Привод для преобразования непрерывного вращательного движения в импульсивное вращение

 

Изобретение относится к подъемно-транспортному оборудованию и может быть использовано в качестве приводной системы шаговых конвейеров или различного рода питателей-дозаторов. Цель - повышение производительности за счет обеспечения реверсивной работы привода без реверса двигателя и повышения надежности работы. Привод содержит двигатель 1, соединенный постоянно замкнутой муфтой 2 с ведущим валом 3, на котором закреплено четырехроликовое водило 4 с роликами 5 и ведомый элемент в виде подпружиненных конических дисков (КД) 6, 7. Привод имеет также механизм 11 регулирования импульсов, состоящий из двух КД 12, 13. Поворотные КД 6, 7 и фиксирующие КД 12, 13 вместе с роликами 5 водила 4 объединены клиновым ремнем. Бесконечно-замкнутый ремень очищает ролики 5 водила 4 и цилиндрический шкив 33 и расположен с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью клинового ремня. Шестерня (Ш) 20 входит в зацепление с зубчатыми венцами 14 и 15 КД 12, 13. Цилиндрический шкив 33 установлен на неподвижном основании на опорном валу 35, расположенным между Ш 20 и поворотными КД 6, связанном с выходным валом 8 ведомых элементов и валом 36 посредством трехзвенной зубчатой передачи 37, состоящей из одной крайней Ш 38, свободно установленной на валу 35 и соединяемой с ним управляемой сцепной муфтой 39 и Ш 42. Вал рабочей машины получает противоположное вращение, т.е. реализуется обратный ход машины без реверса двигателя 1. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1

1 (61) 1239043 (21) 4668645/03 (22) 06.01.89 (46) 23,07.91. Бюл, М 27 (72) Е.А. Степанов, И.В. Гвоздева, Е.А, Судникович и А.В. Волкова (53) 621.867 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1239043, кл. В 65 G 25/00, 1984. (54) ПРИВОД ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ИМПУЛЬСИВНОЕ ВРАЩЕНИЕ (57) Изобретение относится к подьемнотранспортному оборудованию и может быть использовано в качестве приводной системы шаговых конвейеров или различного рода питателей-дозаторов. Цель — повышение производительности за счет обеспечения реверсивной работы привода без реверса двигателя и повышения надежности работы. Привод содержит двигатель 1, соединенный постоянно замкнутой муфтой 2 с ведущим валом 3, на котором закреплено четырехроликовое водило 4 с роликами 5 и,, . Ы;„, 1664672 А2 (я)л В 65 G 25/00, 23/38, F 16 Н 19/06 ведомый элемент в виде подпружиненных конических дисков (КД) 6,7, Привод имеет также механизм 11 регулирования импульсов, состоящий из двух КД 12, 13, Поворотные КД 6,7 и фиксирующие КД 12,13 вместе с роликами 5 водила 4 обьединены клиновым ремнем. Бесконечно замкнутый ремень очищает ролики 5 водила 4 и цилиндрический шкив 33 и расположен с возможностью . взаимодействия с внутренней поверхностью клинового ремня. Шестерня(Ш) 20 входит в зацепление с зубчатыми венцами 14 и

15 КД 12, 13, Цилиндрический шкйв 33 установлен на неподвижном основании на опорном валу 35, расположенном между LU 20 и поворотным КД 6,7, связанном с выходйым валом 8 ведомых элементов и валом 36 посредством трехзвенной зубчатой передачи

37, состоящей из одной крайней Ш 38, свободно установленной на валу 35 и соединяемой с ним управляемой сцепной муфтой 39 и Ш 42. Вал рабочей машины получает противоположное вращение, т.е. реализуется обратный ход машины без реверса двигателя 1. 8 ил.

1664672

Изобретение относится к подъемнотранспортному оборудованию и может быть использовано.в качестве приводной системы шаговых конвейеров или различного рода питателей-дозаторов, является усовершенствованием изобретения по авт.св, 1Ф 1239043.

