Библиографическое описание:

Лысянский В. А., Кузнецов С. А., Ярута А. В. Кинематический и силовой анализ схемы зубчатого вариатора момента с не-симметричным дифференциалом [Текст] // Актуальные вопросы технических наук: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Пермь, февраль 2013 г.). — Пермь: Меркурий, 2013. — С. 55-58.

Кинематическая схема зубчатого вариатора момента с несимметричным дифференциалом представлена на рисунке 1.

Устройство состоит из дифференциального механизма, входным звеном которого является водило 1 с сателлитами и двумя центральными колесами 4 и 5, установленными на выходных валах 2 и 3 соответственно, один из которых соединен с водилом 6 планетарного механизма, который выполнен двухрядным, а на водиле 6 установлен с возможностью вращения блок сателлитов 7, образованный двумя соосными сателлитами с равным числом зубьев, взаимодействующими с двумя центральными соосными зубчатыми колесами 8, одно из которых закреплено неподвижно, а ко второму подвижному колесу жестко прикреплен рычаг управления 9 вариатором [1].

Рис. 1. Кинематическая схема зубчатого вариатора момента


Вариатор работает следующим образом. Вращение от двигателя подается на водило 1 дифференциала. Полученное водилом движение делится между выходными валами 2 и 3 с центральными колесами 4 и 5 соответственно. При неподвижном выходном вале 2 движение центрального колеса 5 передается на водило планетарного механизма 6, которое вместе с блоком сателлитов 7 свободно вращается вокруг центральных зубчатых колес 8, которые остаются неподвижными, поскольку одно из них закреплено неподвижно, а передаточное отношение равно бесконечности при равных числах зубьев центральных зубчатых колес 8. При приложении управляющего момента на рычаг управления 9 свободное движение водила 6 с блоком сателлитов 7 затормаживается, и возникающий момент торможения на валу водила 6 способствует возникновению крутящего момента на выходном валу 2 вариатора, причем этот момент пропорционален управляющему усилию. Угловая скорость выходного вала 2 также начинает увеличиваться по мере преодоления момента полезного сопротивления пропорционально управляющему воздействию.

Рассмотрим кинематические и силовые параметры вариатора представленного на рисунке 1 в зависимости от того, какое из звеньев дифференциала будет ведущим, ведомым или управляемым (рисунок 2)

Рис. 2. Варианты расположения звеньев вариатора


Для определения угловых скоростей звеньев дифференциала используем формулу Виллиса [2, 3]:

. (1)

Передаточное отношение определяется через радиусы начальных окружностей зубчатых колес или через числа их зубьев

.

Обозначим величину (знак «-» так как центральные колеса при остановленном водиле вращаются в разные стороны) через р.

Тогда зависимость между моментами на центральных колесах (5 и 4) и водила (Н) без учета потерь на трение [2]:

;

или (2)

.

Используя формулы (1) и (2) определим кинематические и силовые зависимости вариатора.

Первый вариант (рисунок 2, а)

Водило 1 (Н) — входное звено, центральное колесо 5 соединено с нагружателем (управляющее звено), центральное колесо 4 соединено с ведомым валом (выходное звено).

При угловая скорость выходного звена будет иметь максимальное значение, которое составит

.

Таким образом, угловая скорость ведомого вала 4 изменяется в пределах

.

Силовые параметры выходного звена (крутящий момент и мощность ) без учета к. п.д. дифференциала связаны соотношениями

; .

Второй вариант (рисунок 2, б)

Водило 1 (Н) — входное звено, центральное колесо 5 выходное звено центральное колесо 4 соединено с нагружателем (управляющее звено).

При угловая скорость выходного звена будет иметь максимальное значение, которое составит

.

Таким образом, угловая скорость ведомого вала 5 изменяется в пределах

.

Силовые параметры выходного звена без учета к. п.д. дифференциала связаны соотношениями

; .

Третий вариант (рисунок 2, в)

Центральное колесо 4 — входное звено, центральное колесо 5 управляемое звено, а водило 1 (Н) выходное звено.

При угловая скорость выходного звена будет иметь максимальное значение, которое составит

.

Таким образом, угловая скорость выходного звена изменяется в пределах

.

Силовые параметры выходного звена без учета к. п.д. дифференциала связаны соотношениями

; .

Четвертый вариант (рисунок 2, г)

Центральное колесо 4 — входное звено, центральное колесо 5 выходное звено, а водило 1 (Н) управляемое звено.

При угловая скорость выходного звена будет иметь максимальное значение, которое составит

.

Таким образом, угловая скорость выходного звена изменяется в пределах

.

Силовые параметры выходного звена без учета к. п.д. дифференциала связаны соотношениями

; .

Пятый вариант (рисунок 2, д)

Центральное колесо 5 — входное звено, центральное колесо 4 управляемое звено, а водило 1 (Н) выходное звено.

При угловая скорость выходного звена будет иметь максимальное значение, которое составит

.

Таким образом, угловая скорость ведомого вала 4 изменяется в пределах

.

Силовые параметры выходного звена без учета к. п.д. дифференциала связаны соотношениями

; .

Шестой вариант (рисунок 2, е)

Центральное колесо 5 — входное звено, центральное колесо 4 выходное звено, а водило 1 (Н) управляемое звено.

При угловая скорость выходного звена будет иметь максимальное значение, которое составит

.

Таким образом, угловая скорость выходного звена изменяется в пределах

.

Силовые параметры выходного звена без учета к. п.д. дифференциала связаны соотношениями

; .

Проведенный кинематический и силовой анализ позволяет определить оптимальное расположение входного, выходного и управляемого звеньев зубчатого вариатора момента при использовании его в составе привода технологической машины, для максимально эффективной работы исполнительного органа при выполнении технологических операций.


Литература:

  1. Пат. № 2445531 Российская федерация МПК F16H 3/74, F16H. Вариатор момента [Текст] / Кузнецов С. Н., Владимиров А. В., Лысянский В. А., Старченко И. Е.; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса» (ГОУ ВПО «ЮРГУЭС») — № 2010149799/11; заявл. 03.12.2010; опубл. 20.03.2012, Бюл. № 8.

  2. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин [Текст] / И. И. Артоболевский. — М.: Наука, 1988. — 640 с.

  3. Кирдяшев Ю. Н. Многопоточные передачи дифференциального типа [Текст] / Ю. Н. Кидряшев. — М.: машиностроение, 1981. — 231 с.

Основные термины (генерируются автоматически): выходного звена, угловая скорость выходного, скорость выходного звена, зубчатого вариатора момента, параметры выходного звена, Силовые параметры выходного, центральное колесо, дифференциала связаны соотношениями, силовой установки, выходное звено, угловая скорость ведомого, момента инерции тел, газотурбинной силовой установки, определения момента инерции, расчет газотурбинной силовой, скорость ведомого вала, максимальное значение, Кинематическая схема зубчатого, схема зубчатого вариатора, инерции тел вращения.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle