Автоматичний зубчастий варіатор

Реферат: Заявлений автоматичний зубчатий варіатор, що включає вхідний і вихідний вали системи планетарної передачі моменту обертання, містить додаткові системи планетарних передач, з яких дві замкнуті шестірнею з внутрішнім зачепленням, та три планетарні системи, які взаємодіють одна з іншою, перша і друга з яких взаємодіють за допомогою двовінцевої корони. UA 101059 C2 (12) UA 101059 C2 UA 101059 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до машинобудування і може бути використаний в інших галузях промисловості для привода машин і механізмів як автоматичний зубчастий варіатор з безступінчастою зміною передатного відношення без виводу шестірень із зачеплення без пристроїв керування. Аналогів не має. Відомі передачі планетарні, диференціальні, хвильові та інші не змінюють передатне відношення автоматично без пристроїв керування, без виводу шестірень із зачеплення (В.Н. Кудрявцев "Планетарные передачи. Справочник" М.: Машиностроение, 1977; Ю.Н. Кирдяшев "Многотопочные передачи диференциального типа" Л.: Машиностроение, 1981; А. Крайнев "Механика машин. Фундаментальний словарь". М.: Машиностроение, 2000). Задача, що вирішується винаходом - автоматичний зубчастий варіатор, що змінює передатне відношення без виводу шестірень із зачеплення і без пристроїв керування при зміні навантаження на рушійному і/або веденому валу. Завдання вирішується тим, що автоматичний зубчастий варіатор, з не менш ніж двома ступенями планетарних механізмів, має кінематичні схеми з трьома ступенями свободи або більше, двома або більше потоками передачі потужності і здатністю початкової зупинки або близького до зупинки положення хоча б одної ланки, при рухливості інших ланок. Така початкова зупинка ланки виконується за рахунок сил, що діють на неї з різних сторін від різних потоків потужності, початково рівних або близьких за значенням, але протилежних за напрямком, що залежать від навантаження і вибору діаметрів шестірень і міжосьових відстаней. При цьому потужність передається по іншому кінематичному ланцюгу з рухливими ланками. Передатне відношення змінюється при зміні навантаження на рушійних і/або ведених ланках від зміни рівності таких протилежно спрямованих сил і, як наслідок, рухливістю зупиненої ланки, наближаючи відносні і окружні швидкості ланок аж до повного збігу і навпаки без виводу шестірень із зачеплення автоматично. Така початкова зупинка ланки або близьке до неї положення заміняє собою зупинені кріпленням, пристроями керування або іншими способами ланки відомих планетарних, диференціальних, хвильових та інших механізмів. Рухливість ланки від зміни співвідношення сил визначає автоматичну зміну передатного відношення зміною окружних і відносних швидкостей ланок. Початкова рівність сил залежить: - від певних діаметрів шестірень і міжосьових відстаней; - від конструкційного виконання кінематичних схем; - від розподілу потоків передачі потужності. Автоматичний зубчастий варіатор містить не менше двох ступенів планетарних механізмів, центральні шестірні, планетарні шестірні, які можуть бути двовінцевими, одне або більше водило або без водил. Автоматичний зубчастий варіатор має не менш ніж три ступені свободи, дозволяючи тим самим перерозподіляти навантаження, у тому числі при загальмованій веденій або іншій ланці, не менш ніж двома потоками передачі потужності і здатністю зупинки ланки, однієї або більше, при рухливості інших ланок, при цьому: - одне або більше центральне колесо може бути виконане гнучким; - підведення і відведення потужності може здійснюватися з будь-якої ланки; - центральна шестірня одна або більше може бути виконана з внутрішнім і/або із зовнішнім зачепленням; - сателіт першої і/або другого ступеня може бути виконаний двовінцевим (розділяючи і/або з'єднуючи потоки потужності, що передається); - водило першого ступеня може бути виконане спільно з центральною шестірнею другого ступеня або з водилом другого ступеня; - центральна шестірня першого ступеня може бути виконана спільно з водилом другого ступеня або з центральною шестірнею другого ступеня; - для особливих режимів роботи, до будь-якої ланки може бути приєднано один або більше орган керування; - передача потужності може здійснюватися в прямому і зворотному напрямку; - кінематичні схеми можуть бути виконані спільно у будь-якому порядку. Переваги автоматичного зубчастого варіатора: - здатність без виводу шестірень із зачеплення без розриву потоку потужності, без органів керування, безступінчасто перерозподіляти навантаження і змінювати передатне відношення між рушійною і веденою ланками плавно і дискретно від максимальної різниці до збігу і навпаки; 1 UA 101059 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - високий коефіцієнт корисної дії, що наближається до одиниці при зменшенні різниці числа обертів між рушійною і веденою ланками; - високий моторесурс; - низька матеріалоємність, трудомісткість і енергоємність виготовлення; - висока технологічність виготовлення, - високі техніко-експлуатаційні показники; - оптимальні умови роботи привода (двигунів) на різних режимах, що знижують витрати палива і кількість викидів вихлопних газів; - компактність конструкції та мала вага; - проста конструкція; - низька собівартість виготовлення. Представлені приклади кінематичних схем