SU1028924A1 - Инерционный гидродифференциальный трансформатор вращающего момента - Google Patents

Abstract

ИНЕРЦИОННЫЙ ГИДРОДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА, содержащий корпус, импульсный механизм в виде ведущего вала, соединенного с неуравновещенньши грузовыми звень ми дифференциального механизма, -одна из щестерен которого установлена на ведомом валу, объемную гидромащину, закрепленную на корпусе , св занную с дифференциальным механизмом и имеющую замкнутый контур циркул ции жидкости с запорным элементом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД, он снабжен дополнительными объёмной гидромащиной со своим замкнутым контуром циркул ции жидкости и дифференциальным механизмом, а запорные элементы , выполнены в виде обратных клапанов дл  обеспечени  противоположного направлени  потока жидкости в контурах замкнутой циркул ции основной и дополнительной гидромащин.

Description

ff 9

12

ie

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно к области бесступенчатых передач, и может быть использовано в силовых приводах транспортных, т говых, сельскохоз йственных, дорожных и других машин.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  инерционный гидродифференциальный трансформатор врашаюш,его момента, содержа ший корпус, импульсный механизм в виде ведущего вала, соединенного с неуравновешенными грузовыми звень ми дифференциального механизма, одна из шестерен которого установлена на ведомом валу, объемную, гидромашину, закрепленную на корпусе, св занную с дифференциальным механизмом и имеюшую замкнутый контур циркул ции жидкости с запорным элементом 1.

Недостатком известного трансформатора  вл етс  то, что в нем полный силовой Поток протекает через гидромашину, т. е. также , как в гидрообъемных передачах. Поэтому КПД такого трансформатора низок и существенно повысить его невозможно так как в силу принципа действи  гидрообъемных передач в процессе преобразовани  момента необходимо двойное преобразование энергии из одного вида в другой: механической энергии двигател  в энергию давлени  жидкости в гидронасосе и гидравлическую в механическую - в гидромоторе.

Цель изобретени  - повышение КПД.

Указанна  цель достигаетс  тем, что инерционный гидродифференциальный трансформатор врашающего момента, содержащий корпус, импульсный механизм в виде ведущего вала, соединенного с неуравновешенными грузовыми звень ми дифференциального механизма, одна из шестерен которого установлена на ведомом валу, объемную гидромашину, закрепленную на корпусе , св занную с дифференциальным механизмом и имеющую замкнутый контур циркул ции жидкости с запорным элементом, снабжен дополнительными объемной гидромашиной со своим замкнутым контуром циркул ции жидкости и дифференциальным механизмом, а запорные эл менты выполнены в виде обратных клапанов дл  обеспечени  противоположного направлени  потока жидкости в контурах замкнутой циркул ции основной и дополнительной гидромашин .

На фиг. 1 представлена обща  кинематическа  схема, инерционного гидродифференциального трансформатора вращающего момента; на фиг. 2 - возможные случаи взаимодействи  грузовых звеньев с частью дифференциального механизма; на фиг. 3 - схема образовани  момента между грузовыми звень ми и частью дифференциальноного механизма; на фиг. 4 - график изменени  инерционного момента, возникающего при взаимодействии грузовых звеньев с

дифференциальным механизмом; на фиг. 5 схема силовых потоков в инерционном гидродифференциальном трансформаторе вращающего момента при работе на холостом

ходу; на фиг. 6 - то же, при невращающейс  гидромащине.

Инерционный гидродифференциальный трансформатор вращающего момента содержит импульсный механизм в виде ведущего

0 вала 1, соединенного с неуравновешенными грузовыми звень ми 2 (в качестве последних могут быть зубчатые колеса-сателлиты с неуравновешенной массой) и с ведомой шестерней 3, основного дифференциального механизма 4. Дополнительный дифференциальный механизм (не показан) включает шестерню 5 и 6, сателлиты 7, водило 8, шестерню 9 и коронную шестерню 10. Последн   через шестерню 9 соединена с дополнительной объемной гидромашиной 11 котора  имеет опорный элемент 12, св занный

0 с корпусом 13. С корпусом 13 трансформатора через опорный элемент 14 соединена основна  гидромашина 15. Гидромашины 11 и 15 имеют замкнутую циркул цию жидкости через обратные клапаны 16 и 17, установленные .в сооответствующих трубопроводах (не показаны). С водилом 8 соединен ведомый вал 18.

Инерционный гидродифференциальный трансформатор вращающего момента работает следующим образом.

