Інерційний трансформатор

1. Інерційний трансформатор, що містить корпус, вхідний та вихідний вали, два планетарні механізми зі спільним водилом, кінематично зв'язаним з вхідним валом, кожен із яких включає також центральне колесо, кінематично зв'язане з вихідним валом, зчеплені з центральним колесом проміжні сателіти і призначені для взаємодії з останніми основні сателіти, що установлені на водилі співвісно парами, належними в кожній парі різним планетарним механізмам, і установлені на осі основних сателітів незрівноважені вантажі, кожний із котрих зв'язаний за допомогою гвинтового механізму з сателітом першого планетарного механізму і за допомогою гальмового пристрою з сателітом другого планетарного механізму, при цьому основні сателіти першого планетарного механізму установлені на водилі з можливістю пружних осьових переміщень, кожний гвинтовий механізм, що з'єднує вантаж з сателітом, включає закріплену на одному із останніх гайку, а на другому - порожнистий гвинт, гвинтові механізми установлені на різних планетарних рядах зі зміщенням моменту їхніх заклинювань через рівні кути навколо осі основних сателітів та чергуванням імпульсів різних знаків на суміжних планетарних рядах, передаточне число між основним сателітом і центральним колесом в кожному планетарному механізмі вибрано меншим одиниці, а кінематичний зв'язок центральних коліс планетарних механізмів з вихідним валом виконаний за допомогою випрямляча імпульсів, зубчатої пари та двопозиційної муфти, причому випрямляч імпульсів включає ведуче зубчате колесо, зв'язане з центральним колесом другого планетарного механізму, проміжний вал з зубчатими колесами, проміжне зубчате колесо і ведене зубчате колесо, котре зв'язане з центральним колесом першого планетарного механізму, ведуче колесо зубчатої пари закріплене на проміжному валу випрямляча імпульсів, ведене колесо зубчатої пари установлене з можливістю обертання на вихідному валу, а A (54) ІНЕРЦІЙНИЙ ТРАНСФОРМАТОР 30131 Винахід відноситься до машинобудування і може бути використаний у приводах різних машин в якості трансформатора обертального моменту. Найбільш близьким до винайденого по технічній суті і досягаемому ефекту виявляється інерційний трансформатор, який містить корпус, вхідний та ви хідний вали, два планетарні механізми зі спільним водилом, кінематично зв'язаним з вхідним валом, кожен із котрих включає також центральне колесо, кінематично зв'язане в кожному планетарному механізмі з вихідним валом, зчеплені з центральним колесом проміжні сателіти і призначені для взаємодії з останніми основні сателіти, що установлені на водилі співвісно парами, належними в кожній парі різним планетарним механізмам, та установлені на осі основних сателітів незрівноважені вантажі, кожний із котрих зв'язаний за допомогою гвинтового механізму з сателітом першого планетарного механізму і за допомогою гальмового пристрою з сателітом другого планетарного механізму, при цьому основні сателіти першого планетарного механізму установлені на водилі з можливістю пружних осєвих переміщень, кожний гвинтовий механізм, який зв'язує вантаж з сателітом, включає закріплену на одному із останніх гайку, а на іншому - порожнистий гвинт, гвинтові механізми установлені на різних планетарних рядах зі зміщенням моменту їхні х заклинювань через рівні кути навколо осі основних сателітів і чергуванням імпульсів різних знаків на суміжних планетарних рядах, передаточне число між основним сателітом і центральним колесом в кожному планетарному механізмі вибране меншим одиниці, а кінематичний зв'язок центральних коліс планетарних механізмів з вихідним валом виконаний за допомогою випрамляча імпульсів, зубчатої пари та двопозиційної муфти, причому випрямляч імпульсів включає ведуче з убчате колесо, зв'язане з центральним колесом другого планетарного механізму, проміжний вал з зубчатими колесами, проміжне зубчате колесо і ведене зубчате колесо, зв'язане з центральним колесом першого планетарного механізму, ведуче колесо зубчатої пари закріплене на проміжному валу випрямляча імпульсів, ведене колесо зубчатої пари установлене з можливістю обертання на вихідному валу, а двопозиційна муфта зв'язує ви хідний вал або з веденим колесом випрямляча, або з веденим колесом зубчатої пари (А.