Способ управления под нагрузкой многоступенчатыми зубчатыми передачами

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫМИ ЗУБЧАТЫМИ ПЕРЕДАЧАМИ, содержащими ступени, связанные с ведомым элементом через , управляемые фрикционйые муфты, работающие в масле, заключаюшийся в том, что переключение скоростей производят путем подачи команд уп--. равления на отключаемую и включае-. мую муфты, одновременно с переключениями скоростей зубчатых передач, о тли чающийся тем, что, с целью повьшения надежности путем снижения потерь на трение фрикционных дисков,могаент,,развиваемый включаемой муфтой при скольжении фрикционных , поверхностей, увеличивают домомен л та., развиваемого муфтой при отсутствии скольжения.

(19) (П) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У в (21) 2962538/25-27 (22) 21 ° 07.80 (46) 30.07 83 Бюл. Р 28

:(72) В.И.Кушнарев и В.М.Шипилов (71) Ростовский-на-Дону ордена

Трудового Красного Энамени институт сельскохозяйственного машиностроения (53) 621.825.54(088.8) (56) 1 ° Арапов A.Н. Переходные процессы в многомуфтовых кинематических системах. М., Станки и инструмент, 1970, Р 9, с. 12-14 °

2. Дикушин В.И. Программное управление станками. N., Наука, . 1975, с. 87-88 (прототип) 3(51) F 16 Н 5/80;F 16 D 29/00 (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИН ПОД НАГРУЗКОИ МНОГОСТУПЕНЧАТЫМИ ЗУБЧАТЫМИ

ПЕРЕДАЧАМИ, содержащими ступени, связанные с ведомым элементом через управляемые фрикционйые муфты, работающие в масле, заключающийся в том, что переключение скоростей . производят путем подачи команд управления на отключаемую и включае-, :мую муфты. одновременно с переключениями скоростей зубчатых передач, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения потерь на трение фрикцион- ных дисков,момент, развиваемый включаемой муфтой при скольжении фрикционных поверхностей, увеличивают до момен- g И. та., развиваемого муфтой при отсутствии скольжения.

1032256

Изобретение относится к машийостроению, в. частности к приводам для станков, где переключение скоростей осуществляют с помошью управляемых фрикционных муфт.

Известен способ упранления под нагрузкой многоступенчатыми передачами, заключаюшийся в том, что команды на управление муфтами .осуществляют неодновременно(1) .

Недостатком известного способа является усложнение .конструкции иэза наличия устройств, определяюших. выдержку времени, обеспечиваюших неодновременность команд.

Наиболее близким к предлагаемому 15 по технической сущности и достигаемому результату является способ управления.под нагрузкой многоступенчатыми передачами, содержащими ступени, связанные с ведомым элементом через управляемые фрикционные муфты, работающие в масле, заключаюшийся в том, что переключение скоростей осуществляют путем подачи команд управления на отключаемую и включае" 25 мую муфты, производят одновременно с моментом переключения скоростейЯ2 .

Недостатком его является низкая надежность передачи из-за больших потерь на трение фрикционных дисков.

Цель изобретения — повышение надежности передачи путем снижения потерь на трение фрикционных дисков.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления под нагрузкой многоступенчатыми зубчатыми передачами, содержашими ступени, связанные с ведомым элементом через управляемые фрикционные муфты, работающие в масле, заключаюшемуся в том, что переключение скоростей осуществляют путем подачи команд. управления на отключаемую и включаемую муфты одновременно с переключением скоростей зубчатых передач, момент, раз- 45 виваемый включаемой муфтой при скольжении фрикционных поверхностей, увеличивают до момента, развиваемого муфтой при отсутствии скольжения, 50

На фиг, 1 приведены динамические характеристики муфт, переключаемых по одной команде управления; на фиг. 2 — характеристика переходного процесса по скорости ведомого элемента; на фиг. 3 — схема соединения двух электромагнитных муфт.

