Волновая отключаемая передача
Владельцы патента RU 2293232:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области машиностроения, а точнее к волновым передачам как зубчатым, так и фрикционным, и может найти применение в приводах мотор-колес электрифицированных агрегатов, приводах манипуляторов и иных многодвигательных установках. Генератор волн волновой передачи снабжен приводом, изменяющим диаметральный размер генератора и выполненным в виде фиксирующего подпружиненного конуса 8, который взаимодействует с кулачками 9, закрепленными в обоймах 10, имеющих радиальную подвижность. К обоймам прикреплены внешние элементы генератора и планки, несущие распорные элементы. Технический результат - расширение функциональных возможностей путем использования муфты сцепления, отключающей входной вал от выходного, уменьшение механических потерь, увеличение КПД. 4 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а точнее к волновым передачам как зубчатым, так и фрикционным, и может найти применение в приводах мотор-колес электрифицированных агрегатов, приводах манипуляторов и иных многодвигательных установках.
Известны волновые передачи, описанные в [1], [2]. Передачи содержат корпус, входной и выходной валы, генератор, гибкие колеса, венец, жесткие венцы часто выполняются двухступенчатыми.
Наиболее близкой к заявленному по совокупности существенных признаков является волновая фрикционная соосная передача с роликовым генератором, описанная в [3].
В этой передаче генератор выполнен в виде роликов (шариков), установленных с возможностью радиального перемещения, на ведущем валу закреплены кулачки, взаимодействующие с роликами во время работы передачи и фиксирующие гибкое колесо, ролики. Передача включается автоматически при повороте кулачков.
Недостатками данной передачи являются:
1. Узкие функциональные возможности, поскольку передача не может использоваться в качестве управляемой муфты сцепления.
2. Большие механические потери и низкий КПД при вращении за счет выходного вала и повороте кулачка, поскольку в этом случае получает вращение весь привод. Между тем, в целом ряде устройств, например в электротрансмиссиях подвижных объектов, необходимо отключать повреждение или резервные приводы от кинематической цепи двигателей. В то же время, применение специальных муфт сцепления нежелательно из-за габаритных ограничений при конструировании мотор-колес.
Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей, уменьшение механических потерь, повышение КПД.
Это достигается тем, что генератор волн волновой передачи снабжен дополнительным внешним приводом, выполненным в виде фиксирующего подпружиненного конуса, связанного с кулачками, установленными в обоймах, а к обоймам прикреплены планки, симметрично соединенные с помощью шарниров, причем в местах шарнирных соединений планок установлены распорные элементы с пружинами.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами. На фиг.1 и 2 показано схематично устройство заявленной волновой передачи, в частности на фиг.1 изображена передача в основном, рабочем режиме, на фиг.2 - та же передача в отключенном состоянии (режим муфты). На фиг.3 изображено конкретное конструктивное исполнение передачи, в частности генератора волн с переменным диаметральным размером, вид сбоку, на фиг.4 показан тот же генератор, вид спереди. Для упрощения входной вал и шлицевое соединение его обоймы с роликами на фиг.4 не показаны.
Волновая передача состоит из венца 1, прикрепленного к корпусу, гибкого колеса 2, генератора волн, состоящего из роликов 3 и механизма фиксированного изменения расстояния между роликами 4. Генератор волн соединен с входным валом, гибкое колесо - с выходным валом. На фиг.1 показана передача с раздвинутыми роликами и зафиксированными на максимальном расстоянии один от другого. На фиг.2 ролики сдвинуты на минимально возможное расстояние. Гибкая лента (гибкое колесо) 2 имеет на фиг.1 эллипсообразную и на фиг.2 цилиндрическую форму.