с. СРСР № 1825927, кл. F16Н33/14, 1991). У відомому інерційному трансформаторі гальмовий пристрій, що зв'язує незрівноважений вантаж з сателітом другого планетарного механізму, зображає собою з'єднаний з сателітом барабан, взаємодіючу з ним гальмову колоду, закріплений на однім кінці останньої важіль зв'язаний з незрівноваженим вантажем, і установлений на іншому кінці колоди ролик, взаємодіючий з півкільцевим кулачком, закріпленим на водилі, що обумовило прискорене зношування заклинюючих елементів гальмового пристрою із-за сухого тертя ланок, внаслідок чого знижується довговічність трансформатора та підвищується шум його роботи. Окрім того у відомому трансформаторі спільне водило планетарних механізмів жорстко поєднано з вхідним валом, що обумовило передачу по інерційному ланцюгу всього потоку потужності, внаслі док чого зменшені коефіцієнт трансформації та економічність трансформатора і підвищені утрати передаваемої потужності та збільшена маса незрівноважених вантажів і трансформатора в цілому. В основу винаходу покладене завдання удосконалення інерційного трансформатора шляхом виконання конструкційних перетворень, забезпечуючих підви щення довговічності трансформатора шляхом вибору конструкції гальмового пристрою, який зв'язує незрівноважений вантаж з сателітом другого планетарного механізму, і підвищення коефіцієнта трансформації моменту та економічності трансформатора шляхом передачі потужності двома ланцюгами: інерційним та механічним і відповідного вибору абсолютної величини передаточного числа випрямляча імпульсів. Поставлене завдання вирішується тим, що у запропонованому трансформаторі гальмовий пристрій, який зв'язує незрівноважений вантаж з сателітом другого планетарного механізму, виконаний у вигляді розміщеного у тілі незрівноваженого вантажу гідрогальмового пристрою, котрий включає двоє взаємодіючих між собою зубчатих коліс, розміщених у герметичній камері, наповненій робочою рідиною, при цьому одне зубчате колесо зв'язане з сателітом, а інше установлене з можливістю обертання на осі, закріпленій на вантажі, а вхідна і вихідна порожнини герметичної камери з'єднані між собою за допомогою каналу, на якому установлений зворотний клапан, що пропускає робочу рідину в одному напрямку: із вихідної у вхідну порожнину і заважає перетіканню рідини в протилежному напрямку. Згідно винаходу трансформатор обладнаний муфтою вільного ходу, за допомогою котрої виконаний зв'язок між ведучим колесом випрямляча імпульсів та центральним колесом другого планетарного механізму. Згідно винаходу передаточне число між основним сателітом і центральним колесом у першому планетарному механізмі вибрано рівним або меншим, чим у другому планетарному механізмі, а абсолютна величина передаточного числа випрямляча імпульсів вибрана із умови: /Ів/£rc/rк -1, де: Ів - передаточне число випрямляча імпульсів; rс, rк - радіуси відповідно основного сателіта та центрального колеса другого планетарного механізму. Згідно з винаходом кінематичний зв'язок спільного водила планетарних механізмів з вхідним валом виконаний у вигляді з'єднаного з вхідним валом додаткового водила з сателітами, призначеними для взаємодії з ними двох центральних коліс, зв'язаних відповідно з центральним колесом першого планетарного механізму і спільним водилом. Застосуванням гідрогальмового пристрою, що зв'язує вантаж з сателітом другого планетарного механізму, забезпечується захист його заклинюючих