Привод механизмов или машин
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приводах различных механизмов или машин. Привод содержит барабан 1, вал 2, на котором установлены первая 3 и вторая 4 планетарные передачи, расположенные параллельно. Каждая планетарная передача состоит из солнечной шестерни 5, 6, промежуточной шестерни 7, 8 и коронных шестерен 9, 10, выполненных в виде зубчатых венцов, один из которых присоединен к внутренней поверхности барабана, другой - к неподвижной раме 17. Водило 11 присоединено к промежуточным шестерням 7, 8, взаимодействует с валом 2 и выполнено с возможностью вращения вокруг него. Источник, создающий силовое воздействие на барабан 1, выполнен или в виде груза 15, присоединенного через трос к барабану 1, или в виде пружины 16, присоединенной одним концом к внешней поверхности барабана 1, а другим - к неподвижному объекту. Поток гравитационной или потенциальной энергии частично поступает на первую планетарную передачу 3 и частично через водило 11 - на вторую планетарную передачу 4 и затем на вал 2 привода, что позволяет создать избыточный крутящий момент и увеличить эффективность привода. Технический результат - повышение эффективности привода при одновременном расширении областей его применения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах различных механизмов или машин, в частности в приводах подъемно-транспортных механизмов, в приводах механизмов ленточных конвейеров, в транспортных средствах, мотор-генераторных установках и т.п.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является привод механизмов или машин, содержащий вал привода, барабан, размещенные в нем две параллельно расположенных простых планетарных передачи, каждая из которых состоит из солнечной шестерни, присоединенной к валу привода, промежуточной шестерни и коронной шестерни, при этом коронная шестерня первой планетарной передачи через обод присоединена к внутренней поверхности барабана, а коронная шестерня второй планетарной передачи через обод присоединена к неподвижной раме, и водило, присоединенное к промежуточным шестерням планетарных передач, взаимодействующее с валом, и выполненное с возможностью вращения вокруг него (см. авт. св. СССР №326113, кл. В 65 G 23/08, 1972). В известном приводе имеется встроенный в барабан электродвигатель, содержащий неподвижный статор и ротор, функции которого выполняет вал. Одна коронная шестерня закреплена на статоре электродвигателя и выполняет функции неподвижной рамы, другая через обод присоединена к внутренней поверхности барабана.
Недостатками известного привода является недостаточно высокая эффективность, обусловленная тем, что в качестве ведомого звена используется барабан, и ограниченная область применения. Например, известный привод не может быть использован в компоновке с гидродвигателем и гребных винтах. Недостатком известного привода являются также его значительные габариты.
Задачами изобретения является повышение эффективности привода при одновременном расширении областей его применения.
Решение указанных задач обеспечивается новым высокоэффективным приводом механизмов или машин, содержащим вал привода, барабан, размещенные в нем две параллельно расположенных простых планетарных передачи, каждая из которых состоит из солнечной шестерни, присоединенной к валу, промежуточной шестерни и коронной шестерни, при этом коронная шестерня первой планетарной передачи через обод присоединена к внутренней поверхности барабана, а коронная шестерня второй планетарной передачи через обод присоединена к неподвижной раме, водило, присоединенное к промежуточным шестерням, взаимодействующее с валом и выполненное с возможностью вращения вокруг него, и источник, создающий силовое воздействие на вал привода, при этом источник может быть выполнен в виде груза, присоединенного к барабану через трос или цепь, или - в виде предварительно сжатой или растянутой пружины, один конец которой присоединен к барабану, а другой - к неподвижному объекту, причем диаметры делительных окружностей шестерен второй планетарной передачи меньше диаметров делительных окружностей первой планетарной передачи при тех же их передаточных отношениях, а коронные шестерни планетарных передач выполнены в виде зубчатых венцов. При этом предпочтительно, чтобы вал привода одновременно выполнял функции ведомого звена. Поскольку диаметры делительных окружностей шестерен второй планетарной передачи меньше диаметров делительных окружностей первой планетарной передаче при тех же их передаточных отношениях, коронные шестерни планетарных передач выполнены в виде зубчатых венцов, а вал привода одновременно является ведомым звеном, удается обеспечить создание исключительно высокого общего передаточного отношения заявленного привода и существенно увеличить вращающее усилие, передаваемое на вал привода. В заявленном приводе две планетарных передачи, соединенных посредством водила, можно обозначить символом 4К-Н (4 колеса и водило). При использовании в качестве источника, создающего силовое воздействие на вал, груза, присоединенного посредством троса или цепи к барабану, гравитационные усилия, создаваемые грузом, поступают на барабан, далее через зубчатый венец - на промежуточную шестерню, и затем часть этих усилий через солнечную шестерню переходит на вал привода. Другая часть создаваемых грузом гравитационных усилий через водило поступает на промежуточную шестерню второй планетарной передачи, превращается в центростремительное усилие, которое, приходя на вал привода, направляется встречно первой составляющей гравитационных усилий и уравновешивает ее. В результате возникает явление возврата центростремительной энергии на вал привода, на котором образуется избыточный крутящий момент, который и является движущей силой вала привода. При использовании в качестве источника, создающего силовое воздействие на вал привода, предварительно сжатой (растянутой) пружины, явление возврата на вал привода усилия, создаваемого пружиной, происходит аналогично применению в качестве указанного источника груза. При этом на второй планетарной передаче создается постоянное потенциальное поле, которое действует во время работы привода, то есть пружина служит «дополнительным» двигателем привода. В результате воздействия на вал привода избыточного крутящего момента, создаваемого грузом или пружиной, эффективность заявленного привода значительно превышает эффективность существующих приводов.
Дополнительно следует отметить, что если в известных приводах промежуточные шестерни взаимодействуют только с частью зубцов коронных шестерен, и при длительной работе может произойти деформация этих зубцов, то в заявленном приводе промежуточная шестерня при длительной работе последовательно взаимодействует со всеми зубцами венца, который выполняет функции коронной шестерни, и поэтому вероятность деформации зубцов венца сводится к минимуму, что приводит к значительному повышению эксплуатационной надежности привода. В связи с тем, что заявленный привод может быть выполнен с обратным самоторможением, его можно применять в компоновке с гидродвигателями, что служит расширению области применения заявленного привода.
Приложенные чертежи изображают: фиг.1 - кинематическая схема заявленного привода с грузом, фиг.2 - блок-схема заявленного привода с пружиной (вид в изометрии).
Привод содержит: барабан 1, вал 2 привода, первую планетарную передачу 3, вторую планетарную передачу 4, при этом каждая планетарная передача содержит солнечную шестерню 5, 6, закрепленную на валу, промежуточную шестерню 7, 8, и коронные шестерни 9, 10, выполненные в виде зубчатых венцов, водило 11, которое присоединено к промежуточным шестерням и выполнено с возможностью взаимодействия с валом и вращения вокруг него, проушину 12, закрепленную на внешней поверхности барабана, обечайку 13, присоединенную к внутренней поверхности барабана, цепь или трос 14, на конце которых закреплен груз 15, предварительно растянутую (сжатую) с заданным усилием пружину 16 и ступицу зубчатого венца 17, выполняющую функцию неподвижной рамы. При этом зубчатый венец 10 второй планетарной передачи 4 через обечайку (не указана) присоединен к ступице 17, выполняющей функцию неподвижной рамы. Цепь или трос 14 одним концом крепятся в проушине 12, размещенной на внешней поверхности барабана 1, а другим - к грузу 15. При использовании пружины 16 на внешней поверхности барабана 1 для крепления одного ее конца так же используют проушину 12. Приводная машина (не указана) может быть встроена в барабан 1 или вынесена за его пределы. Обычно усилие, создаваемое грузом 15, не превышает 1000 кгс, а усилие, развиваемое пружиной 16, не превосходит 2000 кгс.
Работу заявленного высокоэффективного привода рассмотрим на примере использования в качестве источника, создающего силовое воздействие на вал 2 привода, груза 15. После включения приводной машины (не указана) приводится в движение вал 2 и планетарные передачи 3 и 4. При этом промежуточная шестерня 7 обегает зубцы венца 9, закрепленного на внутренней поверхности барабана 1, а промежуточная шестерня 8 - зубцы венца 10, закрепленного на ступице 17. Гравитационный поток груза 15 через трос 14 поступает на зубчатый венец 9 первой планетарной передачи и далее на промежуточную шестерню 7 этой планетарной передачи. Далее происходит разделение гравитационного потока, создаваемого грузом 15. Часть этого потока через солнечную шестерню 5 поступает на вал 2 привода, а другая часть потока, предварительно превращаясь в центростремительную силу, через водило 11 поступает на вторую планетарную передачу 4 и затем - на вал 2 привода. На валу 2 привода происходит встреча частей созданного грузом гравитационного потока, и возникает избыточный крутящий момент, который служит движущей силой вала 2 привода. При использовании в качестве источника, создающего силовое воздействие на вал 2 привода, предварительно сжатой (растянутой) пружины 16, явление разделения, создаваемого пружиной 16 силового воздействия, происходит аналогично использованию в качестве источника силового воздействия на вал 2 привода груза 15, при этом во второй планетарной передаче возникает постоянное потенциальное поле, которое служит «дополнительным» источником, создающим воздействие на вал 2 привода, что также приводит к увеличению эффективности заявленного привода.
Был изготовлен опытный образец заявленного высокоэффективного привода (Центральный ремонтно-механический завод, г.Москва) с применением в качестве источника, создающего силовое воздействие на барабан, пружины, который успешно прошел испытания. В сравнении с известными приводами значительно увеличилась вырабатываемая электроэнергия, при этом габариты устройства уменьшились более чем в 3 раза.
Таким образом, при использовании заявленного привода удается обеспечить значительно более высокую эффективность благодаря использованию в качестве ведомого звена вала, благодаря введению в состав привода источника, создающего силовое воздействие на барабан, выполненного в виде груза, создающего поток гравитационной энергии, или пружины, обеспечивающей создание постоянного потенциального поля, вследствие выполнения коронных шестерней в виде зубчатых венцов и меньших диаметров делительных окружностей шестерней второй планетарной передачи в сравнении с первой при тех же их передаточных отношениях. Заявленный высокоэффективный привод может найти самое широкое применение в различных механизмах или машинах. Например, заявленный привод может использоваться в подъемно-транспортных механизмах, в приводных механизмах ленточных конвейеров и т.п. Заявленный привод имеет расширенную область применения, например он может применяться, в компоновке с гидродвигателями, в гребных винтах, в авиации или автотранспортных машинах. Дополнительным преимуществом заявленного высокоэффективного привода являются его малые габариты и высокая эксплуатационная надежность.
1. Привод механизмов или машин, содержащий вал привода, барабан, размещенные в барабане две параллельно расположенные простые планетарные передачи, каждая из которых состоит из солнечной шестерни, присоединенной к валу привода, промежуточной шестерни и коронной шестерни, при этом коронная шестерня первой планетарной передачи через обод присоединена к внутренней поверхности барабана, а коронная шестерня второй планетарной передачи присоединена к неподвижной раме, водило, присоединенное к промежуточным шестерням, взаимодействующее с валом и выполненное с возможностью вращения вокруг него, отличающийся тем, что в привод дополнительно введен источник, создающий силовое воздействие на вал привода, при этом источник выполнен в виде предварительно сжатой (растянутой) пружины, один конец которой присоединен к барабану, а другой - к неподвижному объекту, или в виде груза, присоединенного посредством троса или цепи к барабану, причем диаметры делительных окружностей шестерен второй планетарной передачи меньше диаметров делительных окружностей шестерен первой планетарной передачи при тех же их передаточных отношениях, а коронные шестерни планетарных передач выполнены в виде зубчатых венцов.
2. Привод по п.1, отличающийся тем, что вал привода одновременно выполняет функции ведомого звена.