зубчастого варіатора на малюнках 1-40, кількість яких може бути збільшене, де: 1 - центральна шестірня першого ступеня; 2 - перший сателіт першого ступеня; 3 - другий сателіт першого ступеня, виконаний спільно із сателітом 2 першого ступеня; 4 - водило першого ступеня; 5 - зовнішня центральна шестірня першого ступеня; 6 - внутрішня центральна шестірня першого ступеня; 7 - зовнішня центральна шестірня другого ступеня; 8 - внутрішня центральна шестірня другого ступеня; 9 - водило другого ступеня; 10 - перший сателіт другого ступеня; 11 - другий сателіт другого ступеня; 12 - центральна шестірня другого ступеня; 13 - блок шестірень першого ступеня. Центральна шестірня 1 першого ступеня може бути рушійною, а центральна шестірня 12 другого ступеня може бути веденою і навпаки. Кінематичні схеми можуть бути виконані спільно з іншими кінематичними схемами сполученням будь-яких ланок. В автоматичному зубчастому варіаторі два і більше потоки передачі потужності, на прикладі Фіг. 1: 1-ий потік (зовнішній) проходить від центральної шестірні 1, перший сателіт першого ступеня 2, центральну шестірню 5 першого ступеня і центральну шестірню 7 другого ступеня, при цьому центральні шестірні 5 і 7 виконано спільно, сателіт 10 другого ступеня, веденій центральній шестірні 12; 2-ий потік (внутрішній) - проходить від центральної шестірні 1, перший сателіт 2 і виконаний спільно з ним другий сателіт 3 першого ступеня, другу центральну шестірню 6 першого ступеня, водило другого ступеня 9, сателіт другого ступеня 10 до центральної шестірні 12. Принцип дії Зупинка або близьке до зупинки положення будь-якої ланки виконується за рахунок балансу сил, що діють на неї з різних сторін від різних потоків потужності, рівних або близьких за значенням, але протилежних за напрямком. Наприклад, за Фіг. 1, на центральній шестірні 5 виконаній спільно з центральною шестірнею 7 сили від 1-го потоку (зовнішнього) передачі потужності, що діють на ланку 5, урівноважують сили від 2-го потоку (внутрішнього) передачі потужності, що діють на ланку 7, тому що у відповідності кінематичних зв'язків ланок, сили від дії потужності за потоками протилежні за напрямком, що й дає початкову рівновагу або близьке до неї положення виконаних спільно центральних шестірень 5 і 7. Таке урівноважування може бути і на інших ланках, наприклад водила 4 першого ступеня і центральної шестірні 7 другого ступеня фіг. 6, 8, 9 та інші. Досягаються значення таких рівноважних сил за рахунок добору геометричних характеристик ланок і міжосьових відстаней, що залежать у свою чергу від числа зубів і модулів зачеплення шестірень, з урахуванням потужності, що підводиться. Автоматична робота зубчастого варіатора забезпечується споконвічним виконанням співвідношення сил, що відповідають вираженню: -F71=F72=F9/2, (1) де: F71 - сила на центральній шестірні першого ступеня від першого (зовнішнього) потоку передачі потужності; F72 - сила на центральній шестірні другого ступеня від другого (внутрішнього) потоку передачі потужності, рівна половині значення сили F9/2 на водилі цього ж ступеня. 2 UA 101059 C2 5 10 15 При цьому, різноспрямованість сил, сили -F71 з боку першого потоку передачі потужності і сили F72 від другого потоку передачі потужності, врівноважує їх дію і створює умови попередньої зупинки ланки 7 або близького до неї положення, що практично припиняє передачу потужності по першому (зовнішньому) потоку, перерозподіляючи її по іншому, у цьому випадку другому (внутрішньому) потоку, виконуючи роботу. Виконання умов, виражених у формулі (1) опису, може бути забезпечено і на інших ланках автоматичного зубчастого варіатора. При зміні навантаження на рушійному і/або веденому валу відбувається зміна попереднього рівноважного стану, отже, потужність перерозподіляється між потоками, змушуючи змінювати положення ланок передачі і, тим самим, змінювати передатне відношення за рахунок різниці та збігу окружних і відносних швидкостей ланок від проміжних значень до повного збігу і навпаки, при цьому сили на ланках не рівні. -F71F72F9/2 (2). Тому, при зниженні навантаження, сили на ланках прагнуть повернутися в рівноважне положення, а при збільшенні навантаження порушується їх рівноважне положення, забезпечуючи тим самим автоматичну зміну передатного відношення без виводу шестірень із зачеплення у тому числі без органів керування і з ними. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Автоматичний зубчатий варіатор, що включає вхідний і вихідний вали системи планетарної передачі моменту обертання і містить додаткові системи планетарних передач, з яких дві замкнуті шестірнею з внутрішнім зачепленням, причому число зубців в кожній системі вибрано з розрахунку перевищення крутного моменту на шестірні з внутрішнім зачепленням над моментом на вхідній ланці, та три планетарні системи, які взаємодіють одна з іншою, перша і друга з яких взаємодіють за допомогою двовінцевої корони. 3 UA 101059 C2 4 UA 101059 C2 5 UA 101059 C2 6 UA 101059 C2 7 UA 101059 C2 8 UA 101059 C2 9 UA 101059 C2 10 UA 101059 C2 11 UA 101059 C2 12 UA 101059 C2 13 UA 101059 C2 14 UA 101059 C2 15 UA 101059 C2 16 UA 101059 C2 17 UA 101059 C2 18 UA 101059 C2 19 UA 101059 C2 20 UA 101059 C2 21 UA 101059 C2 22 UA 101059 C2 23 UA 101059 C2 24 UA 101059 C2 25 UA 101059 C2 26 UA 101059 C2 27 UA 101059 C2 28