Гідроінерційний трансформатор

1 Гідрошерційний трансформатор, який містить корпус, вхідний та вихідний вали, муфту вільного ходу, два планетарні механізми зі спільним водилом, зв'язаним з вхідним валом, кожний із яких також включає центральне колесо, кінематично зв'язане з вихідним валом у першому планетарному механізмі і за допомогою муфти вільного ходу з корпусом - у другому, зчеплені з центральним колесом проміжні сателіти і зчеплені з останніми неврівноважені сателіти, які установлені на водилі СПІВВІСНО парами різних планетарних механізмів та зв'язані з концентрично установленими ЗОВНІШНІМ та внутрішнім барабанами ВІДПОВІДНО з внутрішніми лопатками у першому планетарному механізмі та ЗОВНІШНІМИ лопатками у другому для взаємодії з рідкими вантажами та закріплені на водилі циліндричні гільзи, кожна із яких має два перепускних вікна, призначених для сполучення між порожнинами зовнішнього та внутрішнього барабанів, а радіуси неврівноважених сателітів вибрані рівними або більшими від радіусів ВІДПОВІДНИХ центральних коліс, який відрізняється тим, що він обладнаний акумулятором кінетичної енергії у вигляді махови Винахід відноситься до машинобудування і може бути використаний в якості трансформатора обертального моменту у приводах машин, володіючих великою масою робочих органів, переважно у приводах швидкісних наземних транспортних засобів Найбільш близьким до винайденого за технічною суттю є гідрошерційний трансформатор, що містить корпус, вхідний та вихідний вали, муфту вільного ходу (МВХ), два планетарні механізми зі спільним водилом, зв'язаним з вхідним валом, кожен із яких включає також центральне колесо, кінематично зв'язане з вихідним валом у першому планетарному механізмі і за допомогою МВХ з корпусом - у другому, зчеплені з центральним ко ка, зубчатими парами, проміжним порожнистим валом, зубчатим механізмом з проміжним колесом, додатковою муфтою вільного ходу та чотирма керованими муфтами, причому маховик за допомогою першої і другої керованих муфт та ВІДПОВІДНИХ зубчатих пар зв'язаний ВІДПОВІДНО З водилом та центральним колесом першого планетарного механізму, останнє за допомогою або третьої керованої муфти, відповідної зубчатої пари, проміжного порожнистого вала і зубчатого механізму з проміжним колесом, або четвертої керованої муфти прямо зв'язане з вихідним валом, який у свою чергу односторонньо зв'язаний у зворотному напрямку з водилом за допомогою додаткової муфти вільного ходу та ВІДПОВІДНИХ зубчатих пар 2 Гідрошерційний трансформатор за п 1, який відрізняється тим, що в ньому загальне передаточне число зубчатих пар ланцюга, котрий односторонньо зв'язує вихідний вал з водилом, вибране рівним або більшим одиниці 3 Гідрошерційний трансформатор за п 1, який відрізняється тим, що в ньому одна із зубчатих пар приводу маховика виконана у вигляді конічної зубчатої пари 4 Гідрошерційний трансформатор за п 1, який відрізняється тим, що він обладнаний тахометром, кінематично зв'язаним з маховиком і призначеним для здійснювання контролю за його обертами лесом проміжні сателіти та зчеплені з останніми неврівноважені сателіти, які встановлені на водилі СПІВВІСНО парами різних планетарних механізмів та зв'язані з концентрично встановленими ЗОВНІШНІМ І внутрішнім барабанами ВІДПОВІДНО З внутрішніми лопатками у першому планетарному механізмі та ЗОВНІШНІМИ лопатками у другому планетарномумеханізмі для взаємодії з рідкими вантажами і закріплені на водилі циліндричні гільзи, кожна із яких має двоє перепускних вікон, призначених для сполучення між порожнинами зовнішнього та внутрішнього барабанів, а радіуси неврівноважених сателітів вибрані рівними або більшими від радіусів ВІДПОВІДНИХ центральних коліс (А с СРСР №1441126, кл F16H33/14 1987) 1 ю 57997 У відомому трансформаторі гальмування вихідного валу здійснюється за допомогою приводного двигуна або робочого