Выпрямитель механических импульсных колебаний

Название	Выпрямитель механических импульсных колебаний
Разработчик (Авторы)	Горгоц Константин Георгиевич, Горгоц Ольга Вениаминовна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2563380
Дата регистрации	25 апреля 2014 года
Правообладатель	Федеральное государственное образовательное учреждение "Югорский государственный университет"
Область применения (класс МПК)	05.02.02 – Машиноведение системы приводов и детали машин (технические науки),

Описание изобретения

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в импульсных бесступенчатых передачах, трансмиссиях самоходных машин, приводах технологического оборудования и других устройствах.

Известен клиновой механизм свободного хода, содержащий обойму, эксцентрик, установленное на нем промежуточное кольцо, кинематически связанное с обоймой, подпружиненный клин, имеющий составные части, размещенный в клиновой полости между промежуточным кольцом и обоймой (патент RU на изобретение №2156897).

Ресурс и нагрузочная способность такого механизма невелика, так как при заклинивании возникают значительные импульсные нагрузки, обусловленные разницей скоростей и крутящих моментов на ведущих и ведомых звеньях. Угловая податливость звеньев ведет к потере мощности в цикле заклинивание-расклинивание.

Известен клиновой механизм свободного хода, содержащий ведущий вал с эксцентриком, на котором подвижно установлено промежуточное кольцо, кинематически связанное с обоймой, состоящей из двух частей. Последние соединены между собой через упругую связь так, что зубчатый венец одной части является продолжением зубчатого венца другой части, а плоскость сопряжения частей обоймы совпадает с плоскостью симметрии промежуточного кольца и взаимодействующего с ним клина (патент RU на изобретение №2490524).

Данный механизм является частично фрикционным, что снижает его коэффициент полезного действия и ведет к повышенному износу рабочих поверхностей клина и обоймы.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является клиновой механизм свободного хода, содержащий обойму, звездочку с клиновидными зубьями, выполненными на ее торцевых поверхностях, и промежуточные элементы заклинивания, выполненные в виде полумуфт с торцевыми клиновидными зубьями и дисков трения, соединенных с полумуфтой и размещенных между дисками трения, соединенными с обоймой. Полумуфты, комплекты дисков трения и упорные крышки установлены в обойме с обеих сторон звездочки симметрично, а клиновидные зубья выполнены по винтовым поверхностям противоположного направления на каждом торце звездочки и торцах полумуфт (патент на изобретение RU №2070998).

Ресурс и нагрузочная способность такого механизма более высоки ввиду того, что заклинивание сопровождается плотным и равномерным прилеганием ведущих и ведомых дисков трения. Установка нескольких ведущих и ведомых дисков трения позволяет обеспечить достаточно низкие величины удельного трения. Однако в таком клиновом механизме свободного хода при заклинивании имеет место разница угловых скоростей ведущих и ведомых звеньев, что неизбежно ведет к возникновению импульсных нагрузок, действующих на все детали механизма, снижающих долговечность механизма.

Все известные механизмы свободного хода при использовании их в качестве выпрямителя механических импульсных колебаний обеспечивают передачу от ведущего звена к ведомому звену импульс только одного направления. Противоположный импульс от ведущего звена к ведомому звену такими муфтами не передается, также они не обладают свойством реверсирования передаваемого силового потока.

Для повышения долговечности работы, обеспечения высокой плавности работы выпрямителя механических импульсных колебаний за счет реверсирования передаваемого силового потока, выпрямитель механических импульсных колебаний содержит корпус зубчатой муфты с внутренними зубьями, установленный на входном валу, диск с внешними зубьями, два ведомых колеса с расположенными на них электромагнитами и центральную шестерню, установленные на выходном валу, две промежуточные шестерни с неподвижными осями, блок управления, датчик угловых скоростей, закрепленный на корпусе муфты, вращающееся контактное устройство, подающее электрический ток по сигналу блока управления к электромагнитам ведомых дисков.

Общие признаки с прототипом: входной и выходной валы, элементы конструкции муфты, диски.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема, поясняющая устройство и принцип работы выпрямителя механических импульсных колебаний. Выпрямитель механических импульсных колебаний состоит из корпуса зубчатой муфты 1 с внутренними зубьями, являющегося ведущим звеном и установленной на входном валу 14, диска 4 с внешними зубьями, ведомого диска 5 с расположенными на нем электромагнитами 2 и жестко соединенного с выходным валом 10, ведомого диска 6 с расположенными на нем по окружности электромагнитами 3 и имеющего зубчатый венец внутреннего зацепления, промежуточных шестерен 7 и 8 с неподвижными осями, центральной шестерни 9, установленной на выходном валу 10, датчика угловых скоростей 11, установленного на ведущем звене - корпусе зубчатой муфты 1 и соединенного с блоком управления 12, вращающегося контактного устройства 13, подающего электрический ток по сигналам блока управления к электромагнитам 2 ведомого диска 5 или электромагнитам 3 ведомого диска 6.