Целью изобретения является повышение производительности за счет обеспечения реверсивной работы привода без реверса двигателя и повышения надежности работы, На фиг.1 приведена конструктивная схема привода; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1 поясняющий устройство водила привода; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1 (принципиальная схема волновой импульсной передачи); на фиг.4 — схема работы передачи в режиме реверса; на фиг.5 — диаграмма импульСного движения выходного вала по схеме имйульс-выстой; на фиг.6 — диаграмма равномерного вращения выходного вала привода; на фиг.7-диаграмма импульсного движения выходного вала привода по схеме импульс вращения-вращение с постоянной частотой; нафиг,8 — диаграммадвижения выходного вала привода Ilo схеме импульс вращения — нулевое значение угловой частоты вращения этого вала — импульс, Привод (фиг.1 и 2) содержит приводной двигатель 1, соединенный постоянно замкнутой муфтой 2 с ведущим валом 3, на котором закреплено четы рехроликовое водило 4 с четырьмя роликами 5, ведомый элемент в виде двух подпружиненных навстречу друг другу поворотных конических дисков 6 и 7, размещенных на выходном валу 8 и связанных с ним направляющими шпонками 9. Поворотные конические диски 6 и 7 подпружиненны в осевом направлении с помощью пружин 10. Привод содержит также механизм 11 регулирования импульсов, состоящий из двух конических дисков 12 и

13, размещенных симметрично и соосно относительно водила 4 с возможностью осевого перемещения. Диски 12 и 13 свободно установлены на ведущем валу 3, снабжены зубчатыми венцами 14 и 15, которыми связаны с этим валом многозвенной зубчатой передачей 16. Эта передача состоит из зубчатого колеса 17, закрепленного на валу 3, зубчатого. колеса 18, закрепленного на выходном валу 19 этой передачи, и полой шестерни 20, свободно установленной на валу

19. Шестерня 20 снабжена трубчатыми опорными цапфами 21 и 22, размещенными в неподвижных опорах 23 и 24. На цапфе 22 установлена подвижная полумуфта 25 управляемой сцепной, например, кулачковой муфты 26. В состав этой муфты входит полумуфта 27, закрепленная на опоре 24, и полумуфта 28, закрепленная на валу 19, для сцепления вала с шестерней или с неподвижным основанием, Шестерня 20 входит в зацепление с зуб5 чатыми венцами 14 и 15 конических дисков

12 и 13.

Поворотные конические диски 6 и 7, а также фиксирующие конические диски 12 и

13 вместе с роликами 5 водила 4 объедине10 ны клиновым ремнем 29, огибающим поворотные конические диски 6 и 7 и фиксирующие конические диски 12 и 13, которые всегда находятся в поджатом состоянии. Диски 12 и 13 связаны устройством 30

15 для их осевого перемещения. Управляемая сцепная муфта 26 также снабжена механизмом 31 управления ею.

Привод снабжен плоским бесконечным ремнем 32, ведомым цилиндрическим шки20 вом.33 с ребордами 34. Плоский ремень 32 огибает ролики 5 водила 4 и цилиндрический шкив 33 и расположен с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью клинового ремня 29, 25 Водило 4, клиновый ремень 29 и две пары конических дисков.12, 13 и 6, 7 представляют собой волновую импульсную передачу с внешним обкатыванием ремня по дискам. Особенностью передачи является

30 попутное вращение ведущего (водила 4) и ведомого (диск 6 и 7} звеньев соответственно с угловыми частотами в и в .(фиг,З).

Водило 4, плоский ремень 32 и цилинд35 рический шкив 33 представляют собой волновую импульсную передачу с внутренним обкатыванием ремня 32 по ремню 29, как по направляющему ободу. Особенностью той передачи является встречное вращение ве40 дущего (водило 4) и ведомого (шкив 33) элементов соответственно с угловыми частотами со1 å2>.

Цилиндрический шкив 33 установлен на неподвижном основании на опорном валу

45 35, расположенном между шестерней 20 и поворотными коническими дисками 6 и свя- занном с выходным валом 8 ведомых элементов 6 и 7 и валом 36 рабочей машины, посредством трехзвенной зубчатой переда50 чи 37, состоящей из одной крайней шестерни 38, свободно установленной на валу 35 и соединяемой с ним посредством одной дополнительной управляемой сцепной муфты

39, средней ведомой шестерни 40, жестко

55 закрепленной на выходном валу 41 привода и другой крайней шестерни 42, свободно установленной на валу 8 и соединяемой с ним посредством другой дополнительной управляемой сцепной муфты 43. 1664672

Выходной вал 41 привода связан с валом 36 рабочей машины постоянно замкнутой муфтой 44. Муфты 39 и 43 управляются механизмами соответственно 45 и 46. Привод смонтирован на неподвижном основании 47.

Центры роликов 5 водила 4 находятся на окружности радиуса R. Ролики имеют фактический радиус гр Для кинематических расчетов волновой передачи с клиновым ремнем используется фиктивный радиус, который находится из выражения гфк = гр+ $п + 0,5 $к, (1) где rp — фактический радиус ролика 5;

Sn — толщина плоского ремня;

$к — толщина клинового ремня.

Соответственно, для этой передачи имеет значение расчетный радиус обкатэ

Ro< дисков 12 и 13, который определяется окружностью касания этих дисков и клинового ремня по нейтральной линии, соответствующей центру тяжести клинового ремня (фиг.3).

Графически величина Во1 при заданном осевом положении дисков 12 и 13 находится следующим образом, Проводится поперечная ось симметрии поперечного сечения клинового ремня ЦК (фиг.1). Затем из точки

К, лежащей на боковой поверхности ремня, проводится прямая, перпендикулярная оси вращения дисков 12 и 13, до пересечения с образующими соответствующего конического диска 13, что и дает величину двойного радиуса 2Ro>, Расчетный радиус дисков 6 и 7 — Rzx (фиг.3). Передаточное число зубчатой передачи 16 — 0ю > 1.

Для кинематических расчетов волновой передачи с плоским ремнем используется фиктивный радиус роликов гфп = гр+ 0,5 $п (2)

Расчетным радиусом обката для передачи с плоским ремнем является радиус Roz (фиг.4), который находится из выражения

Ro2= R+ гр+ 0,5 $п;

Ro2 = R 01 max (Sn + $к). (3) где Rot max — максимальное значение радиуса Rot.

Расчетным радиусом цилиндрического диска 33 является радиус R2n.

Привод работает следующим образом.

Возможны четыре варианта работы привода.

Вариант I. Преобразование непрерывного вращательного движения двигателя в шаговое вращение выходного вала (с остановками). Управляемая сцепная муфта 26 обеспечивает стопорение фиксирующих конических дисков 12 и 13, полумуфта 25 сцеплена с полумуфтой 27, закрепленной нэ опоре 24 корпуса, тем самым стопорятся цапфа 22 полой шестерни 20 и диски 12 и 13, Муфта 39 разомкнута и шестерня 38 не получает вращение от вала 35 цилиндрического

5 шкива 33, муфта 43 замкнута и шестерня 42 соединена с валом 8 конических дисков 6 и

7. При вращении электродвигателя, например, против часовой стрелки ведущий вал привода и водило 4 (с рабочими роликами 5)

10 тоже вращаются против часовой стрелки с угловой скоростью N1, Вал с полумуфтой 28 вращаются вхолостую. Ролики 5 водила 4 обеспечивают волнообразные перекатывания клинового

15 ремня 29 по неподвижным фиксирующим коническим дискам 12 и 13.

После входа верхнего ролика 5 с центром вращения 01 в контакт с клиновым ремнем 29 и поворота водила 4 на угол 2 >

20 образуется в зоне точки О 1 гофр, аналогичный гофру abc. При этом гофр в зоне точки

Оз исчезает, что связано с вращением поворотных конических дисков 6 и 7, вала 8, шестерни 42, шестерни 40 с валом 41, от

25 которого через муфту 44 получает вращение вэл 36 рабочей машины, на заданный угол.

Во время поворота водила на угол

p> = л/2 — 2rto эти ведомые э лел1енты находятся в состоянии покоя. При дальнейшем вращении водила цикл деформирования клинового ремня повторяется. Таким образом обеспечивается шаговое движение с остановками вала рабочей машины (фиг.5).

