УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСИЛЕНИЯ МОМЕНТА ВРАЩЕНИЯ
DEVICE FOR STRENGTHENING MOMENT OF ROTATION

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к планетарным передачам для изменения скорости и мощности вращения двигателей [F16H 3/44].
Из уровня техники известна ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА [RU 2037695 С1, опубл. 19.06.1995], содержащая корпус, размещенные в нем пару центральных колес, сателлиты и водило с цилиндрическими ступенчатыми осями, каждая из которых имеет базирующую поверхность для размещения в водиле и рабочую поверхность для базирования сателлита.
Недостатком аналога является низкая надежность, обусловленная усложнением конструкции за счет применения стопорных элементов и подвижным размещением сателлитов на многоступенчатых осях, а также низкий КПД.
Также из уровня техники известна ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА ТИПА ЗК [Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. Изд.2-е. М.-Л.: Машиностроение, 1966. 308 с.], которая содержит три центральных колеса, одно из которых неподвижное, два других соединены соответственно с ведущим и ведомым валами передачи, сателлиты и водило, поддерживающее сателлиты.
Недостатком данного аналога является низкая надежность работы, обусловленная сложностью конструкции водила, а также низкий КПД.
Наиболее близким по технической сущности является ПРИВОД СМЕСИТЕЛЯ [RU 2060158 С1, опубл. 20.05.1996], содержащий корпус, двигатель, приспособление для передачи крутящего момента, планетарный механизм в виде вертикально расположенного водила с неподвижным солнечным колесом и сателлитами, оси которых посредством карданных шарниров соединены с лопастными валами, установленными внутри корпуса.
Технической проблемой прототипа является низкий КПД, обусловленный непосредственной зависимостью величины передаточного момента от геометрических размеров взаимозацепленных сателлитов и солнечной шестерни.
Техническим результатом изобретения является усиление момента вращения.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для усиления момента вращения содержащее корпус, в котором смонтировано одно зубчатое колесо, взаимозацепленное с сателлитами, соединенными с водилом, отличающееся тем, что зубчатое колесо соединено с ведущим валом, а водило соединено с валом отбора мощности, при этом соединение осей сателлитов с водилом выполнено шарнирным и/или на осях сателлитов расположены опоры в виде фиксаторов, выполненных с возможностью движения вдоль осей сателлитов и установленных в корпусе устройства. Шарнирное соединение осей сателлитов с водилом может быть выполнено с возможностью совершения возвратно-поступательного движения сателлитов в плоскости, перпендикулярной оси вращения зубчатого колеса и сателлитов.
Водило может быть установлено между направляющими и опирается на опорную ось произвольного профиля сечения, выполненными внутри оси сателлита.
Между водилом и осями сателлитов могут быть установлены пружины растяжения и/или пружины сжатия и/или магнит.
Ведущий вал, вал отбора мощности, водило и оси сателлитов могут быть выполнены с наличием каналов, для центробежной или принудительной подачи смазочно-охлаждающей жидкости в места контакта сателлита с осью.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показан общий вид сверху устройства для усиления момента вращения.
На Фиг. 2 показан вид сверху оси сателлита.
На Фиг. 3 показан вид сбоку соединения оси и сателлита.
На Фиг. 4 показан вид сбоку соединения оси и сателлита с помощью магнита.
На Фиг. 5 показаны распределения сил движущегося сателлита.
На Фиг. 6 показан пример реализации изобретения на основе устройства, имеющего шарнирное соединение оси с водилом и без использования подвижного фиксатора.
На чертежах обозначено: 1 - центральная шестерня, 2 - ведущий вал, 3 - сателлиты, 4 - ось сателлитов, 5 - подвижный фиксатор, 6 - водило, 7 - вилка водило, 8 - горизонтальная направляющая, 9 - цилиндрическая опора, 10 - крышка, 11 - зацепы, 12 - пружина растяжения, 13 - призматическая ножевая опора, 14 - магнитная крышка, 15 - вал отбора мощности, 16 - корпус, 17 - вектор центробежной силы инерции, 18 - вектор момента силы, 19 - вектор момента импульса, 20 - вектор момента силы инерции, 21 - вектор реакционного гироскопического усилия, 22 - шарнирное соединение оси с водилом.
Осуществление изобретения
Устройство для усиления момента вращения содержит набор взаимозацепленных зубчатых колес, состоящий из центральной шестерни 1 (см. Фиг. 1), установленной на ведущем валу 2 и сателлитах 3. Сателлиты 3 опираются на оси 4, одна из сторон которых опирается на подвижный фиксатор 5, другая соединена с водилом 6. При этом, в одном варианте реализации, вилка 7 водила 6 смонтирована между горизонтальными направляющими 8 выполненными внутри оси 4 (см. Фиг. 2) и опирается на цилиндрическую опору 9. Сверху вилка 7 закрыта крышкой 10, а между водилом 6 и осью 4 на зацепах 11 смонтирована пружина растяжения 12 (см. Фиг. 3) для крепления оси 4 к водилу 6.
В другом варианте реализации, вилка 7 водила 6 опирается на призматическую ножевую опору 13 (см. Фиг. 4) выполненную внутри оси 4, сверху вилка 7 закрыта магнитной сферической крышкой 14, обеспечивающей подвижное соединение водила 6 и оси 4. Водило 6 соединено с валом отбора мощности 15. Устройство смонтировано в корпусе 16, снабженным симметричными отверстиями (не показаны) для вывода ведущего вала 2 и вала отбора мощности 15. В передней части корпуса 16 выполнены отверстия (не показаны) для управления подвижными фиксаторами 5. Статическое (вертикальное) положение оси 4 обеспечивается пружиной 12 и магнитным полем крышки 10, которое действует на правый нижний торец оси 4.
Возможно выполнение устройства (см. Фиг. 6) без использования подвижного фиксатора 5, но имеющего шарнирное соединение 22 оси с водилом.
Устройство для усиления момента вращения работает следующим образом
В исходном положении блокируют вал отбора мощности 15. С помощью внешнего привода (на фигурах не показан), соединенного с ведущим валом 2 приводят в действие центральную шестерню 1 через которую сообщают момент импульса сателлитам 3 до достижения ими рабочего значения угловой скорости. После достижения сателлитами 3 рабочего значения угловой скорости вытягивают через отверстия в корпусе 16 (не показаны) подвижные фиксаторы 5, придавая свободу отклонения оси 4 с сателлитами 3, при этом вертикальный ход оси 4 ограничен крышкой 10. Одновременно с этим, вал отбора мощности 15, начинает совершать вращательное движение, а ведущий вал 2 начинает уменьшать скорость своего движения. Увеличение угловой скорости вала отбора мощности 15 сопровождается уменьшением угловой скорости центральной шестерни 1 до ее полной остановки, при этом скорость вращения сателлитов 3 остается постоянной. При вращении вала отбора мощности 15 возникает прецессия, при которой образуется центробежная сила инерции 17 (на чертеже показан вектор этой силы), которая с увеличением угловой скорости прецессии увеличивается в квадратичной зависимости. Центробежная сила инерции 17 за счет шарнирного соединения оси 4 с водило 6 отклоняет оси 4 с сателлитами 3 в радиальном направлении, создавая момент силы 18 (на чертеже показан вектор момента силы) относительно шарнира. При этом сателлит 3 обладает моментом импульса 19 (на чертежах показан вектор момента импульса), в следствии чего возникают гироскопический эффект и реакция (см. Фиг. 5), заключающиеся в том, что сателлит 3 пытаясь совместить направление вектора момента импульса 19 с направлением вектора момента центробежной силы инерции 20 относительно шарнирного соединения оси 4 с водилом 6 по кратчайшему пути, тем самым создавая реакционное гироскопическое усилие 21 (на чертежах показан направление вектора гироскопического усилия) через ось 4 на водило 6, направленное тангенциально прецессии и совпадающей с ней по направлению. Мощность, которую получает вал отбора мощности 15 пропорциональна произведению гироскопического момента на значение рабочей угловой скорости прецессии.
Технический результат изобретения - усиление момента вращения, достигается за счет того, что соединение осей 4 сателлитов 3 с водилом 6 с одной стороны выполнено шарнирным, с другой стороны оси 4 сателлитов 3 свободно опираются на подвижные фиксаторы 5, установленные в корпусе 16 устройства, что позволяет при вращении сателлитов создать принудительную прецессию с одновременным предоставлением свободы отклонения оси 4 и действием центробежной силы инерции 17.