, полностью . открывая дросселируемые щелеобразные окна 16. При этом жидкие грузы 11 под действием центробежных сил начнут перетекать через перепуСкные окна 15 и 16 из лопастей одних барабанов в лопасти других при проходе ими нижних и верхних положений своей траектории движения и создавать наибольшие дисбалансы на неуравновешенных сателлитах 9 и 10, которыми формируются на центральном колесе 5 первого планетарного механизма максимальный положительный вращающий момент, передаваемый через муфту 34 на выходной вал 3, а на го механизма наибольший отрицательный реактивный момент, воспринимаемый корпусом 1 (фиг,З).Под действием вращающего момента выходной вал 3 с рабочими органами машины (не показано) приводится в движение в сторону совпадающую с направлением вращения входного вала 2, По мере повышения скорости вращения выходного вала 3 и сомомента сопротйвления педаль 40 управления плавно отпускают, перемещая усилием пружины 41 гильзы 14 влево и прикрывая кольцами 36 щелеобразные окна 16, вследствие чего уменьшается количество грузов,перетекающих через окна 16; уменьшая дисбалансы на сателлитах 9 и 10 и соответственно снижая вращающий момент на выходном валу и реактивный момент на При этом, перемещения педали 40 управления при регулировании дисбалансов сателлитов 9 и 10 обусловлены сохранением постоянства частоты вращения входного вала 2 без перегрузок двигателя, Если частота вращения вала двигателя стремится к уменьшению или увеличению, то педаль 40 соответственно отпускают или нажимают,Когда скорость вращения выходного вала 3, повысившись, становится быть близкой к скорости входного вала 2, тогда нажатием на педаль 40 управления дисбалансысателлитов 9 увеличивают и переводяттрансформатор в режим динамическоймуфты. Увеличение дисбалансов сателлитов9 при переходе в режим муфты способствуетболее надежной работе трансформатора вэтом режиме.Когда при работе трансформатора в режиме динамической муфты внешний момент сопротивленйя выходного вала 3 будетрасти и стремиться быть больше от моментавходного вала 2, а частота вращения входного и выходного валов будет стремиться к"снижению (перегрузка двигателя), тогдатрансформатор переводят из режима муфтыв режим трансформации момента, путем отпускания йедали 40 управления и соответст.вующего снижения дисбалансовнасателлитах 9 до предела, при котором грузы .11 начинают циркулировать между наружным 12 и внутренним 13 барабанами, а скорость вращения входного вала 2 становитсябыть большей от скорости выходного вала 3,Регулированием. дисбалансов сателлитов в зависимости от внешнего момента сопротивления обеспечивается работагидроинерционного трансформатора на постоянной, самой экономичной частоте вращения входного вала,Использованием режима динамическоймуфты, гасящем крутильные колебания вприводах машин, повышается их долговечность, однако в этом режиме наблюдаютсяповышенные потери передаваемой мощности на перелопачивание и разогрев жидкихгрузов, находящихся в лопастях внутреннихбарабанов.3. Вместо режима динамической муфтыможет использоваться более экономичный. режим механической передачи момента.Для чего после разгона выходного вала 3полностью отпускают педаль 40 управления, переводя инерционную цепь трансфор 5 матора в режим холостого хода, ипосредством тумблера 51 блока 42 включают муфту 32, устанавливая механическуюцепь между входным и выходным валами,составленную муфтой 30, водилом 4, зубчатымиколесами 24, 25, муфтой 32 и зубчатыми колесами 27, 26, и имеющуюпередаточное число равное единице илиблизкое к ней.4. Для обеспечения вращения выходного вала 3 в противоположную сторону относительно. входного вала 2 после полнойостановки выходного вала 3 включают контроллером 44 муфту 35 и плавным нажатиемна педаль 40 управления переводят трансформатор из режима холостого хода в ре10 вращений вала двигателя, создавая на входном вале 2 момент сопротивления, под дей 20 рассеивается в окружающей средебез возможности ее использования.6, При торможении выходного вала 3 с 25 30 35 40 55 жим трансформации момента. При этом положительный вращающий момент от центрального колеса 5 будет .