Гідроінерційний трансформатор

1. Гідроінерційний трансформатор, який містить корпус, вхідний та вихідний вали, муфту вільного ходу, два планетарні механізми зі спільним водилом, кінематично зв'язаним з вхідним валом, кожний із котрих включає також центральне колесо, кінематично зв'язане з вихідним валом у першому планетарному механізмі і за допомогою муфти вільного ходу з корпусом - у другому, зчіплені з центральним колесом проміжні сателіти і призначені для взаємодії з останнім неурівноважені сателіти з рідкими вантажами, установлені на водилі співвісно парами, які належать в кожній парі різним планетарним механізмам та зв'язані з коаксіально установленими по кількості сателітів зовнішнім і внутрішнім барабанами відповідно з внутрішніми лопатками у першому планетарному механізмі та зовнішніми лопатками у другому для взаємодії з рідкими вантажами, закріплені на водилі гільзи, котрі мають кожна двоє перепускних вікон, призначених для сполучення між порожнинами зовнішнього та внутрішнього барабанів, а радіуси неурівноважених сателітів вибрані рівними або більшими від радіусів відповідних центральних коліс, який відрізняється тим, що в ньому перепуск A (54) ГІДРОІНЕРЦІЙНИЙ ТРАНСФОРМАТОР 30103 У відомому гідроінерційному трансформаторі перепускні вікна гільзи розташовані діаметрально протилежно в площині, яка проходить через осі гільзи і водила, чим погіршені умови переходу трансформатора із режиму динамічної муфти у режим трансформації моменту, а у режимі трансформації моменту потоки повітря і рідких вантажів перетинаються в період їх зустрічного переходу через перепускні вікна із одного барабана в інший барабан, створюючи вихори, гальмуючі потоки рідких вантажів, внаслідок чого знижується надійність його роботи. У відомому трансформаторі вихідний вал не обертається у різні сторони і не може сприймати гальмуючий момент від вхідного валу, чим звужуються його функціональні можливості. В основу винаходу покладено завдання удосконалення гідроінерційного трансформатора шляхом виконання конструкційних перетворень, забезпечуючи х підвищення надійності трасформатора в роботі та розширення його функціональних можливостей. Поставлене завдання вирішується тим, що в гідроінерційному трансформаторі, утримуючому корпус, вхідний та ви хідний вали, муфту вільного ходу, два планетарні механізми зі спільним водилом, кінематично зв'язаним з вхідним валом, кожний із котрих включає також центральне колесо, кінематично зв'язане з вихідним валом у першому планетарному механізмі і за допомогою муфти вільного ходу з корпусом - упругому, зчіплені з центральним колесом проміжні сателіти і призначені для взаємодії з останніми неурівноважені сателіти з рідкими вантажами, установлені на водилі співвісно парами, які належать в кожній парі різним планетарним механізмам та зв'язані з коаксиально установленими по кількості сателітів зовнішнім і внутрішнім барабанами відповідно з внутрішніми лопатками у першому планетарному механізмі та зовнішніми лопатками у другому для взаємодії з рідкими вантажами, закріплені на водилі гільзи, котрі мають кожна двоє перепускних вікон, призначених для сполучення між порожнинами зовнішнього та внутрішнього барабанів, а радіуси неурівноважених сателітів вибрані рівними або більшими від радіусів відповідних центральних коліс, у запропонованому трансформаторі передбачені наступні конструкційні перетворення. У запропонованому гідротрансформаторі перепускні вікна кожної гільзи розташовані діаметрально протилежно в площині, яка проходить через вісь гільзи під невеликим кутом до площини, яка проходить через осі гільзи і водила, в сторону обертання барабанів відносно гільзи, а на внутрішній і зовнішній неробочих поверхнях кожної гільзи виконані навколо осі широкі канали, які забезпечують повітряний обмін між нижнім та верхнім перепускними вікнами гільзи. Згідно винаходу у запропонованому гідроінерційному трансформаторі кінематичний зв'язок центрального колеса першого планетарного механізму з вихідним валом виконаний за допомогою реверсивного механізму, що включає зубчату пару, проміжний вал, зубчатий механізм з проміжним колесом та двопозиційну муфту, при цьому ведуче колесо зубчатої пари з'єднане з центральним колесом, ведоме колесо закріплене на проміжному валі, на котрім також установлене ведуче колесо зубчатого механізму, ведоме колесо якого установлене з можливістю обертання на вихідному валі, а двопозиційна міфта зв'язує вихідний вал або з ведучим колесом зубчатої пари, або з ведомим колесом зубчатого механізму з проміжним колесом. Згідно винаходу запропонований трансформатор постачений додатковою муфтою вільного ходу, за допомогою якої виконаний обернений механічний зв'язок між вихідним та вхідним валами. Обумовленим розташуванням перепускних вікон кожної гільзи підвищується надійність утворення потрібних дебалансів внутрішніх барабанів, формуючих негативний обертаючий момент в період переходу трансформатора із режиму динамічної муфти у режим трансформації моменту. Виконанням широких каналів на неробочих частинах вн утрішньої і зовнішньої поверхні гільзи попереджується перетин потоків рідких вантажів потоками повітря в період зустрічного переходу їх із одного барабану в інший через перепускні вікна, чим підвищується надійність роботи трансформатора у режимі трансформації моменту. Застосуванням у трансформаторі реверсивного механізму та додаткової муфти вільного ходу розширені функіональні можливості трансформатора та галузь застосування його шляхом забезпечення різностороннього обертання вихідного валу і гальмування останнього зниженням обертів вхідного валу. Суть запропонованого технічного рішення і принцип його роботи пояснюється кресленням. На фіг. 1 схематично зображений гідроінерційний трансформатор; на фіг. 2 і 3 - перетин А-А на фіг. 1 і розташування вантажів відповідно у стоповому режимі та режимі дінамічної муфти ; фіг. 4 гідроінерційний трансфрматор з диференціальним механізмом. Гідроінерційний трансформатор утримує корпус 1 (фіг. 1, 2, 3), розташовані в ньому вхідний 2 та ви хідний 3 вали, муфту 4 вільного ходу, два планетарні механізми зі спільним для них водилом 5, кінематично зв'язаним з вхідним валом 2. Планетарні механізми включають відповідно центральні колеса 6 і 7, зчіплені з ними проміжні сателіти 8 і 9, взаємодіючі з останніми неурівноважені сателіти 10 і 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 муфти 4 вільного ходу зв'язане з корпусом 1. Неурівноважені сателіти 10 і 11 установлені на водилі 5 співввсно парами, які належать в кожній парі різним планетарним механізмам. Радіуси неурівноважених сателітів 10 і 11 вибрані рівними або більшими радіусів відповідних центральних коліс 6 і 7. Вантажна ланка кожної пари неурівноважених сателітів 10 і 11 виконана у виді заповненої рідким вантажем 12 герметичної камери, котра утворена коаксиально установленими 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 12. Лопатки різних барабанів 13 і 14 розділені одні від одних закріпленою на водилі 5 циліндричною гільзою 15, котра має двоє 2 30103 перепускних вікон 16 і 17, призначених для сполучення між порожнинами зовнішнього 13 та внутрішнього 14 барабанів. В запропонованому гідроінерційному трансформаторі перепускні вікна 16 і 17 кожної гільзи 15 розташовані діаметрально протилежно в площині, яка проходить через вісь гільзи під невеликим кутом a до площини, яка проходить через осі гільзи та водила по ходу обертання барабанів відносно гільзи. На внутрішній і зовнішній частині неробочої поверхні кожної гільзи 15 виконані навколо осі відповідно широкі канали 18 та 19, котрі забезпечують обмін повітрям між перепускними вікнами 16 і 17 гільзи. Кінематичний зв'язок центрального колеса 6 першого планетарного механізму з вихідним валом 3 виконаний за допомогою реверсивного механізму, що включає зубчату пару, складену колесами 20 і 21, проміжний вал 22, зубчатий механізм з проміжним колесом, складений колесами 23, 24, 25, та двопозиційну муфту 26. Ведуче колесо 20 зубчатої пари з'єднане з центральним колесом 6, а ведоме колесо 21 закріплене на проміжному валі 22. Ведуче колесо 23 зубчатого механізму закріплене на проміжньому валі 22, а ведоме колесо 25 установлене з можливістю обертання на вихідному валі 3. Двопозиційна муфта 26 зв'язує відхідний вал 3 в одній позиції з ведучим колесом 20 зубчатої пари, а в іншій з ведомим коленом 25 зубчатого механізму. Трансформатор постачений додатковою муфтою 27 вільного ходу, за допомогою якої виконаний обернений механічний зв'язок між вихідним валом 3 та вхідним валом 2 шляхом зблокування інерційного ланцюга. У описаному гідроінерційному трансформаторі кінематичний зв'язок між спільним водилом 5 та вхідним валом 2 може бути виконаний за допомогою диференціального механізму (фіг. 4), який включає з'єднане з вхідним валом 2 водило 28, сателіти 29 та двоє центральних коліс 30 і 31, перше із котрих з'єднане з центральним колесом 6 першого планетарного механізму; а друге - зі спільним водилом 5 планетарних механізмів. Гідроінерційний трансформатор працює таким чином. При обертанні входного валу 2 з водилом 5 і наявності моменту опору на ви хідному валі 3, а також при включеній в одну із робочих позицій двопозиційної муфти 26 проміжні сателіти 8 і 9 будуть обкочувати центральні колеса 6 і 7 і приводить до руху неурівноважені сателіти 10 з зовнішніми барабанами 13 і неурівноважені сателіти 11 з внутрішніми барабанами 14, рідкі вантажі 12 будуть переміщатись по колу лопатками зовнішніх барабанів 13 до центру трансформатора, а лопатками внутрішніх барабанів 14 – до його периферії, кожного разу перетікаючи під дією відцентрових сил через перепускні вікна 16 і 17 із лопаток одних барабанів в лопатки інших при проході ними верхніх та нижніх положень, а повітря, витиснуте із заповнюючих вантажем міжлопатичних порожнин барабанів, не перетинаючи потоків вантажів, буде переміщатись у звільнені від вантажів міжлопаточні порожнини тих же барабанів із нижнього 17 у верхнє 16 перепускне вікно і у зворотньому напрямку відповідно по каналам 18 та 19, виконаними на внутрішній і зовнішній неробочих частинах поверхні гільзи 15. При цьому вантажі, які знаходяться на лопатках зовнішніх барабанів 13, створюють дебаланси на сателітах 10, якими формується на центральному колесі 6 позитивний момент, обертаючий вихідний вал 3 за допомогою реверсивного механізму, а вантажі, які знаходяться на лопатках внутрішніх барабанів 14, створюють дебаланси на сателітах 11, якими формується на центральному колесі 7 негативний реактивний момент, сприймаючий корпусом 1 за допомогою муфти 4 вільного ходу, а на водилі - позитивний момент, який використовується з моментом вхідного валу на переборювання моменту опору, діючого на водилі 5, абсолютна величина котрого рівна вихідному моменту. Коли двопозиційна муфта 26 знаходиться в першій робочій позиції (на кресленні зліва), тоді обертальний момент від центрального колеса 6 передається через зубчате колесо 20 і муфту 26 на вихідний вал напряму і приводить його до руху у сторону, яка збігається з напрямком обертання вхідного валу 2. Коли двопозиційна муфта 26 знаходиться у другій робочій позиції (на кресленні зправа), тоді обертальний момент центрального колеса 6 передається на вихідний вал через зубчаті колеса 20, 21, проміжний вал 22, зубчаті колеса 23, 24, 25 та муфту 26. У зв'язку з наявністю в цьому ланцюгу мехнізму з проміжним колесом 24 вихідний вал придбає обертання у протилежну сторону відносно вхідного валу 2. Гідроінерційний трансформатор найбільш ефективно працює з застосуванням його у поєднані з двигуном (не показано), що має регульовану швидкість обертання валу, наприклад з двигуном внутрішнього згорання, не викликаючи його перевантажень при переходах трансформатора із одного режиму в інший. Так, коли трансформатор працює в стоповому режимі (при нерухомому вихідному валі 3), коли циркуляція вантажів 12 між барабанами 13 і 14 найбільш інтенсивна і дебаланси сателітів 10 і 11 (фіг. 2) мають найбільшу величину, тоді швидкість обертання входного валу (валу двигуна) підвищують до максимальної, збільшуючи кутову швидкість вантажів і відповідно формуючи максимальні величини вихідного та реактивного моментів. Коли під дією обертального моменту вихідний вал 3 починає рухатися, то в міру зростання його швидкості та відповідного зниження на ньому зовнішнього моменту опору, циркуляція вантажів між барабанами 13 і 14 зменшується, знижуючи дебаланси сателітів 11 та відповідно зменшуючи