гальма машини, в яких кінетична енергія робочих органів машини перетворюється у теплову енергію з виділенням шкідливих речовин, які передаються в атмосферу, погіршуючи екологію навколишнього середовища В основу винаходу покладене завдання удосконалення трансформатора шляхом конструкційних перетворень, що забезпечують акумулювання кінетичної енергії при гальмуванні вихідного валу та повторне и використання у приводі машини Поставлене завдання вирішується тим, що запропонований трансформатор обладнаний акумулятором кінетичної енергії у вигляді маховика, зубчатими парами, проміжним порожнистим валом, зубчатим механізмом з проміжним колесом, додатковою муфтою вільного ходу та чотирма керованими муфтами, при цьому маховик за допомогою першої і другої керованих муфт та ВІДПОВІДНИХ зубчатих пар зв'язаний ВІДПОВІДНО З водилом та центральним колесом першого планетарного механізму, останнє за допомогою третьої керованої муфти, відповідної зубчатої пари, проміжного порожнистого валу і зубчатого механізму з проміжним колесом або за допомогою четвертої керованої муфти прямо зв'язане з вихідним валом, який у свою чергу одностороннє у зворотному напрямку зв'язаний з водилом за допомогою додаткової муфти вільного ходу та ВІДПОВІДНИХ зубчатих пар Згідно винаходу загальне передаточне число зубчатих пар ланцюга, який зв'язує вихідний вал з водилом, вибране рівним або більше одиниці Згідно винаходу одна із зубчатих пар маховика у трансформаторі виконана у вигляді конічної зубчатої пари Згідно винаходу трансформатор обладнаний тахометром, кінематично зв'язаним з маховиком і призначеним для здійснювання контролю за його обертами Застосування в пдроінерційному трансформаторі маховика та засобів для нових кінематичних зв'язків МІЖ ЙОГО ланками дозволяє використовувати у приводі машини кінетичну енергію маховика, яка акумулюється на ньому у період гальмування робочих органів машини, внаслідок чого значно підвищується економічність машини, робота якої супроводжується частими зупинками та пусками, та суттєво покращується екологія навколишнього середовища за рахунок зменшення викиду в атмосферу тепла та шкідливих речовин Суть запропонованого технічного рішення і принцип його роботи пояснюється кресленням На фіг 1 схематично зображений трансформатор, на фіг 2 і 3 показаний перетин А-А фіг 1 та розташування вантажів у барабанах ВІДПОВІДНО на режимах трансформації моменту і динамічної муфти Гідрошерційний трансформатор містить корпус 1, вхідний 2 та вихідний 3 вали, МВХ 4, два планетарні механізми зі спільним для них водилом 5, зв'язаним з вхідним валом 2 Планетарні механізми включають ВІДПОВІДНО центральні колеса 6, 7, зчеплені з ними проміжні сателіти 8, 9 та взаємодіючі з останніми неврівноважені сателіти 10, 11 з рідкими вантажами 12 Центральне колесо 6 першого планетарного механізму кінематично зв'язане з вихідним валом 3, а центральне колесо 7 другого планетарного механізму за допомогою МВХ 4 зв'язане з корпусом 1 Неврівноважені сателіти встановлені на водилі СПІВВІСНО парами, які належать в кожній парі різним планетарним механізмам Передаточне число між неврівноваженим сателітом та центральним колесом у кожному планетарному механізмі вибране рівним або меншим одиниці Вантажна ланка кожної пари неврівноважених сателітів 10, 11 виконана у вигляді заповненої рідким вантажем герметичної камери, яка утворена концентрично встановленими і зв'язаними з ВІДПОВІДНИМИ сателітами ЗОВНІШНІМ 13 та внутрішнім 14 барабанами ВІДПОВІДНО з внутрішніми лопатками у першому планетарному механізмі та ЗОВНІШНІМИ лопатками у другому, призначеними для взаємодії з рідкими вантажами Лопатки різних барабанів 13, 14 розділені одні від інших закріпленою на водилі 5 циліндричною гільзою 15, котра має двоє перепускних вікон 16, 17, призначених для сполучення між порожнинами зовнішнього 13 та внутрішнього 14 барабанів