передаваться на выходной вал 3 через зубчатые колеса 18, 19, 20, муфту 35 и зубчатые колеса 27, 26, преобразуясь на них в отрицательный вращающий момент, а выходной вал будет приобретать вращение в заданном направлении.5, Торможение выходного вала 3 и рабочих органов машины с помощью двигателя наиболее эффективно осуществляют при работе трансформатора в режиме механической передачи путем снижения частоты ствием которого снижается частотавращения выходного вала 3.При этом кинематическэя энергия рабочих органов машины в период снижения их скорости движения преобразуется в двигателетоомозе в тепловую энергию; которая помощью маховика 17 вначале отпускают педаль 40 управления, переводя трансформатор в режим холостого. хода, затем нажатием на кнопку 49 блока 42 выключают управляемые муфты 30 и 34, разъединяя соответственно водило 4 от входного вала 2, а центральное колесо 5 от выходного вала 3, и одновременно включают управляемые муфты 32 и ЗЗ, устанавливая механические связи соответственно между выходным валом 3 и водилом 4 и между центральным колесом 5 и маховиком 17, и потом перево.дят трансформатор в режим трансформации момента, плавно нажимая на педаль 40 управления и перемещая ее на определенное расстояние в зависимости от требуемой интенсивности торможения, При этом вращающий момент, создаваемый инерционностью рабочих органов машины, передается от выходного вала 3 через зубчатые колеса 26, 27, муфту 32, зубчатые колеса 25, 24, водило 4, инерционную цепь трансформатора, центральное колесо 5, зубчатые колеса 28, 29, муфту 33 и зубчатые колеса 22, 21 на маховик 17, Под действием вращающего момента маховик 17 ускоряет свое вращение, накопляя кинетическую энергию. Одновременно моментом сопротивления, действующим на водиле 4, создается на выходном валу 3 тормозной момент,Если при торможении требуется остановка выходного вала 3, то после заметного снижения скорости вращения и прекращения его замедления педаль 40 управления отпускают, переводя трансформатор в ре 45 50 жим холостого хода, и отпускают кнопку 49блока 42, выключая муфты 32 и 33 и включаямуфты 30 и 34, и дальнейшее торможениевыходного вала 3 продолжают с помощьюдвигателя.или рабочего тормоза машины (непоказано).Если в процессе торможения выходноговала 3 требуется поддерживать заданнуюскорость движения, например транспортного средства, притормаживания его на крутых или пологих спусках дороги,то педалью40 управления соответственно регулируютвеличину тормозного момента. Для этих целей в транспортных средствах маховик 17должен обладать большой энергоемкостью.Когда в период торможения выходноговала 3 маховик 17 будет стремиться увеличивать частоту вращения выше .расчетной,тогда центробежный механизм 47 (фиг.1)размыкая контакты 48, выключает управляемую муфту 33, разобщая механическуюсвязь между центральным колесом 5 и маховиком 17, вследствие чего торможение выходного вала 3 с помощью маховйка 17автоматически прекращается и предупреждается разрушение последнего.7. Разгон выходного вала 3 с использованием кинетической энергии, накопленноймаховиком 17, осуществляется следующимобразом,При работе трансформатора в режимехолостого хода контроллером 44 включают,например, муфту 34, соединяющую центральное колесо 5 с выходным валом 3, инажатием на кнопку 50 блока 45 выключаютмуфту 30, разабщая водило 4 от входноговала 2, и одновременно включают муфту 31,устанавливая механическую связь междумаховиком 17 и водилом 4, затем плавнымнажатием на педаль 40 управления переводят трансформатор из режима холостого хода в режим трансформации момента, Приэтом момент маховика 17, вращающегося сбольшой частотой, порядка 10-30 тыс,мин 1, передается через зубчатые колеса 21, 22,муфту 31, зубчатые колеса 23, 24, водило 4, .инерционную цепь, центральное колесо 5 имуфту 34 на выходной вал 3 и приводитпоследний в движение. Расстояние, на которое перемещается педаль 40 управления,обуславливается требованиями интенсивности разгона и плавности хода машины.По мере расходования маховиком 17 кинетической энергии его частота вращенияснижается и наступает период, когда прирост скорости вращения выходного вала 3прекращается, тогда кнопку 50 блока 45 отпускают, разобщая механическую связьмежду маховиком 17 и водилом 4, и устанавливая связь водила 4 с входным валом 2 и вдальнейшем используют энергию двигателя.Использование кинетической энергии, накопленной маховиком 17 в условиях торможения транспортного средства на спусках дорог, может осуществляться непосредственно в послетормозной период для чего трансформатор переводят в режим холостого хода, отпускают кнопку 49 блока 42, прекращая процесс накопления энергии, нажимают нэ кнопку 50 блока 45 и переводят трансформатор в режим трансформации момента, начиная расход энергии маховика 17 на создание вращающего момента на выходном валу 3.Использование в приводах машин кинетической энергии, накопляемой маховиком 17 в процессе торможения выходного вала 3, значительно (на 50% и более) повышается их экономичность и снижается выброс в атмосферу теплоты и вредных веществ, ухудшающих экологию окружающей среды,Включением управляемой муфт в условиях работы трансформатора в режиме холостого хода и плавным регулированием 2 вращающего момента на центральном колесе 5 снижается динамическая нагружен- ность на звеньях трансформатора.Такое выполнение гидроинерционного трансформатора позволяет за счет принуди тельного регулирования дисбалансов неуравновешенных сателлитов повысить экономичность трансформатора, а за счет снижения динамической нагруженности звеньев повысить его долговечность. 3Формула и зоб рете ни яГидроинерционный трансформатор вращающего момента, содержащий корпус, входной и выходной валы, два планетарных механизма с общим для них водилом, кине матически связанным с выходным валом, каждый из которых включает также центральное колесо, у первого планетарного механизма кинематически связанное с выходным валом, у второго - с корпусом, 4 промежуточные сателлиты, взаимодействующие с ними неуравновешенные сателлиты с жидкими грузами, установленные на водиле соосно парами разных планетарных механизмов с коаксиально установленными по числу сателлитов наружным и внутренним барабанами соответственно с внутренними 5 лопастями в первом планетарном механизме и наружными лопастями во втором планетарном механизме для взаимодействия с жидкими груЗами, закрепленные на водиле цилиндрические гильзы, имеющие каждые 10 два перепускных окна, предназначенныедля сообщения между барабанами и расположенные диаметрально противоположно на линии центров водила и неуравновешенного сателлита, маховик, зубчатый меха низм с паразитным колесом, зубчатые парыи шесть управляемых муфт, из которых первыми тремя водило с помощью зубчатых пар связано соответственно с входным валом, маховиком и выходным валом, последние 20 два звена с помощью четвертой и пятоймуфт и зубчатых пар связаны также с центральным колесом первого планетарного механизма, которое кинематической цепью, включающей зубчатый механизм с паразит ным колесом, шестую муфту и зубчатую пару, связанос выходным валом, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности и его, долговечности путем принудительного регулирования дисбалан- О сов неуравновешенных сателлитов, в немкаждая цилиндрическая гильза установлена на водиле с возможностью осевых перемещений, перепускное окно гильзы, расположенное ближе к центру трансформатора, 5 выполнено щелеобразным в окружном направлении, а трансформатор снабжен цилиндрическими кольцами, охватывающими лопасти любого из барабанов и предназна. ченными для дросселирования щелеобрэз ного окна, э также втулкой, установленнойна водиле с возможностью осевых перемещений, и коленчатыми рычагами, каждый из которых связывает соответствующую гильзу с упомянутой втулкой, связанной также по средством рычажного механизма с педальюуправления, подпружиненной в сторону закрытия цилиндрическими кольцами щелеобразного окна гильзы.1786301 Составитель И,Данильченкоехред М.Моргентал . Корректор Л,Ливри дактор Заказ 239 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035. Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5 о-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 изводстве