РЕМЕННАЯ ПЕРЕДАЧА

Полезная модель относится к области машиностроения, может быть использована в различных отраслях и предназначена, в основном, для силовых приводов, работающих со значительным изменением нагрузки и требующих реверсирования, например приводов подвагонного генератора в железнодорожном транспорте.
Известна ременная передача, содержащая охваченные гибкой связью ведущий и ведомый шкивы и два натяжных ролика, закрепленных на концах двуплечего рычага, поворотного на кронштейне, установленном на основании машины (SU 1427119 A, 1988 г.), или с одним подпружиненным натяжным роликом, установленном на двуплечем, также поворотном относительно точки крепления на основании, рычаге (SU 848812 А, 1981 г.). В таких аналогах не обеспечивается реверсирование.
Известна реверсивная ременная передача, содержащая ведущий и ведомый шкивы, охваченные гибкой связью, и два натяжных подпружиненных ролика, каждый из которых установлен на конце одного из двух одноплечих рычагов, размещенных на поворотном относительно основания кронштейне (SU 413314 А, 1974 г.). В ней при вращении гибкой связи кронштейн с рычагами, несущими ролики, под действием нагруженной ее ветви на один из роликов, поворачивается и, введя в контакт с ненагруженной ветвью связи второй ролик, натягивает ее. Усилие натяжения задается пружиной, соединяющей свободные концы рычагов.
Эта передача по числу совпадающих существенных признаков является наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели и определена в качестве ее прототипа.
К недостаткам прототипа следует отнести наличие постоянного контакта с натяжным роликом ведущей, наиболее нагруженной, ветви гибкой связи, приводящего к дополнительному перегибу ремня, значительно снижающему его ресурс, и, следовательно, ресурс передачи, поскольку, как известно, с увеличением числа перегибов ремня увеличивается число циклов изменения напряжений за один пробег ремня.
К тому же в нем не предусмотрены меры по уравновешиванию силы тяжести системы натяжения, поэтому при любом другом положении линии центров шкивов относительно линии горизонта, кроме вертикального, в прототипе при реверсировании натяжения ведомой ветви неодинаковы - это приводит к изменению тяговой способности и КПД передачи при смене направления вращения, что недопустимо в ответственных ременных передачах силовых приводов.
Задача, реализуемая полезной моделью, и технический результат, получаемый от ее использования, заключаются в расширении арсенала
ременных передач, в частности предназначенных для силовых приводов, которые работают со значительным изменением нагрузки и требуют реверсирования; в обеспечении при этом одинаковой тяговой способности и КПД передачи с любым расположением линии центров шкивов.
Сущность полезной модели состоит в том, что в ременной передаче, содержащей охваченные гибкой связью ведущий и ведомый шкивы, натяжной ролик, установленный на одноплечем рычаге, и пружину, в отличие от прототипа, пружина и рычаг, несущий ролик, шарнирно закреплены на основании в двух разнесенных между собой точках таким образом, что точка крепления рычага размещена на линии центров шкивов, а точка крепления пружины на линии, расположенной параллельно линии центров на расстоянии А и сдвинута относительно точки крепления рычага на величину В, при этом величины А и В определяются зависимостями А=f(α;G;Сп;B), B=f(α;G;Сп;A), где:
α - угол расположения линии центров шкивов передачи относительно линии горизонта,
G - сила тяжести натяжных элементов, приведенная к центру ролика,
Сп - жесткость пружины,
точки крепления пружины и рычага смещены относительно оси ролика в сторону одного и того же шкива передачи, рычаг закреплен на основании с возможностью поворота в плоскости размещения гибкой связи и пружина свободным концом шарнирно закреплена на оси ролика.
В частных случаях реализации передача может быть снабжена механизмом для упомянутого поворота рычага.
Натяжением в реверсивной ременной передаче ведомой ее ветви одним натяжным подпружиненным роликом, установленным на поворотном одноплечем рычаге, как в данной полезной модели, исключен перегиб ведущей ветви ремня, а предлагаемым размещением точек крепления рычага и пружины обеспечивается одинаковое натяжение ведомой ветви при изменении направления вращения независимо от относительного расположения линии центров шкивов.
На представленном чертеже дана схема реверсивной ременной передачи (пример) - сплошными линиями показан контур передачи, соответствующий вращению ведущего шкива по часовой стрелке; контур, показанный пунктирными линиями, соответствует вращению ведущего шкива против часовой стрелки.
Ведущий шкив 1 и ведомый шкив 2, установленные на закрепленных неподвижно валах (на чертеже условно не показаны), охвачены гибкой связью 3, с ведомыми ветвями которой постоянно взаимодействует натяжной ролик 4, шарнирно закрепленный на одном конце одноплечего рычага 5. Другим концом рычаг 5 также шарнирно закреплен на каком - либо основании с возможностью поворота относительно точки крепления в плоскости размещения гибкой связи 3. По соображениям целесообразности в зависимости от назначения передачи
для поворота рычага предусматривают соответствующий механизм или поворот рычага осуществляют вручную. Рычаг может быть закреплен, например, на основании привода, раме машины, на которой расположен привод, или на основании, которым снабжена передача.
Пружина 6 одним концом шарнирно закреплена на оси натяжного ролика 4, а другим концом - шарнирно на том же основании.
Точка 7 крепления рычага 5 лежит на линии центров шкивов 1 и 2 и смещена относительно оси ролика 4 в сторону одного из шкивов, например в сторону ведущего. Если в передаче шкивы 1 и 2 имеют неодинаковые диаметры, то точка 7 должна быть смещена в сторону шкива, меньшего по диаметру.
Точка 8 крепления пружины 6 лежит на линии, расположенной параллельно линии центров шкивов на расстоянии А от нее. При этом точка 8 смещена относительно точки 7 в сторону того же шкива на величину В. Величины А, В определяются зависимостями А=f(α;G;Сп;B) и В=f(α;G;Сп;A), где:
α - угол расположения линии центров шкивов относительно линии горизонта;
G - сила тяжести элементов натяжной системы, приведенная к центру ролика;
Сп - жесткость пружины.
2
2
2
Благодаря такому положению точек 7 и 8 система натяжения - рычаг 5 с роликом 4 и пружина 6 - обеспечивает натяжение ведомой ветви гибкой связи 3 с постоянной силой натяжения F, т.к. при реверсировании при нижнем расположении ведомой ветви исключено влияние на F, силы тяжести системы натяжения. Поэтому важным преимуществом предлагаемой ременной передачи перед известными ранее аналогами является то, что сила натяжения F, ведомой ветви в ней стабильна и не меняется в зависимости от перепадов изменяющейся нагрузки. Это преимущество наиболее необходимо в приводах, изменение нагрузки в которых носит спонтанный характер (например, в приводах генераторов электроснабжения пассажирских вагонов).
2
1
2
t
Сущность полезной модели поясняется на примере работы передачи при конкретном ее исполнении, например для привода подвагонного генератора, с расположением линии центров шкивов под углом α относительно линии горизонта (как показано на чертеже), в которой ведущий шкив 1 закреплен на оси колесной пары вагона, а ведомый шкив 2 - на валу вагонного генератора. При движении вагона в одном направлении, ведущий шкив 1 вращается по часовой стрелке и ведомой является верхняя ветвь ремня (на чертеже: сплошными линиями). При движении вагона в обратном направлении, ведущий шкив 1 вращается против часовой стрелки и ведомой является нижняя ветвь ремня (на чертеже: пунктирными линиями). Расстояния А и В между точками 7 и 8 крепления рычага 5 и пружины 6 подобраны так, что натяжение ведомой ветви ремня F в обоих положениях натяжного ролика 4 одинаковы и постоянны, и не зависят от силы тяжести G. Натяжение ведущей ветви ремня F=F+F в обоих положениях натяжного ролика 4 (вверху и внизу) также одинаково при одинаковых моментах сопротивления генератора.
t
с
2
Здесь F=2М/d, где:
с
2
M - момент сопротивления генератора; d - диаметр ведомого шкива 2.
t
1
2
t
2
t
Известно, что тяговую способность принято оценивать по коэффициенту тяги Ψ. Для предлагаемой передачи Ψ=F/(F+F)=F/(2F+F), следовательно, тяговая способность и КПД передачи не зависят от направления вращения и силы тяжести натяжных элементов, а зависят только от передаваемой нагрузки.
1
2
2
t
К тому же с ростом нагрузки возрастает суммарное натяжение ветвей ремня F+F=2F+F, т.е. натягивается ремень настолько, насколько это необходимо.