реактивний момент, і остільки зі зростанням швидкості вихідного валу 3 дебаланси сателітів 10 не змінюються, а реактивний момент зменшується, то момент опору на вхідному валі 2 буде намагатися до збільшення, що приводить до зменшення обертів вхідного валу і відповідно до зниження величини вихідного обертального моменту. Цей процес буде продожуватись до тих пір, поки частота обертання вхідного і вихідного валів, перша знижуючись, а друга підви щуючись, не зрівняються між собою, у період переходу трансформатора у режим динамічної муфти, коли абсолютна величина зовнішнього моменту опору стає рівною моменту вхідного валу. У зв'язку з тим, що середня частота обертання вхідного валу, на якій трансфокатор переходить у 3 30103 режим муфти в два рази менше від максимальної частоти та у зв'язку з прогресивною залежністю сили інерції вантажів від кутової швидкості, у стоповому режимі на вихідному валі 3 буде формуватись обертальний момент в чотири рази більший від моменту вхідного валу. Після переходу трансформатора у режим динамічної муфти , коли барабани 13 не обертаются відносно гільз 15 і циркуляція вантажів між барабанами 13 і 14 припиняється, а вантажі у внут-рішніх барабанах 14 (фіг. 3) розташовуються рівномірно по обидві сторони їх периметрів і дія негативного моменту на центральному колесі 7 припиняється, тоді за допомогою муфти 4 вільного ходу центральне колесо 7 під дією сил тертя внутрішні х барабанів 14 з гільзами 15 відключається від корпусу 1. В результаті у режимі муфти внутрішні барабани також не обертаються відносно гільз 15, припиняючи перелопачення і розігрів вантажів, чим знижуються утрати передаваємої потужності. У період переходу трансформатора із режиму муфти у режим трансформації моменту із-за початку обертання зовнішніх барабанів 13 відносно гільз 15 та перетікання частини вантажів через вікна 16 із внутрішніх 14 у зовнішні 13 барабани на внутрішніх барабанах створюються дебаланси, формуючи на центральному колесі 7 негативний момент, під дією якого муфта 4 вільного ходу заклинюється і забезпечується передача реактивного моменту на корпус 1. Швидкому заклинюванню муфти 4 сприяє розташування перепускних вікон 16 і 17 в площині, яка проходить через вісь гільзи під невеликим кутом a відносно площини, що проходить через осі гільзи та водила по ходу обертання барабанів відносно гільзи. При гальмуванні вихідного валу 3 зниженням частоти обертання вхідного валу 2 за допомогою двигуна центральне колесо 6 буде намагатися випередити водило 5 з вхідним валом 2, внаслідок чого за допомогою додаткової муфти 27 вільного ходу зубчаті колеса першого планетарного механізму зблокуються, забезпечуючи передачу гальмуючого моменту від вхідного на ви хідний вал. Завдяки кінематичному зв'язку спільного водила 5 планетарних механізмів з вхідним валом 2 за допомогою диференціального механізму (фиг. 4) забезпечується передача обертального моменту на вихідний вал двома ланцюгами: інерційним та механічним, що веде до автоматичного регулювання частоти обертання водила 5 з вантажами в необхідному напрямку у залежності від навантаження та частоти обертання вихідного валу 3 при рівномірному обертанні вхідного валу 2. В результаті забезпечується можливість для використання двигуна на постійній найбільш економічній частоті обертання валу і створюються умови для підвищення в два рази і більше коефіцієнт трансформації моменту і для зниження утрат передаваємої потужності на тертя та розігрів вантажів внаслідок зменшення потоку потужності, передаваємої через інерційний ланцюг, а також для зменшення маси вантажів та трансформатора в цілому. Виконанням каналів на неробочих поверхнях гільз, які здійснюють обмін повітрям між перепускними вікнами, а також обумовленним розташуванням перепускних вікон гільз підвищується надійність трансформатора у роботі. Застосуванням у трансформаторі реверсивного механізму, та додаткової муфти вільного ходу розширені функціональні можливості трансформатоpa шляхом забезпечення piзностороннього обертання вихідного валу і гальмування останнього зниженням обертів вхідного валу. Фіг. 1 4 30103 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5