ИНЕРЦИОННЫЙ ВАРИАТОР

Полезная модель относится к машиностроению, применяется в трансмиссиях транспортных средств для передачи крутящего момента, замедления скорости вращения вала и в приводах самого различного технологического оборудования.
Известен автоматический импульсный вариатор (RU 2148747 C1 F16H 29/02), содержащий корпус, коническую пару, промежуточный вал с эксцентриками и опорой, ведомый вал с механизмами свободного хода, эксцентриковые втулки и пружины растяжения. Установленные на эксцентриках эксцентриковые втулки связаны через шатуны и коромысла с механизмами свободного хода и подпружинены пружинами растяжения. Пружина растяжения связана штифтами с эксцентриковой втулкой и опорой. Вариатор обладает возможностью саморегулирования скорости ведомого вала в зависимости от величины момента сопротивления на валу.
Известен автоматический импульсный вариатор (RU 2162971 C2 F16H 29/02), содержащий корпус, коническую зубчатую пару, промежуточный вал и ведомый вал с муфтами свободного хода. На промежуточном валу закреплены неподвижно ползуны, на которые подвижно установлены пазами подпружиненные диски. Диски связаны шатунами с подпружиненными коромыслами. Коромысла контактируют с боковыми плоскостями ведущих эксцентриков муфт свободного хода.
Недостатком вышеописанных вариаторов является сложность конструкции и использование МСХ, которая является ненадежным и недолговечным звеном.
Цель полезной модели: регулирования скорости вращения ведомого вала в зависимости от величины момента сопротивления на ведомом валу, повышение КПД устройства, снижение тепловых потерь, улучшение надежности и долговечности устройства.
Это достигается тем, что вариатор снабжен импульсным механизмом, в основе которого заложена конструкция карданного механизма, в котором на шипах крестовины установлены рычаги, соединенные через пружины и кронштейны с грузами, которые шарнирно установлены на шипах крестовины. Долговечность предложенного устройства по сравнению с прототипом выше, так как вращающий момент ведущего вала трансформируется без преобразования в знакопеременный момент, в результате нет необходимости устанавливать МСХ. Это повышает и эффективность работы, так как отсутствуют потери энергии, связанные с работой МСХ.
На фиг.1 изображена кинематическая схема инерционного вариатора (ИВ).
На фиг.2а-б изображена схема импульсного механизма (ИМ) с разрезом.
На фиг.3 изображены графики изменения угла α и силы упругости Fупр., с течением времени t.
Устройство состоит из неподвижного корпуса 1, в котором установлены ведущая шестерня 2, сателлиты 3, ведомая шестерня 4, водило 5, приводные шестерни 6 и 7, приводной вал 8. ИВ содержит ИМ, который состоит из следующих деталей: вилки 9 и 10, крестовина 11, грузы 12, рычаги 13, пружины 14, кронштейны 15, ползун 16, ось 17, шток 18. Ведущая 2 и ведомая 4 шестерни шарнирно установлены в корпусе 1. Сателлиты 3 шарнирно установлены на водиле 5. Приводная шестерня 7 жестко соединена с приводным валом 8, который жестко соединен с вилкой 9. Вилки 9 и 10 шарнирно соединены с крестовиной 11. Грузы 12 шарнирно соединены с шипами крестовины 11. К шипам крестовины 11 жестко крепятся рычаги 13. Пружины 14 одним концом крепятся к рычагам 13, а другим к кронштейнам 15, которые жестко соединены с грузами 12. Ползун 16 шарнирно соединяется с осью 17 с возможностью свободного перемещения вдоль оси 17. Шток 18 шарнирно соединяется с ползуном 16 с возможностью вертикального перемещения в корпусе 1.
Работа ИВ заключается в следующем.
Под воздействием ведущего крутящего момента ведущая шестерня 2 начинает вращаться (фиг.1). От ведущей шестерни 2 крутящий момент передается на сателлиты 3. От сателлитов 3 поток мощности делится на два потока, один поток - на ведомую шестерню 4, а второй поток через водило 5, на котором крепятся сателлиты 3, передается через приводные шестерни 6 и 7 к приводному валу 8. От приводного вала 8(фиг.2а) вращение передается на вилку 9, крестовину 11, вилку 10, ось 17.
При повороте вилки 9 на 90° крестовина 11 поворачивает рычаги 13 на угол a в направлении Z по часовой стрелке(фиг.2б), который в данном положении соответствует своему максимальному значению и равен углу β - угол наклона оси 17 относительно горизонтальной оси X, т.е. угол между осями вилок 9 и 10. Вместе с крестовиной 11 поворачиваются рычаги 13, которые через пружины 14 и кронштейны 15 поворачивают грузы 12. Таким образом, вращательное движение вилки 9 преобразуется в качательное движение рычагов 13, которое затем преобразуется в колебательное движение грузов 12. Качательное движение рычагов 13 диссонирует с колебательным движением грузов 12, вследствие чего возникает тормозной момент Мт. на вилке 9.
На фиг.3 изображены графики изменения угла a и силы упругости Fупр. с течением времени t. Знак +/- на вертикальной оси (фиг.3) показывает вектор направления силы упругости Fупр. относительно направления Z (Фиг.2б), и вектор направления изменения угла a относительно направления Ζ. Тормозной момент Мт. рассчитывается по следующей формуле: Мт.=L×Fупр., где Fупр.- сила упругости, которая воздействует на рычаг 13; L - плечо тормозного момента Мт. на рычаге 13. При определенной скорости вращения вилки 9 создается ситуация, когда одна из величин (α и Fупр.) всегда остается с отрицательным знаком, следовательно, создаваемый момент силой упругости Fупр. является тормозным моментом Мт.
От вилки 9 тормозной момент передается на приводной вал 8 и далее через приводные шестерни 6 и 7 на водило 5. Когда тормозной момент на водиле 5 превысит момент сопротивления на ведомой шестерне 4, то ведомая шестерня 4 начнет вращаться в противоположном направлении относительно направления вращения ведущей шестерни 2. Таким образом, вращательное движение передается от ведущей шестерни 2 к ведомой шестерне 4.
С помощью перемещения штока 18 (фиг.2б) через ползун 16 поворачивается ось 17 на угол β относительно горизонтальной оси X, следовательно, увеличивается угол α, что приводит к увеличению тормозного момента, что в свою очередь приводит к увеличению передаваемого крутящего момента от ведущей шестерни 2 к ведомой шестерне 4 и изменению скорости вращения ведомой шестерни 4. Таким образом, с помощью перемещения штока 18 осуществляется регулирование величины тормозного момента. Если угол β равен нулю, то водило 5 свободно вращается, потому что тормозной момент отсутствует и, следовательно, вращение от ведущей шестерни 2 к ведомой 4 не передается.