RU2073151C1 - Transformer of inertia moment - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: mechanism of control of inertia moment of rotor 1 of the transformer is made up as a closed transmission. Gear wheel 5 and central wheel 21 are rigidly secured to driving shaft 4, central wheels 8 and 13 being set freely. Satellites 9 and 11 that engage wheels 8 and 13 are fitted on the common axle inside carrier 12. Carrier 14 made up as a drum is rigidly secured to the hub of wheel 21. Gears 16 and 17 that engage wheel 21 are pivotally connected to axles 15. Weights 18 and 19 is rigidly secured to hubs of gears 16 and 17. A mechanism for control of INERTIA moment of rotor 22 is similar. A gear ratio between wheels 5 and 27 and 13 and 35 are equal to unity when carriers 12 and 34 of each control mechanisms stop. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к механизмам, изменяющим плавно, бесступенчато величины момента и угловой скорости выходного звена. The invention relates to mechanisms that smoothly, steplessly change the magnitude of the moment and the angular velocity of the output link.

Близким техническим решением к изобретению является инерционный трансформатор вращающего момента, который содержит входной, промежуточный и выходной валы, два одинаковых планетарных ряда с четырьмя центральными колесами и двумя сателлитами с неуравновешенными грузами, два механизма свободного хода, регулирующее устройство, выполненное в виде реверсивного гидромотора, статор и ротор которого связаны с двумя центральными колесами, и управляемую фрикционную муфту, фиксирующую статор и ротор регулирующего устройства. A close technical solution to the invention is an inertial torque transformer, which contains input, intermediate and output shafts, two identical planetary gear sets with four central wheels and two satellites with unbalanced loads, two free-wheeling mechanisms, a regulating device made in the form of a reversible hydraulic motor, a stator and the rotor of which is connected with two central wheels, and a controlled friction clutch securing the stator and the rotor of the control device.

Трансформатор имеет следующие недостатки. The transformer has the following disadvantages.

1. Его невозможно использовать в негидрофицированных машинах. 1. It cannot be used in non-hydroficated machines.

2. В нем имеет место малая чувствительность и неточность регулирования. 2. It has a low sensitivity and inaccuracy of regulation.

3. Передаточное отношение в нем изменяется только при изменении момента сопротивления на выходном валу, его нельзя изменить чисто кинематически, т. е. при отсутствии момента сопротивления в нем невозможно управление его выходной моментной характеристикой. 3. The gear ratio in it changes only when the moment of resistance on the output shaft changes, it cannot be changed purely kinematically, that is, in the absence of the moment of resistance in it, it is impossible to control its output moment characteristic.

4. Выходной вал вращается неравномерно; за одну половину оборота неуравновешенных грузов положительный момент передается на выходной вал, плавно изменяясь от нуля до максимума и опять до нуля, а на протяжении второй половины оборота отрицательный момент не передается на этот вал, так как гасится неподвижной наружной обоймой механизма свободного хода и вращательное движение передается на рабочую машину только с помощью маховика, что увеличивает неравномерность движения. 4. The output shaft rotates unevenly; in one half of the unbalanced cargo turnover, the positive moment is transmitted to the output shaft, smoothly changing from zero to maximum and again to zero, and during the second half of the revolution, the negative moment is not transmitted to this shaft, since the stationary external clip of the freewheel mechanism and rotational motion are extinguished transmitted to the working machine only with the help of a flywheel, which increases the unevenness of movement.

5. В нем употребляются механизмы свободного хода. 5. It uses free-wheeling mechanisms.

Целью изобретения является создание трансформатора вращающего момента, который не является инерционным и в котором отсутствуют импульсатор и механизм свободного хода, а выходное звено имеет равномерное одностороннее движение с возможностью управления выходной моментной характеристикой. The aim of the invention is the creation of a torque transformer, which is not inertial and in which there is no pulser and freewheel, and the output link has a uniform one-way movement with the ability to control the output torque characteristic.