Среднее значение передаточного числа от водила 4 к выходному валу 8 находится из очевидного уравнения

2x Rz» В2к

"<" "4W 2 $ (4) где ЛS = àbc - ас(фиг.3);

40 Диаграмма импульс эногсдвижения выходного вала привода по схеме импульс вращения — выстой приведена на фиг.5. Здесь, как и на других подобных диаграммах (фиг.

5 — 8) прямой линией, параллельной оси абс45 цисс, изображен график угловой частоты си1 ведущего вала 3 привода (w1 = const) в функции угла поворота этого вала pt (t). На о ось абсцисс (фиг.5) наложен график угловой частоты в2 вращения вала 8 привода (cooTветственно рабочего вала 36 машины) в виде симметричных кривых, определяющих импульс вращения в пределах угла вращения вала 3, равного 2 r<,а также паузу между двумя соседними кривыми (импульсами), когда угловая частота ы2 = 0 (выстой). Продолжительность паузы соответствует углу вращения ведущего вала т/ 2 — 2, Значение Uy< из выражения (4) можно регулировать s широких пределах эа счет

1664672 изменения величины Л S осевым перемещением дисков 12 и 13 с помощью устройства 30 управления положением дисков.

Одновременно с клиновым ремнем 29 роликами водила деформируется и определенным образом перемещается и плоский ремень 32, а также цилиндрический шкив

33, однако это влияние на движение вала 36 рабочей машины не оказывает, благодаря выключенной муфте 39. Таким образом, в первом варианте рассматриваемое устройство работает как бесступенчатый вариатор с регулированием скорости выходного вала на ходу машины.

Вариант 2. Преобразование непрерывного вращательного движения ведущего вала в непрерывное вращение выходного вала с большой (маневровой) скоростью. При этом полумуфта 25 сцеплена с полумуфтой

28. Остальные муфты находятся.в положении первого варианта. С помощью устройства 30 устанавливается такое положение дисков 12 и 13, что Л S = О. При этом величина радиуса обката В01 достигает максимального значениЯ (R01 = P01 max}. В зоне соприкосновения с коническими дисками

12 и 13 клиновой ремень 29 принимает форму круга. Ролики 5 не вызывают поперечной деформации ремня 29 и передача диски 12 и 13 — ремень 29 — диски 6 и 7 работает как обычная быстроходная клиноременная передача с передаточным отношением 2к (5)

R01max

На фиг.6 прямой, параллельной оси абсцисс и обозначенной 03 показан график угловой частоты вала 8 (соответственно вала рабочей 36 машины) при вращении фиксирующих дисков 12 и 13 и отсутствии деформирования клинового ремня 29 роликами 5 водила.4. При этом o3 = const.

Вариант 3, Преобразование непрерывного вращательного движения в импульсивное, но без остановок (угловая скорость больше нуля) вращение вала рабочей машины, Условия работы такие же, как и по второму варианту, но с помощью устройства 30 уотанавливается такое положение дисков

12 и 13, когда Мф О, т.е, hS > О. Диски 6

° и 7 участвуют в переносном-и относительном. движениях (вращениях}. Вал рабочей машины получает импульсивное, но без остановок движение (вращение), когда угловая частота ведомого вала между импульсами не равна нулю.

На фиг.7 показан график угловой частоI ты вращения (щ ведомого вала 8 привода (соответственно вала 36 рабочей машины) комбинированной линией, состоящей из симметричных участков кривой, соединенной отрезками, параллельными оси абс5 цисс. Криволинейные участки графика соответствуют импульсам движения (угол

p1 = 2 ) выходного вала 8, а прямолинейные участки соответствуют равномерному вращению вала 8, Этот график соответству10 ет вращающимся фиксирующим дискам 12 и 13 и одновременно поперечному деформированию ремня 29 роликами 5 водила 4.

Вариант 4. Дополнение авт.св. N

1239043 предлагаемым устройством.

