БЕССТУПЕНЧАТЫЙ ВАРИАТОР СКОРОСТИ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для бесступенчатого регулирования механических передач.
Известны импульсные вариаторы скорости, содержащие ведущий и ведомый валы, установленные соосно, наклонную (качающуюся) шайбу, соединенную шарнирно с ведущим валом и имеющую механический лобовой контакт с подпружиненными плунжерами, имеющими цапфы с посаженными на них роликами. Последние находятся в зацеплении с винтовыми пазами ротора, выполненного за одно целое с ведомым валом и с прямолинейными пазами упоров, имеющих поперечное сечение в виде кольцевых секторов и неподвижно соединенных с внутренними обоймами роликовых муфт свободного хода (МСХ), наружные обоймы которых соединены шпонкой с корпусом вариатора. Механизм регулирования включает коническую и цилиндрическую зубчатые передачи и винтовую пару (см.книгу В.Ф.Мальцева «Механические импульсные передачи», М., «Машиностроение», 1978 г., стр. 31-32).
Известны также конструкции импульсных вариаторов скорости, содержащий ведущий и ведомый валы, установленные соосно, а промежуточные элементы - ролики, размещены на радиальных осях, закрепленных в кольце, установленном с помощью шарнира Гука на ведомом валу и взаимодействующим с наклонной шайбой через упорный подшипник. Механизм регулирования содержит коническую и цилиндрическую зубчатые передачи и винтовую пару (см. авторское свидетельство №487262 noMKH-F16h29\04).
Известный импульсный вариатор скорости (а.с. №487262) - прототип имеет следующие недостатки:
а) конструкция узла - траверса наклонной шайбы, упорный подшипник качения, наклонная шайба, опорное кольцо - исключает возможность большего наклонения шайбы, что в свою очередь ограничивает диапазон регулирования скорости вращения ведомого вала;
б) конструктивное решение механизма регулирования наклона шайбы существенно затрудняет автоматизацию регулирования (без привлечения дополнительных устройств, например, сервомотора и др.).
Целью полезной модели является создание импульсного вариатора скорости, который обеспечит расширение диапазона и автоматизацию регулирования (при различных нагрузках на ведомом валу вариатора).
Для достижения этой цели в предлагаемом импульсном вариаторе скорости ведущий вал выполнен полым и имеет утолщение в зоне шарнирного соединения вала с наклонной шайбой. Наклонная шайба выполнена составной и представляет собой разъемный двухсторонний радиально-упорный подшипник качения. Шарнирная связь наклонной шайбы с ведущим валом осуществлена посредством двух полутраверс-сегментов, установленных концентрично внутренней обойме наклонной шайбы на опорном пальце, помещенном в утолщении ведущего вала перпендикулярно его оси. Сегменты и внутренняя обойма наклонной шайбы жестко соединены между собой. Наружная обойма наклонной шайбы выполнена разъемной с помещенными в ней рабочими кольцами радиально-упорного подшипника и двумя диаметральными цапфами, посредством которых осуществлена шарнирная связь наклонной шайбы с опорным кольцом - маятником. Маятник имеет также две цапфы, расположенные в плоскости первых двух цапф и перпендикулярно им, посредством которых выполнена шарнирная опора маятника (в подшипниках корпуса вариатора) с возможностью возвратно-вращательного движения. В местах расположения цапф в маятнике выполнены торцовые шлицевые пазы, посредством которых осуществлено соединение маятника с внутренними обоймами муфт свободного хода, снабженными соответствующими торцовыми шлицами. Внешними обоймами муфт свободного хода являются, соответственно, две конические шестерни, входящие в зацепление с третьей, посаженной на ведомый вал. с возможностью преобразования вращательных импульсов ведущих шестерен в непрерывное однонаправленное вращение ведомого вала.
На рисунках 1 и 2 показан предлагаемый импульсный вариатор скорости:
рис, 1 - вид сбоку (с частичным разрезом) рис.2 - вид со стороны ведущего вала (с частичным разрезом).
Импульсный вариатор скорости состоит из ведущего вала 1, установленного соосно с ведомым валом 2 на подшипниках в корпусе 3. Ведущий вал 1 соединен шарнирно посредством опорного пальца 4, помещенного в утолщении вала и сегментов 5 с внутренней обоймой наклонной шайбы 6. Наклонная шайба представляет собой двухсторонний радиальноупорный подшипник, а наружной обойме 8 которого закреплены две цапфы 9, посаженные в подшипниках 10 маятника 11, установленного концентрично наклонной шайбе и имеющего также две цапфы 12, расположенные в одной плоскости с первыми двумя цапфами 9 и перпендикулярно им. На цапфы 12 маятника 11 посажены внутренние обоймы 13 муфт свободного хода, входящие посредством ^торцовых шлицев 14 в зацепление с маятником 11, а сами цапфы 12 опираются на подшипники корпуса 3.
Внешними обоймами муфт свободного хода являются конические шестерни 15. введенные в зацепление с ведомой конической шестерней 16, установленной на ведомом валу. Механизм регулирования состоит из тросика 17, проходящего через боковое отверстие 18 и осевую полость 19 ведущего вала 1 и соединенного одним концом с внутренней обоймой наклонной шайбы 6 посредством закладного элемента 20, а другим - через скользящий элемент (на рисунке не показан) - подвижным элементом натяжного регулирующего устройства, например, со штоком гидроцилиндра (на рисунке не показан). Работает описанное устройство следующим образом. При вращении ведущего вала 1 внутренней обойме 6 наклонной шайбы посредством опорного пальца 4 и сегментов 5 сообщается сферическое качательное движение, которое в свою очередь посредством шаровых элементов и рабочих колец 7 передается внешней обойме 8, сообщающей посредством двух диаметральных цапф 9 и подшипников 10 возвратно-вращательное движение маятнику 11. Возвратно-качательное движение внутренним обоймам 13 муфт свободного хода, установленным оппозитно на две диаметральные цапфы 12 маятника 11, размещенные в одной плоскости с цапфами 9 и перпендикулярно им и опирающиеся на подшипники корпуса 3. Далее это движение передается в виде ряда последовательных вращательных импульсов через внешние обоймы 15 муфт свободного хода ведомой шестерне 16 и через нее ведомому валу 2. Меняя амплитуду колебаний маятника 11 изменением угла наклона шайбы 6 посредством натяжного тросика 17, можно плавно изменять среднюю угловую скорость вращения ведомого вала от нуля до некоторого максимального значения, определяемого максимальным наклоном шайбы. На рисунке 1 шайба показана в положении максимального наклона, что соответствует 60°, то есть - повороту ведомого вала на 270° при повороте ведущего вала на 360°. Подбором конических пар можно получить любое (оптимальное) передаточное отношение.
Отличием предложенного устройства по сравнению с существующими аналогами и прототипом (а.с. №487262) является существенное увеличение угла наклона шайбы, что достигается в предлагаемом устройстве вынесением узла регулирования из рабочего пространства конструкции вариатора, за исключением лишь одного натяжного элемента - тросика, который своим наличием не создает ограничений в разрешении поставленной конструктивной задачи, а постоянно действующая на наклонную шайбу реактивная сила обеспечивает самовозврат шайбы в исходное положение при ослаблении или полном отсутствии сил натяжения тросика.