В приводе по предлагаемому способу переключения скоростей под нагрузкой выделяют выключаемую и включаемую муфты. Характеристика 60 нагрузки, возникающей при переключении скорости в выключаемой муфте, выделена на фиг. 1 сплошной линией, Она занйсит от приведенного к муфте момента сопротивления ус ве- g5 домого элемента, а на участке спада момента выключаемой муфты — от конструктивных особенностей муфты, определяющих развиваемые ев моменты при скольжении в дисках N з,и . при отсутствии скольжения н дйсках

М . Характеристики моментов N > и N> изображены пунктирными линиями.

Для нключаемой муфты характеристика нагрузки определена способом управления и выделена н виде характеристик нрашаюшего момента включаемой мУфты М з и передаваемого моI Я мента Мн сплошной линией.Номинальные значения И и N„ обозначены пунктиром.В точках времени переходного процесса переключения муфт 1,2 и 3, характеризующих начало переключейия рассинхронизацию ныключаемой муфты и начало разгона ведомого элемента осушествляют по известным способам переключения скоростей. От точки 3 достижения включаемой муфтой номинального вращающего момента момент, разниваемый включаемой муфтой при скольжении в дисках после достижения им.номинального значения Ng увеличивают и доводят до совпадения с номинальным значением момента, развиваемого этой муфтой без скольжения в дисках. Увеличение момента осушествляют, например,подачей в обмотку нозбуждения электромагнитной муфты повышенного напряжения питания применением специальной обмотки возбуждения или увеличением рабочего давления для гидроупранляемой фрикционной муфты.

Полученное значение вращающего момента поддерживают постоянным до окончания разгона ведомого элемента. Врашающий момент включаемой муфты МВ н конце процесса разгона резко увеличивается до М, Нх

Это явление обусловлено переходом

s дисках муфты трения скольжения в трение покоя. В точке достижения муфтой момента, развиваемого при трении покоя Мй, а ведомым элементом скорости верхней ступени(В муфту переводят в номинальный режим работы. В этот режим .включенная муфта передает ведущему элементу момент сопротивления ведомого элемента Nс °

Как видно из фиг. 2, при обычном способе переключения скоростей невозможно муфтами меньшего габарита переключить скорость при нагрузке ведомого элемента, равной N так как И с Ne . Преимушество:пред- ", лагаемого способа переключения скоростей под нагрузкой заключается в том, что за счет кратковременного увеличения момента, развиваемого включаемой муфтой при скольжении и дисках, можно уменьшить ее запас

1032256

50 по моменту, развиваемому при скольжении в дисках и номинальном режиме до расчетного или даже меньше. При этом уменьшается габарит муфты,время отключения и остаточный вращающий момент муфты, являющийся причиной самопроизвольных перемещений ведомого элемента и тепловыделений в приводе. Уменьшение габарита муфт позволяет уменьшить размеры коробки передач, потери- энергии на тре- 10 ние, момент холостого хода привода и расход электроэнергии. Управление вращающим моментом включаемой муфты позволяет управлять временем разгона ведомого элемента и величиной уско- 15 рения в приводе, что очень важно при переключении скоростей в многоступенчатых коробках передач, Пример. Электросхема (фиг.3) подключена к двум источникам электри- 20 ческой энергии: с номинальным напряжением питания муфт (Uq =24В) и с повышенным напряжением Uy,регулируеьим в зависимости от момента нагрузки И . Переключение скоростей зуб- 25 чатых передач осуществляется муфтами ЭИ1 и ЭМ2 с помощью переключателя S<.

В исходном положении включена муфта ЭМ1 (как показано на фиг.3), Для переключения муфт ключ S перебрасывают в нижнее (по .схеме) положение..Этот момент соответствует точке 2 времени на фиг. 1. На включаемую муфту ЭИ2 через диод V2 подается номинальное напряжение +24 В и она начинает набирать вращающий момент Мя.Одновременно с этим напряжение ноступает через линию задержки R2 С2 К2, нормально разомкнутые контакты ко-, 40 торого К2.1 замыкаются одновременно с включением реле, а контакты

К2.2 размыкаются с задержкой после включения реле. Элементы Н2 С2 подобраны таким образом, чтобы 45 реле времени К2 включилось в точке 3 времени на фиг. 1. Отрезок времени 2-3 необходимый для расчета цепи R2 С2, является постоянным для каждого габарита муфт и подбирается по справочникам или опытным путем (обычно в пределах 0,1-0,5 с) ° В точке 3 времени включается реле времени К2 и замыкает свой нормально разомкнутый контакт К2.1, в результате чего на муфту ЭМ2 подается повышенное напряжение U@, которое одновременно запирает диод V2.Муфта начинает развивать увеличенный вращающий момент в соответствии с 60 поданным на нее напряжением. Зависимость момента муфты от напряжения для каждого габарита муфт также берут из соответствующей литературы или подбирают опытным пу«. 65

1 тем. Спустя некоторое время (Обычно 0,5-0,8 с) муфта ЭМ2 полностью включается и после этого размыкают ся контакты К2.2 реле времени К2.

