МЕХАНИЗМ ПЕРЕДАЧИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
MECHANISM TO TRANSMIT ROTATION

Изобретение относится к машиностроению, в частности к механизмам передачи вращательного движения, которые регулируются, и может быть использовано в сельскохозяйственном, автотракторном, горном, дорожно-строительном машиностроении, станкостроении и иных отраслях для преобразования скорости вращательного движения.
Известен механизм передачи вращательного движения, который имеет в своем составе корпус, валы, установленные на валах зубчатые колеса, а также рычаги для изменения положения зубчатых колес относительно валов.
Такой механизм имеет два существенных недостатка: первый - низкие функциональные возможности, обусловленные ступенчатым преобразованием скорости вращения выходного звена. Второе - это относительно большие значения массогабаритных показателей. Например, коробка перемены передач трактора Т-150 имеет вес около 600 кг, или 4 кг на 1 л.с.
Известен также механизм передачи вращательного движения, включающий корпус, установленные в корпусе с возможностью вращения ведущий и ведомый валы, закрепленный на ведущем валу эксцентриковый механизм с валом и системой управления, центральное зубчатое колесо и введенные с ним в зацепление сателлитные зубчатые колеса.
Этот механизм передачи вращательного движения позволяет бесступенчато регулировать скорость вращения выходного вала. Он же позволяет в 2…4 раза в сравнении с предыдущим механизмом уменьшить массогабаритные показатели.
Вместе с тем, его существенным недостатком является низкая надежность вследствие особенностей динамики взаимодействия звеньев в процессе передачи вращательного движения.
Цель изобретения - повышение надежности механизма передачи вращательного движения.
Изобретательский замысел состоит в том, чтобы достроить структуру известного механизма (прототипа), изменив в нем звенья и связи между ними таким образом, чтобы обеспечивалось достижение цели.
Для этого в состав механизма передачи вращательного движения введены кривошипные валы с кривошипами, водила, фрикционные муфты с входящими и выходящими звеньями и устройство передачи движения между несоосными валами, которое кинематически соединяет центральное зубчатое колесо и ведомый вал, при этом кривошипы кривошипных валов установлены в корпусе с возможностью качательного движения, на кривошипных валах установлены с возможностью вращения и осевого смещения сателлитные зубчатые колеса, а также соосно расположенные с ними фрикционные муфты, входные звенья которых жестко соединены с сателлитными зубчатыми колесами, а выходные звенья - с кривошипными валами, центральное зубчатое колесо установлено с возможностью вращения на валу эксцентрикового механизма, который посредством водил соединен с кривошипными валами, несущими сателлитные зубчатые колеса, а центральные и сателлитные зубчатые колеса выполнены косозубыми. Фрикционные муфты могут выполняться многодисковыми. Количество фрикционных дисков может определяться по зависимости n≥к·ctgβ,
где n - количеством дисков (фрикционных), к - коэффициент пропорциональности, β - угол наклона зубьев центрального и сателлитных зубчатых колес.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена общая кинематическая схема механизма, а на фиг.2 - ее проекция.
Механизм передачи вращательного движения содержит корпус 1, установленные в корпусе с возможностью вращения ведущий вал 2 и ведомый вал 3. На ведущем валу закреплен эксцентриковый механизм 4 с системой управления 5. В состав механизма включено также центральное зубчатое колесо 6 и введенные с ним в зацепление сателлитные зубчатые колеса 7. Эти сателлитные колеса установлены с возможностью вращения с одновременным осевым перемещением. Кроме того, в состав механизма введены кривошипные валы 8 с кривошипами 9, а также водила 10, фрикционные муфты 11 с входящими 12 и выходящими 13 звеньями. Центральное зубчатое колесо 6 и ведомый вал 3 кинематически соединены устройством 14 передачи вращения между несоосными валами. Кривошипы 9 кривошипных валов 8 установлены в корпусе 1 с возможностью качательного движения. На кривошипных валах 8 установлены с возможностью вращения сателлитные зубчатые колеса 7. Соосно сателлитным зубчатым колесам 7 установлены фрикционные муфты 11, входные звенья 12 которых жестко соединены с сателлитными зубчатыми колесами, а выходные звенья 13 - с кривошипными валами 8.
Устройство 14 передачи движения между несоосными валами кинематически соединяет центральное зубчатое колесо 6 и ведомый вал 3.
Центральное зубчатое колесо 6 установлено с возможностью вращения на эксцентриковом механизме 4, который посредством водил 10 соединен с кривошипным валом 8, несущим сателлитные зубчатые колеса 7. Центральное и сателлитные зубчатые колеса выполнены косозубыми. Фрикционные муфты могут выполняться многодисковыми. Количество фрикционных дисков может определяться по зависимости: n≥к·ctgβ,
где n - количество дисков (фрикционных), β - коэффициент пропорциональности, к - угол наклона зубьев центрального и сателлитных зубчатых колес.
Величина к определяется конструктивными параметрами фрикционной муфты, в первую очередь, - радиусом ее дисков.