Механизм работает следующим образом. Ведущее звено 1 совершает угловые колебательные движения в следующих двух направлениях: Π - против часовой стрелки, если смотреть со стороны ведущего звена 1 (прямой ход) или в направлении О - по часовой стрелке, если смотреть со стороны ведущего звена 1 (обратный ход). Остановка ведущего звена 1 после совершения каждого колебательного движения отслеживается блоком управления 12 с помощью датчика угловых скоростей 11. В момент остановки ведущего звена 1 блоком управления 12 через вращающееся контактное устройство 13 подается электрический ток на электромагниты 2 ведомого диска 5 или электромагниты 3 ведомого диска 6. Электромагниты 2 или 3 притягивают диск 4, блокируя при этом его соответственно с ведомым диском 5 или ведомым диском 6.

Возможны два варианта передачи силового потока от ведущего звена 1 к выходному валу 10.

Первый вариант. Момент начала совершения углового колебательного движения ведущего звена 1 в направлении Π отслеживается блоком управления 12 посредством датчика угловых скоростей 11. Блок управления 12 через вращающееся контактное устройство 13 подает электрический ток на электромагниты 2, расположенные на ведомом диске 5, они притягивают и блокируют диск 4, который далее движется заодно с ведомым диском 5 в направлении Π и передает силовой поток непосредственно на соединенный с ним выходной вал 10. При этом центральная шестерня 9 вращается совместно с выходным валом 10 в направлении П, входящие с ней в зацепления промежуточные шестерни 7 и 8 вращаются в направлении О, а входящий с ними в зацепления ведомый диск 6 свободно вращается в направлении П.

Остановка ведущего звена 1 после совершения колебательного движения в направлении Π отслеживается блоком управления 12 посредством датчика угловых скоростей 11. В момент остановки ведущего звена 1 блок управления 12 прекращает подачу электрического тока на электромагниты 2 через вращающееся контактное устройство 13, при этом происходит разблокировка диска 4 и ведомого диска 5.

При начале совершения ведущим звеном 1 углового колебательного движения в направлении О блок управления 12 через вращающееся контактное устройство 13 осуществляет подачу электрического тока на электромагниты 3, расположенные на диске 6, они притягивают и блокируют освободившийся диск 4, который далее движется заодно с диском 6 в направлении О и передает силовой поток через промежуточные шестерни 7 и 8, вращающиеся в направлении О, на центральную шестерню 9, которая вращается заодно с выходным валом 10 в направлении П. Таким образом осуществляется преобразование движения ведущего звена 1 из направления колебательного движения О в движение выходного вала 10 в направлении П.

Из кинематической схемы механизма очевидно, что направления вращения и угловые скорости ведущего звена 1, ведомого диска 5 с выходным валом 10 и ведомого диска 6 всегда совпадают. Такое совпадение направлений и скоростей вращения исключает импульсные нагрузки при блокировании ведущего звена 1 через диск 4 с ведомыми дисками 5 и 6, обеспечивая высокую плавность и долговечность работы выпрямителя механических импульсных колебаний.

Второй вариант (реверсирование передаваемого силового потока). Момент начала совершения углового колебательного движения ведущего звена 1 в направлении Π отслеживается блоком управления 12 посредством датчика угловых скоростей 11. Блок управления 12 через вращающееся контактное устройство 13 подает электрический ток на электромагниты 3, расположенные на диске 6, они притягивают и блокируют диск 4, который далее движется заодно с ведомым диском 6 в направлении Π и передает силовой поток через промежуточные шестерни 7 и 8, вращающиеся в направлении П, на центральную шестерню 9, вращающуюся совместно с выходным валом 10 в направлении О.

Остановка ведущего звена 1 после совершения колебательного движения в направлении Π отслеживается блоком управления 12 посредством датчика угловых скоростей 11. В момент остановки ведущего звена 1 блок управления 12 прекращает подачу электрического тока на электромагниты 3 через вращающееся контактное устройство 13, при этом происходит разблокировка диска 4 и ведомого диска 6.

При начале совершения ведущим звеном 1 углового колебательного движения в направлении О блок управления 12 через вращающееся контактное устройство 13 осуществляет подачу электрического тока на электромагниты 2, расположенные на ведомом диске 5, они притягивают и блокируют освободившийся диск 4, который далее движется заодно с ведомым диском 5 в направлении О и передает силовой поток непосредственно на соединенный с ним выходной вал 10, вращающийся также в направлении О.

Таким образом в отличии от рассмотренного выше первого варианта во втором варианте осуществляется преобразование колебательного движения ведущего звена 1 в движение выходного вала 10 в направлении О, что и представляет собой реверсирование передаваемого силового потока.

Применение предлагаемой конструкции повышает долговечность работы, обеспечивает высокую плавность работы выпрямителя механических импульсных колебаний за счет реверсирования передаваемого силового потока.

Формула изобретения

Выпрямитель механических импульсных колебаний, содержащий муфту, диски, установленные на входном и выходном валах, отличающийся тем, что выпрямитель дополнительно содержит корпус зубчатой муфты с внутренними зубьями, установленный на входном валу, диск с внешними зубьями, два ведомых колеса с расположенными на них электромагнитами и центральную шестерню, установленные на выходном валу, две промежуточные шестерни с неподвижными осями, блок управления, датчик угловых скоростей, закрепленный на корпусе муфты, вращающееся контактное устройство, подающее электрический ток по сигналу блока управления к электромагнитам ведомых дисков.

Изобретение "Выпрямитель механических импульсных колебаний" (Горгоц Константин Георгиевич, Горгоц Ольга Вениаминовна) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога