Устройство изменения скорости вращения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0 1786 5)5 Х 16 Н 3/42, 37/06 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР м ИСАНИЕ ИЗОБРЕТАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ устройства преобразования и изменения скорости вращения валов. Цель изобретения - увеличение нагрузочной способности и долговечности,-которая достигается тем,2361580,кл. Г 16 НЗ/02, что в зубчатой лобовой передаче с двумядисками, имеющими параллельные зубья,09044, кл, Р 16 Н 29/08, . причем зубья выполнены с обеих сторондисков, но на половине их площади, уста- ФРГ М 2609820, кл. Р 16 Н 3/44, новлены шестерни (четыре и более), оси которых связаны между собой через6 Н 37/06, преобразующие механизмы, что позволяетполучать требуемый закон вращения выходЯ СКОРО- .ного звена. Приведены варианты выполнения предлагаемого механизма. 3 э.п. ф-лы,инострое ил.в качестве(54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕНЕНИСТИ ВРАЩЕНИЯ(57) Изобретение относится к машнию и может быть использовано ВИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве устройства преобразования и изменения скорости вращения валов.Известны зубчатые модификации фрикционных и импульсных устройств варьирования скорости вращения, Однако любое распределение зубчатых элементов зацепления на поверхностях тел фрикционного устройства приводит к ударным взаимодействиям и неполнозубому зацеплению, что лимитирует нагрузочную способ ость и долговечность устройства (1),Импульсные устройства (2 л 3) хотя и проявляют при этом лучшие свойства, остаются, в принципе, еще ограниченными в данных отношениях, 1 ак как сохраняется разнонаправленной в полуперисдах скорость преобразованного вращения.Известно также устройство, в котором используют диск с перпендикулярными к диаметру зубьями как ведущее ззено и взаимодействующее с ним ведомое зубчатое колесо, связанное с регулирующим устройством и подвижное под его действием вдоль -д радиуса диска. Колесо установлено с воэ- , можностью вращения и относительно оси ф второго порядка, перпендикулярной к диску 0 в точке сопряжения. Это приводит к гармоническому вращенйю колеса относительноааееЪ главной оси, которое снимается с помощью механизмов эпициклических колес. Гармоническое вращение от двух таких узлов (диск-колесо) суммируют в преобразующем механизме на базе трехзвенного дифференциала и механизмов свободного хода (МСХ) и передают на выходной вал в виде равномерного регулируемого вращения 4).Основным узлом, лимитирующим мощность и долговечность, является узел МСХ. Но так как он является незаменимым узлом для выпрямления разнонаправленного вращения, можно сделать вывод, что исключение МСХ возможно только в случае5 10 20 30 40 55 изменения узла генерирования и преобразования вращательного движения.Целью изобретения является принципиальное увеличение нагрузочной способности и долговечности,Для достижения цели в устройстве, содержащем в качестве элементарного генератора гармонических вращений диск спараллельными зубьями.и взаимодействующее с ним зубчатое колесо(оно вращается с .варьируемой амплитудой в зависимости отего смещения радиально диску под действием регулирующего устройства), зубья дискаурезаны на половину, так что граница срезаперпендикулярна к линиям. зубьев, а в момент выхода иэ зацепления первого колесав диаметрально противоположной точке диска устанавливают второе аналогичное колесо и кинематической связью связывают спервым колесом, Первое колесо теперь вращается над пустым сектором, однако в томже направлении, что и в первом полупериоде. благодаря взаимосвязи с вторым колесом, которое в это время проходит через.зубчатый. сектор, Однонаправленное варьируемое периодическое вращение от кинематической связи передается на выходной валустройства или к суммирующему преобразующему механизму на базе дифференциала, куда подается и второе аналогичноевращение с разницей по фазе в 90 О, от аналогичного узла диск-колесо. При этом паразубчатых колес второго узла может взаимодействовать с отдельным диском или с диском первого узла, Для этого еераспределяют ортогонально относительнопервой пары или на второй стороне диска,где имеется аналогичный зубчатый сектор.В силу конструктивных преобразований возможны следующие отличающиесяустройства. В паре диск-колесо возможно"дублирование не колеса, а диска, В этомслучае второй диск зацепляется с колесом.