і розташованих діаметрально протилежно у площині, яка проходить через вісь гільзи під невеликим кутом до площини, що проходить через осі гільзи та водила по ходу обертання барабанів відносно гільзи На неробочих ділянках поверхні кожної гільзи 15 навколо осі виконані широкі канали 18 і 19 між перепускними вікнами 16 і 17 Трансформатор обладнаний маховиком 20, зубчатими парами, складеними колесами 21-30, проміжним порожнистим валом 31, зубчатим механізмом, складеним колесами 32-34, додатковою муфтою 35 вільного ходу та чотирма керованими муфтами 36-39 При цьому маховик 20 за допомогою керованої муфти 36 і зубчатих коліс 21-24 зв'язаний з водилом 5, а за допомогою керованої муфти 37 і зубчатих коліс 23-26 зв'язаний з центральним колесом 6 першого планетарного механізму Кінематичний зв'язок центрального колеса 6 з вихідним валом 3 може бути виконаний або за допомогою керованої муфти 38, зубчатої пари 27, 28, проміжного валу 31 та зубчатого механізму, складеного колесами 32-34, або за допомогою керованої муфти 39 прямо на вихідний вал Останній одностороннє у зворотному напрямку також зв'язаний з водилом 5 за допомогою додаткової МВХ 35 та зубчатих коліс ЗО, 29, 22, 21, спільне передаточне число яких вибране рівним або більшим одиниці Трансформатор також обладнаний тахометром 40 кінематично зв'язаним з маховиком 20 для здійснювання контролю за його обертами Трансформатор працює таким чином При підвищенні обертів вхідного валу 2 з водилом 5 і наявності опору на вихідному валу 3, а також при включеній керованої муфти 39 проміжні сателіти 8, 9, обкочуючи ВІДПОВІДНО центральні колеса 6 і 7, приводять до планетарного руху неврівноважені сателіти 10 з ЗОВНІШНІМИ барабанами 13 і неврівноважені сателіти 11 з внутрішніми барабанами 14, а рідкі вантажі 12 переміщуються по 57997 колу лопатками ЗОВНІШНІХ барабанів 13 ближче до центру трансформатора, а лопатками внутрішніх барабанів 14 - до його периферії, кожного разу перетікаючи під дією відцентрових сил через перепускні вікна 16, 17 із лопаток одних барабанів до лопаток інших при проході ними верхніх та нижніх положень, а повітря, витиснуте із заповнюючих вантажем міжлопаточних порожнин барабанів, буде переміщатися, не перетинаючи потоків вантажів, у звільнені від вантажів міжлопаточні порожнини тих же барабанів із нижнього 17 у верхнє 16 перепускне вікно і у зворотному напрямку ВІДПОВІДНО по каналам 18 та 19 гільзи При цьому вантажі 12, які знаходяться на лопатках ЗОВНІШНІХ барабанів 13 (фіг 2), створюють дебаланси на сателітах 10, якими на центральному колесі 6 формується позитивний обертальний момент, котрий за допомогою муфти 39 приводить до руху вихідний вал 3, а вантажі, що знаходяться на лопатках внутрішніх барабанів 14, створюють дебаланси на сателітах 11, якими формується на центральному колесі 7 негативний реактивний момент, котрий за допомогою МВХ 4 сприймається корпусом 1, причому коефіцієнт трансформації моменту на столовому режимі трансформатора може бути рівним 6 і більше одиницям Після розгону вихідного валу 3, коли трансформатор переходить працювати на режим динамічної муфти і циркуляція вантажів між барабанами припиняється, а вантажі у внутрішніх барабанах 14 (фіг 3) знаходяться у верхньому положенні, тоді центральне колесо 7 за допомогою МВХ 4 відключається від корпусу, зупиняючи перелопачення та розігрів вантажів на режимі муфти У період переходу трансформатора із режиму муфти на режим трансформації моменту швидкому заклинюванню МВХ 4 сприяє обумовлене розташування перепускних вікон 16 і 17 гільзи Для реверсування вихідного валу 3 спочатку його зупиняють, керовану муфту 39 виключають, а муфту 38 включають і потім підвищують оберти вхідного валу 2 При цьому обертальний момент центрального колеса 6 буде передаватися на вихідний вал 3 через муфту 38, зубчаті колеса 27, 28, проміжний вал 31, та зубчаті колеса 