елементів від бистрого зношування достатньою змазкою, чим підвищується довговічність трансформатора та знижується його шум в роботі. Виконанням кінематичного зв'язку спільного водила планетарних механізмів з вхідним валом за допомогою диференціального механізму забез 2 30131 печується передача потоку потужності від вхідного валу на вихідний вал по двох ланцюгах: інерційному і механічному, що веде до автоматичного регулювання в потрібному напрямку частоти обертання вихідного валу, внаслідок чого підвищується коефіцієнт трансформації моменту та забезпечується робота трансформатора на постійній, найбільш економічній, частоті обертання входного валу, а також зменшується маса вантажів і маса трансформатора в цілому. Вибором передаточних чисел між основними сателітами і центральними колесами та передаточного числа випрямляча імпульсів забезпечуються необхідні умови для повної передачі енергії від'ємного імпульса від вантажу на сателіт в діапазоні всіх передаточних чисел трансформатора, а також для підвищення плавності його ходу. Суть запропонованого технічного рішення і принцип його роботи пояснюється кресленням. На фіг. 1 схематично зображений інерційний трансформатор; на фіг. 2 - перетин А-А фіг. 1, на фіг. 3-4 - схеми відповідно першого і другого планетарних механізмів та розташування вантажів на їхні х планетарних рядах у стоповому режимі; на фіг. 5 - інерційний трансформатор з диференціальним механізмом. Інерційний трансформатор містить корпус 1 (фіг. 1 і 2), розміщені в ньому вхідний 2 та вихідний 3 вали і два планетарні механізми зі спільним водилом 4, кінематично зв'язаним з вхідним валом 2. Кожний планетарний механізм включає відповідно центральне колесо 5 і 6, зчеплені з ними проміжні сателіти 7 і 8, взаємодіючі з останніми основні сателіти 9 і 10, установлені на осях основних сателітів незрівноважені вантажі 11, кожен із котрих зв'язаний за допомогою гвинтового механізму з сателітом 9 першого планетарного механізму і за допомогою гальмового пристрою з сателітом 10 другого планетарного механізму. Гвинтовий механізм включає установлений на сателіті 9 порожнистий гвинт 12 і закріплену на вантажі 11 гайку 13. Причому сателіт 9 навантажений збоку вантажу пружним елементом 14 і установлений з можливістю пружних осьових переміщень між гайкою 13 і обмежником 15, закріпленим на водилі. Гальмовий пристрій, що зв'язує незрівноважений вантаж 11 з сателітом 10 другого планетарного механізму виконаний у вигляді розміщеного у тілі незрівноваженого вантажу гідрогальмового пристрою, який включає двоє зчеплені одне з одним зубчаті колеса 16 і 17, котрі розміщені у герметичній камері, наповненій робочою рідиною (рідкою мінеральною змазкою), із котрих зубчате колесо 16 зв'язане з сателітом, а зубчате колесо 17 установлене з можливістю обертання на осі 18, закріпленій на вантажу. В герметичній камері пристрою виконані вхідна 19 та вихідна 20 порожнини, сполучені між собою каналом 21, на якому розташований зворотний клапан 22, що пропускає робочу рідину із вихідної 20 у вхідну 19 порожнину, чим створюється замкнений контур односторонньої циркуляції рідини та запобігається перетікання рідини в протилежному напрямку. Система наповнення рідиною герметичних камер гальмових пристроїв може бути передбачена від насоса по каналам, які виконані у водилі через зворотні клапани (на кресленні не показано). Гвинтові механізми установлені на різних планетарних рядах зі зміщенням моменту їх заклинювання через рівні кути навколо осі основних сателітів і чергуванням імпульсів різних знаків на суміжних планетарних рядах. Передаточне число між основним сателітом та центральним колесом в кожному планетарному механізмі вибране меншим одиниці, наприклад рівним 0,5; причому передаточне число у першому планетарному механізмі вибране рівним або меншим, чим у др угому. Трансформатор обладнаний