вдиаметрально противоположной точке колеса, Зубчатые сектора дисков смещены относительно друг друга на 180 так, что когдаодин выходит из зацепления с колесом, дру.,гой входит в диаметрально противоположной точке колеса, которое получаетвращательное движение далее в ту же сторону, С целью получения равномерного вращения используют еще один такой же узелили, что более выгодно, размещают ортогонально между одной парой дисков два зубчатых колеса, которые вращаются сразницей по фазе в 90 и соединены с выходным валом через суммирующий механизм.Вращение колеса относительно дополнительной степени свободы линейно зависит от вращения дисков так, что их можно связать синхронизирующей цепочкой. В целях правильной работы регулирующего устройства оно также должно быть связано с ведущим телом для синхронизации переключения под нагрузкой и имеет известные технические решения.Элементарное устройство преобразования схематически дано на фиг.1,2,3; на фиг.4 и 5 в таких же проекциях дано детальное устройство реализации способа с выходным равномерным варьируемым вращением; на фиг.6 иллюстрируется момент переключения потоков крутящего мо 15 мента, который определяет и дискретность передаточного числа; на фиг.7-15 даны упрощенноо всевозможные варианты устройств с выходным равномерным вращением на базе комбинации из элементарных генераторов-преобразователей с использованием в том числе общих рабочих тел и зубчатого зацепления по обе стороны дисков; на фиг.16 иллюстрируется предлагаемый вариант выполнения зубьев на диске 25 Устройство изменения скорости вращения (фиг.1,2,3) содержит входной вал 1, диск 2 с сектором 3 параллельных зубьев, взаимосвязанные зубчатые колеса 4, взаимодействующие в полупериодах с диском 2 в диаметрально противоположных точках и связанные с выходным валом 5 через колеса 7, 8 эпициклического преобразующего механизма и .вал 9, зубчатые колеса 10; радиально подвижные вдоль вала 5; подшипники 11, 12, направляющие 13, связанные с корпусом, червяк 14, образующий с внешней. обоймой подшипника 14 червячную пару,шаговый двигатель 15, электронный блок 16, систему датчиков б и 17. Внутренняя обойма подшипника 11 держит игольчатый подшипник 12 вала 9 и кинематически связана (для синхронизации вращения колеса 4 относительно оси второго порядка) с входным валом (в целях наглядности на фигурах 45 связь недана).Работает устройство следующим образом.Вращение вала 1 и диска 2 передаетсяс гармоническим характером колесу 4, Да лее периодическое вращение через эпициклы 7, 8 и колесо 10 поступает на выходной вал 5 и синхронизирует вращение второго колеса 4. Когда первое колесо 4 приходит к концу сектора 3, оно уменьшает свою скорость до нуля, а второе колесо 4 входит в зацепление, Полупериод вращения второго колеса 4 приходится валу 5 в том же направлении, что и от первого колеса 4, Анализируя скорость вращения, исходя иэ значения амплитуды или частоты электромагнитных импульсов от датчиков 6 и 17, электронный блок 16 подает сигнал к шаговому двигате-. лю 15. Последний через червячную пару смещает радиально систему колесо - эпициклы - колесо, Происходит изменение пе редаточного числа с минимальным шагом в 1/2 шага зубчатого колеса,Устройство с равномерным выходным вращением (фиг.4,5) содержит входной 1 и выходной 2 валы, взаимосвязанные диски 3 10 и 4 с участками параллельных зубьев, смещенных на 180.", зубчатые колеса 5 и 6, которые взаимодействуют с дисками в точках, радиусы которых перпендикулярны, механизмы эпициклических колес 7-8 и 9-10, связывающие колеса 5 и 6 с промежуточными выходными валами 11 и 12 через колеса 13 и 14, колеса 15 и 16, связывающие валы 11 и 12 со звеньями 17 и 18 дифференциала,20 третье звено 19 дифференциала связано с. выходным валом 2. Регулирующее устройство (не показано) связано с колесами 5 и 6 через валы 20, 21 и колеса 22, 23, взаимо.- действующие с валами 24, 25 (колес 5, 6) через колеса 26 и 27. Валы 20 и 21 установлены с возможностью продольного смещения под действием регулирующего устройства и центрального вращения как конечный узел сийхронизирующей кинематической связи между колесами 5, 6 и дисками 3, 4, призванной снимать торцовые нагрузки на зубьях колес 5, 6 (связь не дана).Работает вариатор следующим образом, Крутящий момент входного вала 1 раэ 30,целен по двум потокам через диски 3 и 4. Так как зубчатый сектор одного диска находится против беззубчатого сектора другого, далее крутящий момент передается колесам 5 и 6 поочередно, так что они вращаются пециалу, в котором оно суммируется и посту.пает на выходной вал, который вращается с передаточным числом в зависимости от рабочих диаметров зацепления колес 5 и 6 с дисками,Устройство по фиг,4, 5 содержит две 50 пары зубчатых колес, которые вращаются с разницей по фазе в 90, для чего они расположены ортогонэльно, как это дано на фиг.4, или нэ другом торце диска, на котором имеются аналогичные зубья. Взаимосвязь колес, образующих пару, аналогичнаописанной в примере конкретного выполне-ния по фиг.1, а характер вращения в них (вданный момент времени) дан в соответствующих графических данных на фигурах. Тариадически и однонаправленно в полупери одах, но с разницей по фазе в 90 (из-за ортогонального расположения колес), Далее через указанные выше кинематические цепочки вращение поступает к дифференким образом, суммируя эти вращения в дифференциале, мы получим выходное вращение с более равномерным характером и варьируемым значением передаточногочисла. Данные устройства имеют преимущества перед предыдущим, так как упрощает-, ся конструкция преобразующегомеханизма.В целях неразрывной передачи крутящего момента зубчатый сектор диска выполнен,шире. половины диска на величинуменее 1/2 ширины зубчатых колес, как этовидно на фигурах. Кроме того, начала зубчатых секторов могут быть выполнены в видесмежно расположенных вра.,ающихся втулок в целях перевода трения скольжения, (характерное для всех аналогов) в трениескольжения.Таким образом, даннь 1 е принципиальные устройства позволяют создать устройства для варьирования скорости только на базе полнозубого зацепления, без наличия ударных взаимодействий, фрикционных или заклинивающих механизмов типа МСХ, как в аналогах, Это повышает нагрузочную способность устройств до уровня коробок передач. Передаточное число устройств принимает значения, невозможные для коробок передач, и приближает их конструктивно и функционально максимально к бесступенчатому регулированию. К тому же ведет возможность переключения переда. точного числа под нагрузкой без использования муфт сцепления. Таким образом, предлагаемые устройства включают в себя лучшие свойства коробок передач и вариаторов воедино, что немаловажно в машиностроении.Формула изобретения1, Устройство изменения скорости вращения, содержащее корпус, входной, выходной и первый промежуточнь 1 й валы, преобразующий механизм, рабочие тела, выполненные в виде диска с параллельными зубьями и первого зубчатого колеса, установленного на промежуточном валу в плоскости параллельной диску с возможностью поворота в этой плоскости, а промежуточный вал связан с выходным валом через "преобразующий механизм, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения нагрузочной способности идолговечности, оно снабжено вторым промежуточным валом, вторым зубчатым колесом, установленным на нем, рабочее тело выполнено в виде первого полудиска с параллельными зубьями, второй промежуточный вал расположен в плоскости параллельной полудиску с возможностью поворота в этой плоскости и кинематически связан через промежуточныймеханизм с выходным валом, а зубчатые колеса расположены симметрично оси вращения полудиска.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено третьим и четвертым зубчатыми колесами, установленными на третьем и четвертом промежуточных валах, первый полудиск снабжен зубьями на другом торце для зацепления с третьим и четвертым зубчатыми колесами, зсе промежуточные валы связаны через преобразующий механизм с выходным валом, а все зубчатые колеса расположены;имметрично- оси вращения полудиска. 3, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено вторым полудиском, установленным на входном валу и развернутым относительно первого полудиска5 на 180, зубчатое колесо установлено междуполудисками для попеременного зацепления с ними,4, Устройство по п.п. 1,2,3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью полученя равно 10 мерного вращения, с полудиском зацеплены несколько зубчатых колес,расположенных симметрично оси вращенияполудиска, и связанных между собой преобразующим механизмом".178 б 318 Составитель Ю.ПыргаруТехред М.Моргентал Корректор Л.Ливрин р Т.Юрчиков еда венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин Произво каз 239 Тираж 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретен 113035, Москва, Ж, РаушскаПодписноем и открытиям при ГКНТ ССаб., 4/5