0 При малой частоте вращени  ведущего вала 1 щестерн  3 (фиг. 1) вследствие сопротивлени  в кинематической цепи остаетс  неподвижной, и грузовые звень  обкатываютс  вокруг нее. При этом центробежные силы (фиг. 3) сравнительно невелики и мало преп тствуют качению грузовых звеньев 2. В этом случае двигатель, соединенный с ведущим валом 1, может работать, не будучи рассоединенным с трансмиссией при неподвижных рабочих органах машины, св занной с ведомым валом 18. При увеличеНИИ частоты вращени  увеличиваютс  центробежные силы, которые стрем тс  затормозить грузовые звень  2 на ос х, тем самым вызыва  вращение шестерни 3. Если грузовые звень  2 занимают положение II

5 (фиг. 2), то центробежные силы передают шестерне 3 положительный момент, который стремитс  вести ее в том же направлении , в каком вращаетс  ведущий вал 1. Когда грузовые звень  2 минуют положение III, при котором момент центробежных сил

0 равен нулю, и будут находитьс  в положении IV, шестерне 3 передаетс  отрицательный момент центробежных сил, который будет стремитьс  вращать ее в обратном направлении. Величина плеча, на котором действуют на грузовые звень  2 центробежные силы, измен етс  от нул  (положение I) до максимального значени  и затем, переход  через нуль (положение III), снова возрастает в отрицательной облети изменени  момента. Таким образом, шестерн  3 получает последовательно знакопеременные импульсы с периодами, завис щими от частоты вращени  грузовых звеньев 2 и их числа ..

Момент, развиваемый центробежными силами от грузовых звеньев 2, измен етс  пропорционально квадрату скорости. Если этот момент равен или больше момента сопротивлени , то будет получена пр ма  передача и тогда грузовые звень  и шестерн  3 вращаютс  как единое целое. Если момент от центробежных сил меньше момента сопротивлени , то центробежные силы не в состо нии удержать грузовые звень  2 неподвижно на опорах, и они начнут вращатьс , уменьша  частоту вращени  шестерни 3, а следовательно, увеличива  передаточное отношение привода. При этом изменение передаточного отношени  происходит до тех пор, пока не наступает равенство моментов центробежных сил и сил сопротивлени .

Инерционный гидродифференциальный трансформатор имеет три характерных режима . При первом из них, столовом режиме , ведомый вал 18 неподвижен, а ведущий вал 1 вращаетс . Когда грузовые звень  2 проход т точку е фиг. 3), инерционный момент равен нулю (точка О на фиг. 4). После прохождени  точки е плечо силы возрастает, соответственно увеличиваетс  и инерционный момент (участок оса/ на фиг. 4). После прохождени  точки f величина плеча начинает уменьшатьс , соответственно уменьшаетс  и величина инерционного момента (участок ). Когда неуравновешенна  масса переходит на другую половину каждого грузового звена 2, плечо центробежной силы смещаетс  на другую сторону , соответственно Измен етс  и знак инерционного момента (участок бег, фиг. 4).

На этом режиме положительньш импульс инерционного момента (участок оао, б, фиг. 4) воспринимаетс  шестерней 3, шестерн ми 5, 6, 7 и 9 и коронной шестерней 10, а также гидромашиной 11. Вращению ротора последней преп тствует жидкость, заперта  в замкнутом объеме обратным клапаном 16, в результате чего реактивный момент коронной щестерни 10 замыкаетс  гидромащиной 11 на корпус 13 трансформатора . Одновременно положительный нмпульс инерционного момента воспринимает водило 8 и ведомый вал 18. В этот период гидРомашина 15 момент не воспринимает, так как обратный клапан 17 не преп тствует протеканию Ж1;дкости.

Отрицательный импульс инерционного момента (участок бег, фиг. 4) воспринимаетс  щестерн ми 3 и 5 и гидромашиной 15, вращению ротора последней преп тствует жидкость,заперта  в замкнутом объеме обратным клапаном 17. В результате этого

реактивный момент замыкаетс  на корпус 13 трансформатора. При этом гидромашина И не воспринимает инерционный момент, так как обратный клапан 16 не преп тствует вращению ее ротора при дейсттвии момента в таком направлении.

Другой режим, режим трансформации момента, характеризуетс  тем, что ведомый вал 18 вращаетс , преодолева  внешнее сопротивление . В этом режиме трансформатор работает циклично. Когда начинает действовать положительный импульс инерционного момента (точка О, фиг. 4), дифференциальный механизм 4 начинает разгон тьс  (участок О а). В этот период ведомый вал 18 вращаетс  с некоторой угловой скоростью. Коронна  шестерн  10 также вращаетс  вместе с ротором гидромашины 11. С началом вращени  шестерни 6 происходит изменение угловых скоростей шестерен дифференциального механизма 4.,Когда углова  скорость этого механизма достигает определенной величины (точка а,фиг.4), происходит изменение направлени  действи  ок ружной силы на коронной шестерне 10 и соответственно по вл етс  тенденци  к изменению направлени  ее вращени . По этой причине ротор гидромйШины 11 замыкаетс  на корпус 13 посредством обратного клапана 16 (фиг.5). Когда коронна  щестерн  10 останавливаетс , происходит передача инерционного момента от шестерни ведомому валу 18 (участок аб). Когда неуравновещенна  масса проходит точку К (фиг 3), измен етс  знак инерционного момента (точка б, фиг. 4). После этого соответственно измен етс  и направление действи  инерционной силы на зубь  шестерни 3. Действием этой силы щестерн  3 тормозитс  до полной остановки (участок бв, фиг. 4) и далее удерживаетс  неподвижной гидромащиной 15.