муфтою 23 вільного ходу, а кінематичний зв'язок центральних коліс 5 і 6 планетарних механізмів з вихідним валом 3 виконаний за допомогою випрямляча імпульсів, зубчатої пари та двопозиційної муфти. При цьому випрямляч імпульсів включає зв'язане з центральним колесом 6 другого планетарного механізму за допомогою муфти 23 вільного ходу ведуче зубчате колесо 24, проміжний вал 25 з зубчатими колесами 26 і 27, проміжне зубчате колесо 28 і ведене зубчате колесо 29, яке зв'язане з центральним колесом 5 першого планетарного механізму. Зубча та пара складена колесами 30 і 31, із котрих ведуче колесо 30 закріплене на проміжному валу 25 випрямляча, а ведене колесо 31 установлене з можливістю обертання на вихідному валу 3. Двопозиційна муфта 32 зв'язує ви хідний вал в одній позиції з веденим колесом 29 випрямляча, а в іншій - з веденим колесом 31 зубчатої пари. Абсолютна величина передаточного числа випрямляча імпульсів вибрана з умови: /Ів/£rc/rк -1, де: Ів - передаточне число випрямляча імпульсів; rc, rк - радіуси відповідно основного сателіту та центрального колеса другого планетарного механізму. Кінематичний зв'язок спільного водила 4 з вхідним валом 2 може бути виконаний за допомогою диференціального механізму (фіг. 5), який включає з'єднане з вхідним валом 2 водило 33, сателіти 34 та двоє центральних коліс 35 і 36, перше із котрих з'єднане з центральним колесом 5 першого планетарного механізму, а друге - зі спільним водилом 4 планетарних механізмів. Інерційний трансформатор працює таким чином. При підвищенні обертів вхідного валу 2 з водилом 4 і наявності моменту опору на вихідному валу 3, а також при включеній в одну із робочих позицій муфти 32 проміжні сателіти 7 і 8, обкочуючи відповідно центральні колеса 5 і 6, приводять до руху основні сателіти 9 і 10, а незрівноважені вантажі 11 під дією відцентрових сил, намагаючись зайняти верхнє, найбільш віддалене від центру трансформатора, положення, взаємодіють почергово з сателітами 9 і 10відповідно за допомогою гвинтових механізмів і гідрогальмових пристроїв, передаваючи на сателіти імпульси моментів, котрими на центральних колесах 5 і 6 формуються відповідно позитивний та негативний обертальні моменти, які за допомогою зубчатих коліс 24, 26, 27, 28, 29 випрямляча імпульсів підсумовуються і в залежності від включеної позиції муфти 32 передаються у вигляді підсумкового позитивного або підсумкового негативного моменту, через муфту 32 на вихідний вал 3, котрий при цьо 3 30131 му здобуває обертання відповідно в сторону, яка збігається з напрямком обертання вхідного валу 2 або в протилежну сторону. Причому реактивний момент сприймається корпусом 1 трансформатора за допомогою проміжного валу 25 випрямляча імпульсів. Включення і виключення гвинтових механізмів і гідрогальмових пристроїв у визначений час відбувається автоматично наступним чином. Включення гвинтового механізму відбувається при знаходженні вантажу 11 у верхньому положенні після накручування гайки 13 на гвинт 12 і пружного переміщування сателіту 9 в осьовому напрямку до заклинення з гайкою 13, внаслідок чого здійснюється передача позитивного імпульса моменту від вантажу на сателіт 9 і забезпечується переміщення вантажу із верхнього в нижнє положення. Вантаж, проминувши нижнє положення, під дією відцентрової сили знижує кутову швидкість обертання, внаслідок чого гайка 13 розклинюється з сателітом 9, роз'єднуючи вантаж від сателіту. Включення гідрогальмового пристрою відбувається в період руху вантажу 11 із нижнього у верхнє положення, коли він намагається випередити сателіт 10, а зубчате колесо 17 (фіг. 2) прагне обкотити зубчате колесо 16 проти годинникової стрілки і перемістити робочу рідину по каналу 21 в сторону закриття зворотного клапану 22, внаслідок чого зубчаті колеса 16 і 17 під дією сили тиску рідини заклинюються, блокуючи вантаж 11 з