Поставленная цель достигается тем, что предложен трансформатор вращающего момента, содержащий корпус и выходной вал, снабжен двухсторонним электродвигателем с внутренним ротором, имеющим наружную обмотку роторного типа, и наружным ротором, имеющим внутреннюю обмотку статорного типа, и не имеющим неподвижного статора, обмотки обоих роторов связаны друг с другом и с корпусом посредством колец и щеток, внутренний ротор располагается в наружном, а наружный ротор располагается в корпусе на подшипниках качения, два входных вала соответственно внутреннего и наружного роторов соединены посредством соединительных муфт с ведущими валами соответственно механизма регулирования величины момента инерции внутреннего ротора и механизма регулирования момента инерции наружного ротора, каждый из механизмов регулирования момента инерции наружного и внутреннего роторов выполнен в виде замкнутой дифференциальной передачи, на ведущем валу которой жестко установлено зубчатое колесо, три центральные колеса, из которых первое и второе установлены на ведущем валу свободно, третье жестко, установленное на ведущем валу с возможностью фиксированного поворота первое водило, шарнирно установленные в нем на общей оси и жестко связанные между собой два сателлита, предназначенные для зацепления соответственно с первым и вторым центральными колесами, замыкающие первое и третье центральные колеса и размещенные на промежуточном валу две шестерни, первая из которых предназначена для зацепления с зубчатым колесом, вторая с первым центральным колесом, жестко связанное со ступицей второго центрального колеса второе водило, выполненное в виде барабана, состоящего из двух дисков и жестко связанных с ними двух осей, на последних шарнирно размещены предназначенные для зацепления с третьем центральным колесом две шестерни сателлита, на ступицах которых жестко закреплены грузы, выходной вал связан со вторым водилом дифференциального механизма регулирования момента инерции наружного ротора, а передаточное отношение от зубчатого колеса до второго центрального колеса при остановленном первом водиле каждого дифференциального механизма регулирования момента инерции выбрано равным единице. This goal is achieved by the fact that the proposed torque transformer, comprising a housing and an output shaft, is equipped with a two-sided electric motor with an internal rotor having an external rotor-type winding, and an external rotor having an internal stator-type winding, and without a fixed stator, the windings of both rotors are connected with each other and with the housing by means of rings and brushes, the inner rotor is located in the outer, and the outer rotor is located in the housing on rolling bearings, two input shafts respectively but the inner and outer rotors are connected by means of couplings to the drive shafts, respectively, of the mechanism for controlling the moment of inertia of the inner rotor and the mechanism of regulation of the moment of inertia of the outer rotor, each of the mechanisms for controlling the moment of inertia of the outer and inner rotors is made in the form of a closed differential gear, on the drive shaft of which a gear wheel is installed, three central wheels, of which the first and second are mounted freely on the drive shaft, the third is rigid o mounted on the drive shaft with the possibility of fixed rotation of the first carrier, pivotally mounted in it on a common axis and rigidly interconnected two satellites designed to engage respectively with the first and second central wheels, closing the first and third central wheels and placed on the intermediate shaft two gears, the first of which is designed for engagement with the gear wheel, the second with the first central wheel, the second carrier rigidly connected to the hub of the second central wheel, performed In the form of a drum consisting of two disks and two axles rigidly connected to them, two satellite gears are mounted on the latter for pivoting with the third central wheel, the weights are rigidly fixed on the hubs, the output shaft is connected to the second carrier of the differential mechanism for controlling the moment of inertia the outer rotor, and the gear ratio from the gear to the second central wheel when the first carrier of each differential mechanism for controlling the moment of inertia is stopped selected equal to one.

На чертеже показано кинематическая схема всего трансформатора. The drawing shows the kinematic diagram of the entire transformer.

Он содержит корпус, в подшипниках которого располагается внутренний ротор 1 электродвигателя (или гидромотора) с входным валом 2, соединенным муфтой 3 с ведущим валом 4 механизма регулирования момента инерции внутреннего ротора. На этом валу жестко закреплено колесо 5, входящее в зацепление с шестерней 6, сидящей на одном и том же промежуточным валу с шестерней 7, входящей в зацепление с первым центральным колесом 8, сидящим свободно на валу 4 и зацепляющимся с колесом сателлита, на валу 10 которого закреплена шестерня 11. Вал 10 шарнирно закреплен на первом водиле 12, которое сидит свободно на ведущем валу 4 с возможностью фиксированного поворота. Шестерня 11 входит в зацепление со вторым центральным колесом 13, сидящим на одной ступице со вторым водилом 14, выполненным в виде двух дисков 14 и 20 грузового барабана, в котором закреплены одним концом оси 15, на которых шарнирно сидят ступицы 16 и 17 шестерен-сателлитов, с которыми связаны грузы 18 и 19. Оси 15 закреплены вторыми концами в диске 20. Сателлиты 16 и 17 входят в зацепление с третьим центральным колесом 21, жестко связанным с ведущим валом 4. Наружный ротор 22 электродвигателя (или гидромотора) покоится в подшипниках качения 23 в неподвижном корпусе трансформатора и имеет входной вал 24, который соединяется муфтой 25 с ведущим валом 26 механизма регулирования величины момента инерции наружного ротора. Вал 26 несет колесо 27, входящее в зацепление с шестерней 28, сидящей на одном промежуточном валу с шестерней 29, образующей зубчатое зацепление через первое центральное колесо 30 с колесом 31 сателлита, вал которого 32, несущий шестерню 33, образует шарнирное соединение с водилом 34, сидящим свободно на ведущем валу 26 с возможностью фиксированного поворота. Колесо 30 также сидит свободно на этом валу. Шестерня 33 входит в зацепление со вторым центральным колесом 35, сидящим жестко на ступице второго водила 36, выполненного в виде дисков 36 и 42 грузового барабана, в котором закреплены одним своим концом оси 37, на которых шарнирно сидят ступицы шестерен-сателлитов 38 и 39, с которыми жестко связаны два груза 40 и 41. Оси 37 вторыми концами закреплены в диске 42 барабана, имеющего выходной вал трансформатора 43. Шестерни-сателлиты 38 и 39 входят в зацепление с третьим центральным колесом 44, жестко закрепленным на ведущем валу 26. Звенья 5-13 (и звенья 27-35) образуют механизм регулирования величины радиуса вращения грузов, в котором звенья 8-13 (и звенья 30-35) составляют его дифференциальный механизм с двумя степенями свободы, из которых одна принадлежит первому водилу 12 (и 34). It contains a housing, in the bearings of which there is an internal rotor 1 of an electric motor (or a hydraulic motor) with an input shaft 2 connected by a coupling 3 to a drive shaft 4 of an inertia torque control mechanism of the internal rotor. A wheel 5 is rigidly fixed on this shaft, which engages with a gear 6 sitting on the same intermediate shaft with a gear 7, which engages with the first central wheel 8, which sits freely on the shaft 4 and engages with the satellite wheel, on the shaft 10 which gear is fixed 11. The shaft 10 is pivotally mounted on the first carrier 12, which sits freely on the drive shaft 4 with the possibility of a fixed rotation. The gear 11 engages with the second central wheel 13, sitting on the same hub with the second carrier 14, made in the form of two disks 14 and 20 of the cargo drum, in which are fixed at one end of the axle 15, on which the hubs 16 and 17 of the satellite gears are hinged , with which the loads 18 and 19 are connected. The axles 15 are secured by the second ends in the disk 20. The satellites 16 and 17 are engaged with the third central wheel 21, rigidly connected with the drive shaft 4. The outer rotor 22 of the electric motor (or hydraulic motor) is resting in rolling bearings 23 in motionless sensor body and the transformer has an input shaft 24 which connects the coupling 25 to the drive shaft 26, torque adjusting mechanism magnitude outer rotor inertia. The shaft 26 carries a wheel 27 engaged with a gear 28 sitting on one intermediate shaft with a gear 29 forming a gearing through the first central wheel 30 with a satellite wheel 31, the shaft of which 32 carrying the gear 33 forms a hinge connection to the carrier 34, sitting freely on the drive shaft 26 with the possibility of a fixed rotation. Wheel 30 also sits loosely on this shaft. The gear 33 engages with the second central wheel 35, sitting rigidly on the hub of the second carrier 36, made in the form of disks 36 and 42 of the cargo drum, in which axles 37 are fixed at one end thereof, on which the hubs of the gears-satellites 38 and 39 are pivotally mounted with which two loads 40 and 41 are rigidly connected. The axles 37 are secured with second ends in a drum disk 42 having an output shaft of the transformer 43. The pinion gears 38 and 39 are engaged with the third central wheel 44, which is rigidly fixed to the drive shaft 26. Links 5 -13 (and links 27-35) image cosiness is a mechanism for regulating the value of the radius of rotation of goods, in which links 8–13 (and links 30–35) make up its differential mechanism with two degrees of freedom, of which one belongs to the first carrier 12 (and 34).

Звенья 14-17, 21 (и 36-39, 44) образуют дифференциальный механизм грузового барабана с двумя степенями свободы. Links 14-17, 21 (and 36-39, 44) form the differential mechanism of the cargo drum with two degrees of freedom.

Дифференциальный механизм регулирования радиуса вращения грузов 18-13 (и 30-35) и дифференциальный механизм грузового барабана 14-17, 21 (и 36-39, 44) образуют последовательное соединение, так как второе центральное колесо 21 (и 44) сидит на одной ступице со вторым водилом 14 (и 36). Кроме того, в этом последовательном соединении первое центральное колесо 8 (и 30) и третье центральное 21 (и 44) замкнуты зубчатыми колесами 5-6-7 (и 27-28-29). The differential mechanism for regulating the radius of rotation of goods 18-13 (and 30-35) and the differential mechanism of the cargo drum 14-17, 21 (and 36-39, 44) form a series connection, since the second central wheel 21 (and 44) sits on one nave with the second carrier 14 (and 36). In addition, in this series connection, the first central wheel 8 (and 30) and the third central wheel 21 (and 44) are closed by gears 5-6-7 (and 27-28-29).

В целом образовался замкнутый дифференциальный механизм регулирования величины момента инерции внутреннего (и внешнего) ротора, составленный из звеньев 5-7, 21 (и 27-39,44) и имеющий две степени свободы. Одну степень свободы осуществляет ведущий вал 4 (и 26), а вторую водило 12 (и 34). Если сделать неподвижным водило 12 (или 34), то дифференциальный замкнутый механизм 5-13 превращается в обыкновенную зубчатую передачу с неподвижными осями и передаточным отношением, равным единице, т.е. U_5-13 1 (или U_27-351).In general, a closed differential mechanism of regulating the moment of inertia of the internal (and external) rotor was formed, composed of links 5–7, 21 (and 27–39, 44) and having two degrees of freedom. One degree of freedom is provided by the drive shaft 4 (and 26), and the second carrier 12 (and 34). If the carrier 12 (or 34) is fixed, then the differential closed gear 5-13 turns into an ordinary gear train with fixed axles and a gear ratio equal to one, i.e. U _5-13 1 (or U _27-35 1).