Конкретная конструкция механизма генератора включает в себя привод осевого перемещения 5, фиксатор 6, вал 7 с коническим барабаном взаимодействует с кулачками 9, соединенными с обоймами 10. В обоймах закреплены ролики 3. Обоймы стянуты пружинами 11. Сам барабан подпружинен пружиной 12. К обоймам прикреплены с помощью шарниров планки 13, 14, 15 и 16. Один конец планок соединен с обоймой, другой - с шарниром противоположной планки. К этому же шарниру 17 присоединен распорный элемент 18 - колодки или также ролики. Эти элементы связаны с помощью пружин 19. Входным валом является водило 20 со шлицевыми соединениями 21 с осями роликов 3.
Работа передачи происходит следующим образом.
В исходном положении (фиг.1) ролики 3 раздвинуты. При вращении генератора создаются волны деформации, которые вызывают поворот гибкого колеса в соответствии с передаточным отношением передачи. В этом случае передача работает как преобразователь механических параметров, диаметральный размер генератора (по большой полуоси - вертикальной на фиг.1, 2, 3, 4). При переходе в режим муфты ролики 3 выходят из контакта с гибким колесом 2 (зубчатым или фрикционным), которое принимает круглую форму и разрывает кинематическую цепь. Выходной вал отсоединяется от входного, который получает возможность свободно вращаться. На фиг.3 показан генератор в раздвинутом положении. Конус 8 закреплен на вращающемся валу 7, в исходном состоянии кулачки 9 максимально раздвинуты. При необходимости размыкания кинематической цепи конус 8 сдвигается приводом 5 влево и фиксируется фиксатором 6, кулачки 9 сдвигаются под действием пружин 11 к центру, поскольку диаметр конуса, взаимодействующего с кулачками, уменьшается. При этом соединение роликов с входным валом не теряется вследствие наличия шлицов 21, присоединенных к водилу 20.
Одновременно с сближением обоймы с роликами происходит раздвижение распорных элементов 18, под действием которых гибкое колесо принимает положение, показанное на фиг.4 пунктиром. При необходимости включения передачи ролики снова раздвигаются, гибкое колесо деформируется, его сечение из круглого превращается в овальное, появляется контакт между гибким колесом и венцом, передача производит преобразование движения.
Данная передача имеет следующее технико-экономическое преимущество:
1) расширяются функциональные возможности передачи, она может быть использована в качестве муфты, отключающей входной вал от выходного.
2) вследствие отключения входного вала с редуктором и двигателем (в трансмиссиях мотор-колес) потери на трение вращения и на разворот ротора сведены к нулю, т.е. механические потери при вращении выходного вала минимальны.
3) уменьшение механических потерь приводит к увеличению КПД, в частности, в электротрансмиссиях потери мощности на вращение незадействованных мотор-колес минимальны, что позволяет изменять мощность движения в зависимости от внешних условий. Для трехступенчатой передачи в режиме вращения за входной вал КПД увеличивается с 70% до 90% по сравнению с передачей без разъединения кинематической цепи.
Источники информации
1. М.Н.Иванов. Волновые зубчатые передачи - М.: высшая школа, 1981, - 184 с., ил.
2. А.с. СССР №185652 - Волновая двухступенчатая зубчатая передача. \ Г.Е.Белоусов и др. - Опубл. БИ, 1966, №17.
3. А.с. СССР №381825 - Волновая фрикционная передача. \ Л.Г.Бочкова, В.П.Демиденко и И.И.Ермаков. - Опубл. БИ, 1973, №22.
Волновая отключаемая передача, содержащая корпус, входной и выходной валы, роликовые генераторы волн деформации, гибкое колесо, венец, зацепляющийся с гибким колесом, ролики генератора установлены в обоймах с возможностью радиального перемещения, отличающаяся тем, что генератор волн волновой передачи снабжен дополнительным внешним приводом, выполненным в виде фиксирующего подпружиненного конуса, связанного с кулачками, установленными в обоймах, а к обоймам прикреплены планки, симметрично соединенные с помощью шарниров, причем в местах шарнирных соединений планок установлены распорные элементы с пружинами.