32-34 Завдяки наявності у цьому ланцюгу зубчатого механізму з проміжним колесом 33 вихідний вал буде здобувати рух у протилежний бік відносно вхідного валу Для гальмування вихідного валу 3 за допомогою маховика 20 одночасно виключають муфту 39, яка роз'єднує центральне колесо від вихідного валу 3, та включають муфту 37, яка установлює механічний зв'язок між центральним колесом 6 і маховиком 20, а приводний двигун (не показаний) переводять на режим холостого ходу шляхом визначеного зменшення подачі палива педаллю При цьому вихідний вал 3, намагаючись випередити водило 5, заклинює додаткову МВХ 35 і передає обертальний момент, створений шерційністю робочих органів (не показані) машини, на маховик 20 через додаткову МВХ 35, зубчаті колеса 29, ЗО, 21, 22, водило 5, пдрошерційний ланцюг, центральне колесо 6, муфту 37 та зубчаті колеса 23-26 В результаті маховик під дією обертального моменту збільшує оберти, акумулюючи кінетичну енергію та гальмуючи вихідний вал Після помітного зменшення обертів вихідного валу і припинення його сповільнювання муфту 37 виключають і, якщо потрібна зупинка вихідного валу, подальше його гальмування здійснюють за допомогою робочого гальма машини (не показане) Коли при гальмуванні вихідного валу в умовах руху транспортного засобу на довгих і крутих схилах доріг оберти маховика, які спостерігаються завдяки тахометру 40, намагаються перевищити максимальні розрахункові оберти, тоді приводний двигун переводять із режиму холостого ходу на режим гальма шляхом перекриття впускної або випускної труби двигуна в залежності від його типу, забезпечуючи подальше гальмування вихідного валу, а муфту 37 виключають, припиняючи розгін маховика При цьому гальмовий момент від вхідного валу 2 передається на вихідний вал З через водило 5, зубчаті колеса 21, 22 і 29, ЗО та додаткову МВХ 35 Для розгону вихідного валу 3 при пуску машини з використанням кінетичної енергії, раніш акумульованої маховиком 20, спочатку за допомогою двигуна плавно підвищують оберти вхідного валу 2 для зрівняння обертів півмуфт керованої муфти 36, а потім включають останню для використання енергії маховика 20 разом з енергією двигуна При цьому обертальний момент маховика, володіючого великими обертами (40-50тис хв 1 ), передається через зубчаті колеса 23, 24, муфту 36 і зубчаті колеса 21, 22 на водило 5, на якому він підсумовується з обертальним моментом двигуна і передається через пдроінерційний ланцюг та муфту 39 на вихідний вал З У міру витрачання маховиком визначеного запасу кінетичної енергії, коли зростання обертів вихідного валу 3 сповільнюється, тоді муфту 36 виключають, продовжуючи роботу машини лише за допомогою двигуна Використання кінетичної енергії, акумульованої маховиком 20 в умовах гальмування транспортного засобу на схилах доріг, може здійснюватися безпосередньо у після гальмовий період, наприклад для подолання підйому дороги Використання у приводі машини кінетичної енергії, яка акумулюється на маховику при гальмуванні вихідного валу, дозволяє значно підвищити економічність машини (на 40-50%), робота якої супроводжується частими зупинками і пусками та суттєво поліпшити екологію навколишнього середовища за рахунок зменшення викиду в атмосферу тепла та шкідливих речовин Завдяки здійснюванню зрівняння обертів півмуфт керованої муфти 36 у період її включання попереджуються зростання динамічних навантажень на ланках трансформатора Завдяки спільному використанню енергії маховика і двигуна значно покращується характеристика вихідного моменту трансформатора та пришвидшується розгін машини Таке виконання пдроінерційного трансформатора дозволяє підвищити економічність машини та поліпшити екологію навколишнього середовища за рахунок застосування маховика та засобів для нових кінематичних зв'язків між його ланками 57997 Нг.1 Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна