Механический усилитель
Изобретение относится к машиностроению, в частности к приводам с усилителями. Механический усилитель содержит силовой дифференциал 1, дифференциал сравнения 30, регулирующий дифференциал 2, управляющий дифференциал 36 и два самотормозящих механизма 3 и 4, работающих в режиме оттормаживания. Вход силового дифференциала 1 соединен с приводом и входом регулирующего дифференциала 2. Центральные колеса 17 и 18 силового дифференциала жестко соединены с ведомыми звеньями 15 и 16 самотормозящих механизмов и соединены с центральными колесами 32 и 33 дифференциала сравнения таким образом, чтобы центральные колеса дифференциала сравнения вращались в противоположных направлениях. Ведущие звенья 13 и 14 самотормозящих механизмов соединены с центральными колесами 19 и 20 регулирующего дифференциала и с центральными колесами 42 и 43 управляющего дифференциала таким образом, чтобы центральные колеса управляющего дифференциала вращались в противоположных направлениях. Центральные колеса регулирующего дифференциала замкнуты механизмом 41 выравнивания скоростей вращения. Технический результат - повышение надежности и функциональности. 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к приводам с усилителями.
Известен гидромеханический усилитель по авторскому свидетельству SU №643672, 1972 г.
Недостатком известного гидромеханического усилителя является невысокое быстродействие при реверсе силового двигателя.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является гидромеханический усилитель по авторскому свидетельству SU №823662, 1975 г., содержащий силовой двигатель, управляющий серводвигатель, два планетарных механизма, гидросистему с двумя гидротормозами.
Недостатком данного устройства является невысокое быстродействие и недостаточная функциональность.
Задачей изобретения является уменьшение времени отклика на управляющее воздействие и повышение надежности и функциональности.
Поставленная задача решается благодаря тому, что механический усилитель, содержащий силовой дифференциал, дифференциал сравнения согласно формуле изобретения содержит регулирующий дифференциал, управляющий дифференциал и два самотормозящих механизма, работающих в режиме оттормаживания. При этом вход силового дифференциала соединен с приводом и входом регулирующего дифференциала, центральные колеса силового дифференциала жестко соединены с ведомыми звеньями самотормозящих механизмов и соединены с центральными колесами дифференциала сравнения таким образом, чтобы центральные колеса дифференциала сравнения вращались противоположных направлениях. Ведущие звенья самотормозящих механизмов соединены с центральными колесами регулирующего дифференциала и с центральными колесами управляющего дифференциала таким образом, чтобы центральные колеса управляющего дифференциала вращались в противоположных направлениях. Центральные колеса регулирующего дифференциала замкнуты механизмом выравнивания скоростей вращения.
Указанная совокупность признаков является новой, не известной из уровня техники и позволяет решить поставленную задачу, так как наличие управляющего дифференциала позволяет изменять скорость вращения ведущих звеньев самотормозящих механизмов. Регулирующий дифференциал синхронизирует скорости вращения ведущих звеньев самотормозящих механизмов со скоростью вращения ведомых звеньев самотормозящих механизмов. Самотормозящие механизмы работают в режиме оттормаживания, выполняя роль механических усилителей, когда ведущее звено убегает от набегающего на него ведомого звена, задавая скорость вращения последнего. Чем ближе самотормозящий механизм выполнен к границе самоторможения, тем меньшее усилие необходимо для управления усилителем и тем соответственно выше коэффициент усиления (Благонравов А.А. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа. - М.: Машиностроение, 1977, с.59). Силовой дифференциал распределяет обороты, подаваемые на него от привода, между центральными колесами дифференциала сравнения. Дифференциал сравнения, в зависимости от разности в скоростях вращения своих центральных колес, вращает выходную шестерню с той или иной скоростью. Чем больше разница в скоростях вращения центральных колес дифференциала сравнения, тем быстрее вращается выходная шестерня. Механизм выравнивания скоростей вращения центральных колес регулирующего дифференциала выравнивает скорости их вращения при отсутствии управляющего воздействия.
На чертеже представлена схема механического усилителя.
Механический усилитель состоит из:
силового дифференциала 1 с центральными колесами 17, 18, сателлитами 24 и шестерни 22;
регулирующего дифференциала 2 с центральными колесами 19, 20, сателлитами 25 и шестерни 23;
дифференциала сравнения 30 с центральными колесами 32, 33, сателлитами 35 и шестерни 34;
управляющего дифференциала 36 с центральными колесами 42, 43, сателлитами 44 и шестерни 45;
самотормозящих механизмов 3 и 4, каждый из которых состоит из ведомых звеньев 15, 16 и ведущих звеньев 13, 14;
шестерен 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 21, 26, 27, 28, 29, 31, 37, 38, 39, 40;
механизма выравнивания скоростей вращения центральных колес 41;
шестерня 34 является выходным звеном усилителя;
шестерня 21 является силовым входом усилителя на который подается энергия постороннего источника;
шестерня 45 является управляющим входом усилителя (на который подается входной сигнал).
Механический усилитель работает следующим образом. Шестерня 21 вращается с постоянной скоростью от двигателя или вала отбора мощности. При этом по силовой кинематической цепи 21-22-24-18-26-28-32-35 вращение передается на сателлит 35 дифференциала 30. По другой силовой кинематической цепи 21-24-17-27-29-31-33-35 вращение передается на тот же сателлит 35. при этом вращение центральных колес 32 и 33 дифференциала 30 происходит с одинаковой скоростью и в противоположных направлениях, в результате шестерня 34 остается неподвижной. Одновременно с этим по регулирующей кинематической цепи 21-23-25-20-12-10-14 вращение передается на ведущее звено 14 самотормозящего механизма 4, через шестерни 38 40 на механизм выравнивания скоростей 41, а через шестерни 6 и 8 на центральное колесо 42 управляющего дифференциала 36. По другой регулирующей кинематической цепи 21-23-25-19-11-9-13 вращение передается на ведущее звено 13 самотормозящего механизма 3, через шестерни 37 и 39 на механизм выравнивания скоростей 41, а через шестерни 5 и 7 на центральное колесо 43 управляющего дифференциала 36. Центральные колеса всех дифференциалов вращаются с равными попарно скоростями, при этом 32 и 33 вращаются в противоположных направлениях, и шестерня 34 неподвижна. Центральные колеса 42 и 43 управляющего дифференциала 36 также вращаются в противоположных направлениях и шестерня 45 неподвижна. Таким образом, весь механизм находится в состоянии равновесия, и ведущие звенья 13 и 14 самотормозящих механизмов, работающих в режиме оттормаживания, успевают убегать от набегающих на них ведомых звеньев 15 и 16. Под воздействием входного сигнала шестерня 45 дифференциала 36 начинает вращаться, и скорость вращения центрального колеса 42 уменьшается, а центрального колеса 43 увеличивается. Поскольку центральное колесо 42 по указанным выше кинематическим цепям соединено с ведущим звеном 14 самотормозящего механизма 4 и с центральным колесом 20 дифференциала 2, то и они снижают скорость вращения. Ведомое звено 16 самотормозящего механизма 4, работающего в режиме оттормаживания, опираясь на ведущее звено 14, также уменьшит скорость вращения, в итоге уменьшаются скорости вращения центральных колес 18 и 32 дифференциалов 1 и 30, соединенных с ведомым звеном 16. Во всех дифференциалах произойдет перераспределение оборотов между центральными колесами. Скорости вращения центральных колес 43, 19, 17 и 33 пропорционально увеличатся, и ведущее звено 13 самотормозящего механизма 3, работающего в режиме оттормаживания, успевает убегать от набегающего на него ведомого звена 15, не создавая препятствий для его вращения. Поскольку центральные колеса 32 и 33 дифференциала 30 получают разную скорость вращения, то шестерня 34 начнет вращаться. При этом угол поворота и скорость вращения шестерни 34 пропорциональны углу поворота и скорости вращения шестерни 45. При вращении шестерни 45 в противоположном направлении шестерня 34 также изменит направление вращения. Механизм выравнивания скоростей вращения 41 при отсутствии воздействия на шестерню 45 выравнивает скорости вращения центральных колес 19 и 20 дифференциала 2, задавая нулевую скорость вращения шестерни 34. Таким образом, использование данного изобретения позволяет уменьшить время отклика на управляющее воздействие и задать выходной шестерне любую скорость и направление вращения.
1. Механический усилитель, содержащий силовой дифференциал, дифференциал сравнения, отличающийся тем, что содержит регулирующий дифференциал, управляющий дифференциал и два самотормозящих механизма, работающих в режиме оттормаживания, при этом вход силового дифференциала соединен с приводом и входом регулирующего дифференциала, центральные колеса силового дифференциала жестко соединены с ведомыми звеньями самотормозящих механизмов и соединены с центральными колесами дифференциала сравнения таким образом, чтобы центральные колеса дифференциала сравнения вращались в противоположных направлениях, а ведущие звенья самотормозящих механизмов соединены с центральными колесами регулирующего дифференциала и с центральными колесами управляющего дифференциала таким образом, чтобы центральные колеса управляющего дифференциала вращались в противоположных направлениях.
2. Механический усилитель по п.1, отличающийся тем, что центральные колеса регулирующего дифференциала замкнуты механизмом выравнивания скоростей вращения.