Механизм работает следующим образом.
При вращении ведущего вала 2, в случае, когда эксцентриситет эксцентрикового механизма 4 равен нулю, происходит свободное вращение этого вала, не вызывающее относительного смещения других элементов механизма. В результате этого ведомый вал 3 также не вращается.
При установке ненулевого значения эксцентриситета эксцентрикового механизма 4 от системы управления 5 формируется мгновенная конфигурация звеньев, эквивалентная четырехзвенному рычажному механизму, в состав которого, кроме стойки корпуса 1, входит в роли ведущего звена - эксцентриситет эксцентрикового механизма 4, а также тело центрального зубчатого колеса 6, сателлитное зубчатое колесо 7 и кривошип 9 кривошипного вала 8. В этом четырехзвенном механизме угловой относительный поворот центрального зубчатого колеса 6 происходит под воздействием эксцентриситета эксцентрикового механизма 4 и имея в виде относительного полюса вращения полюс зацепления этого колеса с сателлитными колесами 7. Угловое смещение центрального зубчатого колеса 6 вследствие его косозубости вызовет пропорциональное угловое смещение сателлитного зубчатого колеса 7 с одновременным его осевым смещением. Вследствие наличия связи между сателлитными зубчатыми колесами 7 и входными звеньями 12 фрикционных муфт 11, в зависимости от направления осевого смещения, произойдет замыкание, или, наоборот, размыкание фрикционных муфт 11. При замкнутой фрикционной муфте 11 центральное зубчатое колесо 6 и сателлитное зубчатое колесо 7 будут работать как единое целое и движение мгновенного механизма будет возможно благодаря установке кривошипов 9 кривошипных валов 8 в корпусе 1 с возможностью качания. В случае, когда мгновенное положение образованного четырехзвенного механизма будет таким, что сателлитное зубчатое колесо 7 будет заторможено фрикционной муфтой 11, произойдет угловое смещение центрального зубчатого колеса 6 на величину, пропорциональную величине эксцентриситета. Это смещение будет продолжаться до тех пор, пока угол между эксцентриситетом и активным радиусом центрального зубчатого колеса 6 (под активным радиусом понимается радиус, который проходит через мгновенный полюс зацепления) не станет равным 90°. При дальнейшем вращении эксцентриситета произойдет изменение направления относительного вращения центрального зубчатого колеса в данной конфигурации мгновенного механизма, что вызовет обратное осевое перемещение сателлитного зубчатого колеса 7 и размыкание фрикционной муфты 11. Это произойдет потому, что выходное звено 13 фрикционной муфты 11 жестко соединено с кривошипным валом. Последним будет обеспечено свободное вращение сателлитного зубчатого колеса 7, что предотвратит возвратное угловое перемещение центрального зубчатого колеса 6. При дальнейшем вращении ведущего вала 2 эксцентрик эксцентрикового механизма 4 периодически будет занимать положение, указанное выше, в результате чего будет образовано практически равномерное вращение центрального зубчатого колеса 6, угловая скорость которого будет пропорциональна величине эксцентриситета. Движение центрального зубчатого колеса 6 с помощью устройства 14 передачи движения между несоосными валами, которое кинематически соединяет центральное зубчатое колесо 6 и ведомый вал 3, будет передано ведомому валу 3. Благодаря наличию водил 10 будет обеспечиваться постоянное межосевое расстояние между центральным зубчатым колесом 6 и сателлитными зубчатыми колесами 7.
Плавность работы выходного звена будет тем более высокой, чем больше количество сателлитных зубчатых колес 7.
Вследствие того, что передаваемый момент фрикционных муфт зависит от количества дисков, механизм будет иметь повышенную нагрузочную способность при выполнении фрикционных муфт 11 многодисковыми.
Если количество дисков определяется по указанной выше зависимости, то есть выбирается пропорционально котангенсу угла наклона зубьев, обеспечиваются минимально достаточные их количества для надежной работы по условиями замыкания-размыкания и передачи крутящего момента.
В результате того, что замыкание и размыкание производятся в моменты, когда угловая скорость сателлитов близка к нулевой, и вследствие возможности выбора надлежащих параметров фрикционных муфт, указанная выше совокупность звеньев механизма и связей между ними обеспечивает повышение надежности предложенного устройства.
Устройство может найти широкое применение в сельскохозяйственном машиностроении (например, в сеялках для регулирования шага высева), в автотракторостроении как базовый элемент для агрегата регулирования скорости движения и в других отраслях.
МЕХАНИЗМ ПЕРЕДАЧИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
Спецификация
1 - корпус;
2 - ведущий вал;
3 - ведомый вал
4 - эксцентриковый механизм;
5 - система управления;
6 - центральное зубчатое колесо
7 - сателлитные зубчатые колеса;
8 - кривошипные валы;
9 - кривошипы; 10-водила;
11 - фрикционные муфты;
12 - входящие звенья;
13 - выходящие звенья;
14 - устройство передачи движения между несоосными валами