Пусковой механизм

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при конструировании механизмов, в которых необходимо в широких пределах изменять передаточное отношение. Пусковой механизм состоит из дифференциальной передачи и силовой муфты (2) скольжения. Дифференциальная передача имеет один вход и два выхода. Один выход соединен с ведомым валом и вращается в ту же сторону, что и вал привода. Второй выход соединен со входом дифференциала и ведущим валом через силовую муфту (2) скольжения, которая частично блокирует дифференциал, что приводит к уменьшению общего передаточного отношения от максимальной величины, когда движение передается только через элементы дифференциальной передачи, до минимальной величины после разгона. При увеличении нагрузки на ведомом валу, при его торможении, скольжение в силовой муфте увеличивается, элементы дифференциала увеличивают движение относительно друг друга, а вращение всего механизма вокруг вала замедляется, передаточное отношение механизма и крутящий момент на ведомом валу увеличиваются, скорость ведомого вала уменьшается. Изобретение направлено на упрощение процесса разгона, упрощение механизма и экономию энергии. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при конструировании механизмов, в которых необходимо в широких пределах изменять передаточное отношение и крутящий момент, оптимизирующие разгон ведомого вала при постоянных оборотах и крутящем моменте на валу двигателя. Примером такого механизма могут быть тяговые двигатели на транспорте, пусковые и регулирующие устройства для насосов, вентиляторов, центрифуг и других механизмов.

Известны различные пути согласования передаточного отношения при передаче движения от двигателя к исполнительному механизму. Наиболее распространенным способом является зубчатый редуктор и фрикционные муфты. Эти механизмы описаны, например, в Артоболевский И.И. «Механизмы в современной технике». Том 4 «Зубчатые механизмы» и Том 5 «Фрикционные механизмы». Москва. Наука 1980 г., а также в: «Преобразователь передаточного отношения, зависящий от нагрузки на валу», пат. RU №2304735, пат. RU №2333405 и заявка на патент №2010103911.

Недостатком зубчатых редукторов является то, что при их использовании передаточное отношение трансмиссии постоянно, двигатель в большинстве случаев не работает на оптимальном режиме, при этом ухудшается экономичность, увеличиваются нагрузки на двигатель и элементы трансмиссии. Внесение в конструкцию технологически сложных устройств, ступенчатых или бесступенчатых преобразователей передаточного отношения, а также специальных устройств, например, гидромоторов, приводят к удорожанию конструкции и к уменьшению степени надежности. Недостатками известных решений описанных в пат. RU №2304735, пат. RU №2333405 и в заявке на патент №2010103911, являются сложность конструкции и неоптимальный режим работы в процессе изменения передаточного отношения.

Задачей изобретения является осуществление простого и оптимально работающего механизма для разгона ведомого вала с изменением крутящего момента и передаточного отношения, при работе двигателя на оптимальном режиме. Это приведет к упрощению процесса разгона, уменьшению потерь и экономии энергии, а также к упрощению конструкции.

Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению энергия двигателя, который может быть любого из известных типов, передающих энергию посредством вращающегося вала, поступает на вход дифференциальной передачи, имеющей два выхода, передающие различный крутящий момент. Один выход дифференциальной передачи соединен с ведомым валом, который вращается в ту же сторону, что и вал привода, а второй выход соединен с входом дифференциала и ведущим валом через силовую муфту скольжения любого известного типа с регулируемой или не регулируемой силой сцепления, частично блокирующей дифференциал, что создает условия для раскручивания всего механизма вместе с ведомым валом вокруг общей оси, что приводит к уменьшению его общего передаточного отношения от максимальной величины, когда движение передастся только через элементы дифференциальной передачи, до минимальной величины после разгона, когда вращение элементов передачи относительно друг друга значительно уменьшается либо отсутствует, а весь механизм вращается целиком, либо с небольшим проскальзыванием в силовой муфте скольжения, при этом от величины скольжения в силовой муфте зависит передаточное отношение пускового механизма и крутящий момент на ведомом валу. При вращении ведущего вала в силовой муфте скольжения возникает сила, частично блокирующая дифференциал, которая увлекает вращение выхода дифференциала, соединенного со входом, в направлении вращения ведущего и ведомого валов, при этом, с ускорением его вращения, вся в большей степени энергия передается через вращение всего механизма вокруг общей оси и вся в меньшей степени - через элементы дифференциала. Передаточное отношение механизма уменьшается, а скорость вращения ведомого вала увеличивается. Чем больше нагрузка на ведомом валу, тем больше скольжение в муфте, вращение в большей степени передается через элементы дифференциала, и тем в большей степени дифференциал работает как редуктор с передаточным отношением, определяемым из соотношения его элементов, что приводит к уменьшению оборотов и к увеличению крутящего момента на ведомом валу.

Изобретение поясняется чертежом, где, для примера, схематически показан зубчатый планетарный дифференциал с электромагнитной муфтой, соединенной с ведущим валом. Ведущий вал 1 соединен с центральным колесом 5 планетарного дифференциала и с якорем электромагнитной муфты 2, ответная часть электромагнитной муфты 3 соединена с водилом 4, на котором свободно вращаются жестко соединенные между собой пары сателлитов 6. Вращение вала 1 передается на центральное колесо 7, соединенное с ведомым валом 8. После пуска двигателя и при наличии нагрузки на ведомом валу, водило 4 стремится вращаться в сторону, обратную вращению ведущего вала 8, но этому препятствует электромагнитная муфта скольжения, и водило 4 тормозится, а весь механизм в большей степени работает как редуктор. Крутящий момент при этом увеличивается. При разгоне, под действием сил сцепления в электромагнитной муфте скольжения, частично блокирующих дифференциальную передачу, весь механизм, вращаясь вокруг собственной оси, уменьшает общее передаточное отношение. Вращение вокруг своей оси под действием сил сцепления в муфте нарастает, а качение сателлитов по центральным колесам замедляется. Обороты ведомого вала увеличиваются. При увеличении потребной нагрузки на ведомом валу водило 4, соединенное со вторым выходом дифференциальной передачи, замедляет вращение, сателлиты увеличивают свое вращение вокруг центральных колес и механизм в большей степени работает как редуктор. Обороты ведомого вала уменьшаются, а крутящий момент на ведомом валу увеличивается.

Пусковой механизм, отличающийся тем, что энергия двигателя, который может быть любым, передающего энергию посредством вращающегося вала, поступает на вход дифференциальной передачи, имеющей два выхода, передающие различный крутящий момент, один выход дифференциальной передачи соединен с ведомым валом, который вращается в ту же сторону, что и вал привода, а второй выход соединен со входом дифференциала и ведущим валом через силовую муфту скольжения любого известного типа с регулируемой или не регулируемой силой сцепления, частично блокирующей дифференциал, создает условия для вращения всего механизма вместе с ведомым валом вокруг общей оси, что приводит к уменьшению его общего передаточного отношения от максимальной величины, когда движение передается только через элементы дифференциальной передачи, до минимальной величины после разгона, когда вращение элементов дифференциальной передачи относительно друг друга значительно уменьшается, либо отсутствует, а весь механизм вращается целиком, либо с небольшим проскальзыванием в силовой муфте скольжения, а при увеличении нагрузки на ведомом валу при его торможении скольжение в силовой муфте увеличивается, элементы дифференциала увеличивают движение относительно друг друга, вращение всего механизма вокруг вала замедляется, передаточное отношение механизма увеличивается, скорость ведомого вала уменьшается, а крутящий момент на ведомом валу увеличивается.