ШКИВ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к приводам машин с гибкой связью, и может быть реализована в механизмах, работающих с переменным режимом нагружения, а также использоваться, например, в качестве звена автоматического плоскоременного вариатора.
Известен шкив, содержащий плоскую многовитковую пружину, один конец которой жестко закреплен на ступице ведущего вала, а крайним периферийным витком образован обод, и фиксатор, установленный на свободном конце плоской многовитковой пружины, позволяющий сохранять как целостность конструкции, так и относительную подвижность витков [Патент №2127841 от 20.03.1999].
Недостатком такого шкива является смещение его массы относительно оси ступицы, зависимое как от предварительного натяжения гибкой связи, так и от переменного внешнего нагружения, что приводит к динамической неустойчивости работы передачи на скоростных режимах ее эксплуатации.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является шкив, содержащий обод переменного диаметра, выполненный в виде однополостного гиперболоида вращения, образованного несущими стержнями, концы которых закреплены в шаровых опорах, равномерно расположенных на внутренней поверхности фланцев, причем один фланец жестко установлен на ведомом валу, а другой образует с валом двухподвижную связь, при этом оба фланца связаны между собой пружиной растяжения [Патент №2224936 от 27.02.2004].
Недостатком такого шкива является неустойчивость работы передачи в условиях многорежимной эксплуатации за счет возможного вращения несущих стержней вокруг их осей симметрии, что может привести к остановке шкива в ведомом режиме.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности работы шкива за счет обеспечения устойчивости его работы.
Данный технический результат достигается тем, что в шкиве, содержащем обод переменного диаметра, обод выполнен в виде однополостного гиперболоида вращения, образованного несущими стержнями, концы которых закреплены в шаровых опорах, равномерно расположенных на внутренней поверхности фланцев, причем один фланец жестко установлен на ведомом валу, а другой образует с валом двухподвижную связь, при этом оба фланца связаны между собой, а шаровая опора состоит из шарнира с жестко установленным на нем стержнем и снабжена, по меньшей мере одним пальцем цилиндрической формы с высотой L и установленным в шарнир стержня неподвижно, а сам шарнир расположен во фланце с зазорами h и h1, причем h<L<h1 для исключения вращения несущих стержней вокруг осей их симметрии и обеспечения устойчивости и надежности работы шкива в условиях стационарной и многорежимной эксплуатации. Кроме того, фланцы могут быть связаны между собой эластомерным кольцом, введенным в горловое сечение гиперболоида, образованного стержнями, причем кольцо может быть составным из двух коаксиальных элементов, соединенных неподвижно любым способом или цельным, полученным операцией вулканизации из сырой резины до сборки шкива.
На фиг.1 изображен предлагаемый шкив, общий вид;
на фиг.2 - однополостный гиперболоид вращения в разрезе, сплошной линией показано начальное положение с минимальным
горловым сечением, пунктиром - в рабочем положении с увеличенным горловым сечением;
на фиг.3 - пространственное изображение однополостного гиперболоида вращения;
на фиг.4 - шаровая опора.
Шкив имеет фланец 1, установленный жестко на ведомом валу 2 и фланец 3, образующий с валом 2 двухподвижную связь. Двухподвижная связь может быть образована путем размещения подшипника 4 во фланце 3 и установки фланца 3 с подшипником 4 на валу 2 по скользящей посадке. Несущие стержни 5 образующие обод шкива в виде однополостного гиперболоида вращения, подвижны относительно фланцев 1 и 3, т.к. стержни 5 своими концами закреплены в шаровых опорах, равномерно расположенных на внутренних поверхностях фланцев по периметру. При этом шаровые опоры снабжены пальцем 6, имеющим цилиндрическую форму и высоту L и установлены в шарнир стержня 7 неподвижно, а сам шарнир расположен во фланце подвижно с зазорами h и h1, причем h<L<h1 (зазор h выбирается как для ходовой посадки, a h1 - из условия прочности), что исключает вращение несущих стержней вокруг осей их симметрии и обеспечивает устойчивость и надежность работы шкива в условиях стационарной и многорежимной эксплуатации (фиг.4). Между фланцами 1 и 3 расположена пружина растяжения 8, крайние витки которой жестко связаны с фланцами. Однако между фланцами 1 и 3 может быть расположено эластомерное кольцо введенное в горловое сечение гиперболоида (фиг.3) через которое проходят стержни. Эластомерное кольцо может быть составным из двух коаксиальных элементов, соединенных неподвижно любым способом или цельным, полученным операцией вулканизации из сырой резины до сборки шкива.
Предложенный шкив работает следующим образом. В исходном положении фланцы 1 и 3 находятся на минимальном расстоянии друг от друга, при этом однополостный гиперболоид вращения, образуемый несущими прямолинейными стержнями 5, имеет минимальный размер диаметра в горловом сечении.
При увеличении нагрузки на ведомом валу 2 фланец 3 поворачивается и смещается относительно ведомого вала 2, растягивая пружину 8 или эластомерное кольцо, изменяя кинематическую поверхность (поверхность вращения) в форме гиперболоида. Диаметральный размер в горловом сечении изменяется в большую сторону, что приводит к автоматическому изменению передаточного отношения передачи гибкой связью до требуемой величины. При этом потребляемая мощность сохраняется, как и устойчивость работы передачи. В предельном максимальном расчетном нагружении кинематическая поверхность шкива вырождается в круговой цилиндр с диаметром, равным диаметру размещения несущих стержней 5 на фланцах 1 и 3. Для ограничения относительного углового смещения фланцев 1 и 3 в конструкцию двуподвижной связи можно ввести упоры, установленные на двуподвижную связь (не показано).
Предложенная конструкция шкива исключает вращение несущих стержней 6 вокруг осей их симметрии, что обеспечивает устойчивость и надежность работы шкива в условиях стационарной и многорежимной эксплуатации, кроме того, шкив позволяет повысить надежность работы шкива в условиях многорежимной эксплуатации передачи в составе механического автовариатора за счет непрерывного плавного изменения диаметра шкива без остановки передачи движения.