сателітом 10, і забезпечуючи передачу негативного імпульса моменту від вантажу на сателіт. З прибуттям вантажу 11 у верхнє положення він під дією відцентрових сил підвищує к утову швидкість, внаслідок чого зубчаті колеса 16 і 17 розклинюються, роз'єднуючи вантаж від сателату 10, так як зубчате колесо 17 починає обкочувати з убчате колесо 16 по ходу годинникової стрілки і переміщати робочу рідину по каналу 21 із виходної 20 у вхідн у 19 порожнину в сторону відкриття зворотного клапану 22. Далі процес повторюється. Застосуванням гідрогальмового пристрою забезпечується захист його заклинюючих елементів від бистрого зношування достатньою змазкою. Послідовність включення гвинтових механізмів і гідрогальмових пристроїв по планетарним рядам і чергування дії імпульсів різних знаків на суміжних планетарних рядах можна окреслити схемами розташування вантажів на сателітах різних планетарних рядів у першому та другому планетарних механізмах, показаних відповідно на фіг. 3 і фіг. 4. Завдяки зміщенню початку дії однойменних імпульсів моменту на рівні кути навколо осі і чергуванню різнойменних імпульсів на суміжних плане тарних рядах забезпечується висока плавність обертання вхідного і вихідного валів. З переходом трансформатора у режим динамічної муфти гайки 13 гвинтових механізмів припиняють обертання відносно гвинтів 12, внаслідок чого позитивний момент на центральному колесі 5 формується імпульсами моменту половини вантажів 11, з'єднаних з сателітом 9, а негативний момент на центральному колесі 6 не формується, ізза находження другої половини вантажів у верхньому положенні, при цьому центральне колесо 6 за допомогою муфти 23 вільного ходу роз'єднується від ведучого колеса 24 випрямляча імпульсів, припиняючи працю гідрогальмових пристроїв і знижуючи утрати передаваемої потужності у режимі муфти. При гальмуванні вихідного валу 3 зниженням частоти обертання вхідного валу 2 центральне колесо 5 буде прагнути випередити водило 4, внаслідок чого гвинти 12 будуть викручува тись із гайок 13 і притискувати сателіти 9 до обмежників 15, блокуючи зубчаті колеса першого планетарного механізму моментом тертя, який створюється сателітами 9 і обмежниками 15 та забезпечує передачу гальмового моменту від вхідного на вихідний вал. Коли у трансформаторі застосовується диференціальний механізм (фіг. 5), тоді обертальний момент від вхідного валу 2 на вихідний вал 3 передається двома ланцюгами: механічним і інерційним, що веде до автоматичного регулювання в потрібному напрямку частоти обертання спільного водила 4 з вантажами 11 в залежності від навантаження на вихідному валу 3 при рівномірному обертанні вхідного валу 2. Так, під час роботи трансформатора у режимі динамічної муфти, коли навантаження на вихідному валу 3 невелике, частота обертання спільного водила 4 рівна частоті вхідного валу 2 і формуючий на вихідному валу обертальний момент рівний моменту вхідного валу, а у стоповому режимі при наявності на вихідному валу великого навантаження, частота обертання спільного водила 4 з вантажами 11 у два рази більша ніж вхідного валу 2, а формуючий вихідний момент у чотири рази більший від вхідного моменту, внаслідок чого підвищується коефіцієнт трансформації моменту, забезпечується робота приводного двигуна (не показаний) на постійній, найбільш економічній, частоті обертання валу та зменшується маса вантажів та трансформатора в цілому. Таке виконання інерційного трансформатора за рахунок застосування гідрогальмових пристроїв та засобів для нових зв'язків між ланками дозволяє підвищити його довговічність, економічність та коефіцієнт трансформації моменту. 4 30131 Фіг. 1 Фіг. 2 5 30131 Фіг. 3 Фіг. 4 6 30131 Фіг. 5 __________________________________________________________ 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 ___________________________________________________________ 7