Шестерн  6 оказываетс  заторможенной , водило 8 вместе с ведомым валом 18 вращаютс  по инерции в сторону действи  положительного импульса инерционного момента. Поэтому коронна  щестерн  10 вместе с ротором гидромашины 11 вращаютс  в противоположную сторону. В этот период гидромашина 11 работает в режиме холостого хода, так как обратный клапан 16 преп тствует движению жидкости в гидравлическом контуре и, следовательно, гидромашина 11 не воспринимает момента (фиг. 6).

С началом действи  положительного импульса инерционного момента (точка о,, фиг. 4) рабочий цикл повтор етс .

Следующим режимом работы трансформатора  вл етс  режим динамической муфты . Когда момент внешних сопротивлений становитс  соизмерим с моментом на ведущем валу 1, трансформатор переходит на работу в режиме Динамической муфты.

На этом режиме грузовые звень  2 не вращаютс  относительно своих осей, а вместе с шестерней 3 вращаютс  как одно целое. При этом неуравновешенн-а  масса грузовых звеньев 2 занимает некоторое промежуточное положение между точками е и f (фиг. 3) таким образом, что величина статического момента, создаваемого неуравновешенной массой на плече h,, равна моменту внешних сопротивлений в данный период времени.

В периоды разгона, торможени  н неподвижного состо ни  шестерни 3 энерги  от ведущего вала 1 ведомому валу 18 не передаетс . В периоды разгона и торможени  дифференциального механизма 4 роторы гидромашин И и 15 вращаютс  в режиме холостого хода. При неподвижном дифференциальном механизме 4 ведомый вал 18 воспринимает максимальные импульсы инерционного момента (участок О аа, б, фиг. 4). Когда ведомый вал 18 вращаетс , часть импульса инерционного момента затрачиваетс  на разгон дифференциального механизма 4. При этом чем больще скорость ведомого вала 18, тем больша  дол  импульса инерционного момента расходуетс  на разгон дифференциального механизма 4, что соответственно уменьщает величину выходного момента. Величина выходного момента измен етс  бесступенчато и автоматически в зависимости от момента внещних сопротивлений .

Таким образом, в предложенном изобретении силовой поток передаетс  только механическим путем, а гидромашины 11 и 15 обеспечивают лищь замыкание на корпус 13 трансформатора опорных звеньев 12 и 14. По этой причине под нагрузкой в процессе трансформации момента силовой поток через гидромашины 11 и 15 не протекает . Они воспринимают только реактивный силовой поток, т. е. при наличии нагрузки отсутствует вращение элементов гидромашин 11 и 15 за счет установки в гидросистеме обратных клапанов 16 и 17, следовательно , отсутствуют и потери, присущие объемным гидроприводам. Вращение гидромащин 11 и 15 имеет место только в одном направлении в режиме свободного хода, а на этом режиме в гидромашинах 11 и 15 КПД обусловлен только потер ми холостого хода, что соответственно повышает КПД привода в целом.

0гт

Потери при холостом ходе происход т

только в одной гидромашине, так как они в основном работают поочередно.

Предложенный инерционный гидродифференциальный трансформатор вращающего 5 момента позвол ет получить КПД на уровне механических передач и при этом не имеет механических выпр мителей момента , обладающих недостаточной надежностью в услови х работы с больщой частотой изменени  величины и направлени  момента.

Claims (1)

1. ИНЕРЦИОННЫЙ ГИДРОДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА, содержащий корпус, импульсный механизм в виде ведущего вала, соединенного с неуравновешенными грузовыми звеньями дифферен- циального механизма, -одна из шестерен которого установлена на ведомом валу, объемную гидромашину, закрепленную на корпусе, связанную с дифференциальным механизмом и имеющую замкнутый контур циркуляции жидкости с запорным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен дополнительными объёмной гидромашиной со своим замкнутым контуром циркуляции жидкости и дифференциальным механизмом, а запорные элементы, выполнены в виде обратных клапанов для обеспечения противоположного направления потока жидкости в контурах замкнутой циркуляции основной и дополнительной гидромашин.

   ьэ 00 с© ьо 4^