15 В этом случае, как в первом варианте, сцепная муфта 26 обеспечивает стопорение фиксирующих конических дисков 12 и i3: полумуфта 25 сцеплена с полумуфтой 27, закрепленной нэ опоре 24 корпуса, и тем

20 самым стопорятся цапфа 22 .полой шестерни 20 и сами диски 12 и 13; вал 19 с полумуфтой 28 вращается в холостую. В отличие от первого в четвертом варианте муфта 43 разомкнута, а муфта 39 замкнута.

25 Кроме того, как и во втором варианте, с помощью устройства 30 установлено такое положение дисков 12 и 13, что h, $ = О. B соприкосновении с этими дисками клиновый ремень 29 (его нейтральная линия) заЗО нимает положение дуги правильной

ОКРУжНОСтИ РаДИУСОМ R01 max (фИГ.4). ТЕМ, что клиновый ремень 29 прижат к дискам 12 и 13 и к роликам 5 водила 4 обеспечивается фрикционный контакт роликов 4, клинового

35 ремня 29 и плоского ремня 32 (фиг,4), Таким образом, компонуется волновая импульсная передача. Роль шкива обката (жесткое колесо) играет к, иновый ремень.

Вращение водила 4 против часовой

40 стрелки с угловой частотой 0 1вызывает упругую деформацию плоского ремня роликами 5 и импульсное вращение цилиндрического шкива 33 по часовой стрелке (фиг.4).

45 Среднее значение передаточного числа волновой плоскоременной передачи с внут-, . ренним обкатыванием гибкого звена находится из выражениМ

0 „R2a

50 ф" R а — sin a () где R — радиус окружности водила 4 по центрам роликов 5 (фиг.З); а — угол поворота водила 4, определяемый отношением

55 л

a= —, (7) где Z — число роликов 5 в водиле 4.

Вал 36 рабочей машины, получая вращение от цилиндрического шкива 33 через

1664672

10 шестерни 38 — 40 и муфту 44, движется по пульсационному закону движения (без выстоя). Шкив 33 получает вращение в сторону, противоположную вращению ведущего элемента — водила 4 и, соответственно, ведомых конических дисков 6 и 7, а также вала

8.

На фиг.8 показан график угловой частоты аь вала 35 привода (следовательно, вала 36 рабочей машины), изменяющийся по пульсационному закону движения (без выстоя).

Этот режим, таким образом, соответствует неподвижному клиновому ремню 29 и обкатывающему по нему плоскому ремню

32. Причем вал рабочей машины 36 получает противоположное вращение.по сравнению с предыдущими вариантами, т.е. реализуется обратный ход машины беэ реверса двигателя 1.

Таким образом, в данном режиме работы можно получить обратный холостой ход рабочей машины без реверса двигателя 1 привода. Тем самым исключается затяжной переходной процесс реверса и, в конечном счете, повышается производительность рабочей машины, требующей обратного холостого хода, Кроме того в режиме холостого хода снимаются динамические нагрузки привода, вызываемые реверсом двигателя и необходимостью погасить инерцию его ротора, т.е. привод работает более размеренно и ритмично, 5 Формула изобретения

Привод для преобразования непрерывного вращательного движения вимпуль< ихное вращение по авт.св, N 1239043, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

10 производительности эа счет обеспечения реверсивной работы привода без реверса двигателя и повышения надежности работы, он снабжен установленным на неподвижном основании посредством опорного

15 вала цилиндрическим шкивом и огибающим ролики водила и цилиндрический шкив плоским бесконечно замкнутым ремнем, расположенным с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью клинового ре20 мня, причем опорный вал расположен между шестерней и поворотными коническими дисками и кинематически связан с валом последних посредством средней ведомой шестерни и находящихся с ней в зацепле25 нии двух крайних шестерен, свободно установленных соответственно на опорном валу цилиндрического шкива и на валу поворотных конических дисков с вазможностью взаимодействия с этими валами посредством

30 двухдополнительных управляемых сцепных муфт.

1664672

1б64672

1664672

О иг.

Составитель Л.Расторгуева

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор M.ßíêoâè÷

Заказ 2358 Тираж 477 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101