Время замкнутого состояния контактов К2.2 перекрывает время полного включения (сцепления) муфты.

После размыкания контактов К2.2 на муфту ЭМ2 снова подается номинальное напряжение +24В через диод

V2.

Для отключения муфты ЭИ2 и включения ЭМ1 переключатель Й устанавливают в верхнее (по схеме) положение. При этом схема работает аналогичным образом.

Необходимое напряжение источника повышенного напряжения устанавливается в зависимости от момента нагрузки И вручную или автоматически с использованием обратной связи по моменту нагрузки.

Рассмотрим воэможность применения предлагаемого способа переключения скоростей многоступенчатых зубчатых передач на примере гидрокопировального полуавтомата модели

1Е713, В приводе главного движения этого станка используются фрикцион-— ные электромагнитные муфты ЭТИ 124.

При использовании изобретения в приводе гяавного движения муфты при" меняют ЭТМ 114. Нормальное удельное давление между дисками таких муфт, рассчитанное по справочным данным. составляет р=5 29 10 -Ь .

Муфты будут работать при следующих условиях: скорость относительного скольжения дисков при разгоне привода V=4,685 м/с, максимальная работа трения при включении 8027Дж.

Учитывая, что динамическая вязкость применяемогО в коробках скоростей станков масла„ Индустриальное 20 Цбо =0,0153„ c,находим толщину масляной пленки при работе муфты в номинальном режиме (р

=5,29 10 д )

О,ОИЬ.4 695 -ь

Ь= - — — = 68 10 (м1= (6/мкй.

Для осуществления предлагаемого способа вращающий момент муфты необ ходимо увеличить до уровня передаваемого (с 160 Нм до 250 Нм), удельное давление между дисками должно быть увеличено в 1,563 раза (о, т.е. до 8,268 -10 —..

O)0163 4 696 -6

4 Гдтйзовь= ОВ4 а м- 084мк"

С

Полученные данные говорят о том, что такое увеличение удельного давления не вызывает повышенного изно-, са дисков трения, так как Ь=

=1, 084 мкмМ О,l мкм. Для данных условий работы муфт возможно почти

1032256

g (60»9027

Ю CG„2 6 460,306 P,Н

15

Mperrrr

Фие.Я

Xi .®

ВНИИПИ Заказ 5373/43 Тираж 925 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

16кратное превышение номинального удельного давления между дисками.

Превышение удел» н.>го давления между дисками муфт в 1,5-2,5 раза, допустимо для, большинства муфт, работающих в масле. Показано, что допустимое давление зависит от скорости относительного скольжения дисков, а основным критерием надежности работы муфты следует считать ее тепловую нагрузку.

При использовании предлагаемого способа температура дисков муфт будет увеличиваться, поэтому основанием для использования муфт меньше, го габарита является проверка их на теплонагруженность. Средняя температура дисков в конце включения зависит от количества тепла, выделившегося в муфте во время включения, теплоемкости материала дис- 70 ка и его веса.

Если считать, что начальная тем- пература дисков муфты перед включением 1 =60 С теплоемкость диска С=460,306 „,rpopi число пар трения

2sa5, работа трения Я=8027 Дж, то при использовании в станке lE713 муфт ЭТМ124 температура дисков вклю. чения где Π— масса диска, кг.

При использовании предлагаемого способа переключения скоростей мно-. гоступенчатых зубчатых передач в данном станке температура дисков муфт ЭТМ114 будет

ЬО+га27

460306 gq =77,44 С

Таким образом, при использовании предлагаемого способа нагрев дисков муфт хотя и увеличивается, но незначительно,