Трансформатор вращающего момента работает следующим образом. При вращении внутреннего ротора 1 электродвигателя (или гидромотора) относительно наружного ротора 22 вращение передается валом 2 и муфтой 3 на ведущий вал 4 механизма регулирования величины момента инерции внутреннего ротора электродвигателя (или гидромотора), на котором закреплены зубчатое колесо 5 и третье центральное колесо 21. При неподвижном первом водиле 12 колесо 5 приводит во вращение ряд колес 6-13, и следовательно, второе водило 14 с осями 15 и ступицами шестерен-сателлитов 16 и 17 грузового барабана, который вращается вокруг центральной оси трансформатора. При неподвижном водиле 12 второе водило 14 и третье центральное колесо 21 имеют одинаковую угловую скорость, звенья 14 и 21 дифференциального механизма грузового барабана вращаются как одно целое, и грузы 18 и 19 имеют постоянные радиусы вращения относительно центральной оси трансформатора. При перемещении на ходу первого водила 12 механизм 8-13 превращается в дифференциальный, и угловая скорость второго водила 14 изменяется. Она не будет равна угловой скорости третьего центрального колеса 21. В этом случае шестерни-сателлиты 16 и 17 поворачивают грузы 18 и 19 вокруг своих осей, радиуса их вращения вокруг центральной оси изменяются, и следовательно, изменяется момент инерции внутреннего ротора 1 относительно центральной оси. Точно такой же механизм изменения величины момента инерции относительно центральной оси, установлен и для наружного ротора, который имеет возможность вращения относительно неподвижного корпуса в подшипниках 23. The torque transformer operates as follows. When the inner rotor 1 of the electric motor (or hydraulic motor) rotates relative to the outer rotor 22, the rotation is transmitted by the shaft 2 and the clutch 3 to the drive shaft 4 of the mechanism for controlling the moment of inertia of the inner rotor of the electric motor (or hydraulic motor), on which the gear wheel 5 and the third central wheel 21 are fixed. When the first carrier 12 is stationary, the wheel 5 drives a number of wheels 6-13, and therefore, the second carrier 14 with the axles 15 and the hubs of the satellite gears 16 and 17 of the cargo drum, which rotates around the central B transformer. When the carrier 12 is stationary, the second carrier 14 and the third central wheel 21 have the same angular velocity, the links 14 and 21 of the differential mechanism of the cargo drum rotate as a whole, and the loads 18 and 19 have constant radii of rotation relative to the central axis of the transformer. When moving on the move of the first carrier 12, the mechanism 8-13 becomes differential, and the angular velocity of the second carrier 14 changes. It will not be equal to the angular velocity of the third central wheel 21. In this case, the pinion gears 16 and 17 rotate the loads 18 and 19 around their axes, their radii of rotation around the central axis change, and therefore, the moment of inertia of the inner rotor 1 about the central axis changes. The exact same mechanism for changing the value of the moment of inertia relative to the central axis is also established for the outer rotor, which has the ability to rotate relative to the stationary housing in the bearings 23.

Таким образом, в конструкции использован электродвигатель (или гидромотор), в котором нет неподвижного статора. Thus, the design used an electric motor (or hydraulic motor), in which there is no fixed stator.

Он является двухроторным, т.е. в предлагаемой конструкции впервые используется взаимодействие двух роторов при отсутствии вообще неподвижного статора. Внутренний ротор, имеющий наружную роторную обмотку, вращается на подшипниках качения относительно наружного ротора, имеющего внутреннюю статорную обмотку, и вместе с ним также на подшипниках качения относительно неподвижного корпуса. При этом обмотки обоих роторов связаны между собой и корпусом посредством колец и щеток. It is a two-rotor, i.e. in the proposed design, for the first time, the interaction of two rotors is used in the absence of a generally stationary stator. An internal rotor having an external rotor winding rotates on rolling bearings relative to an external rotor having an internal stator winding, and with it also on rolling bearings relative to a stationary housing. In this case, the windings of both rotors are interconnected with the body by means of rings and brushes.

Особенностью трансформатора является то, что он имеет не один, а два входных вала. Один отходит от внутреннего ротора, а второй от наружного ротора, но они приводят в движение две вспомогательные кинематические цепи - механизмы регулирования моментов инерции обоих роторов, т.е. они предназначены для изменения параметров самих роторов, и следовательно, замыкаются на них самих. Других кинематических цепей, имеющих самостоятельное значение, в трансформаторе нет. Таким образом, внутренний ротор имеет только входной вал 2 для механизма регулирования его момента инерции, а наружный ротор имеет входной вал 24 для механизма регулирования его момента инерции и имеет, кроме того, выходной вал 43. При вращении наружного ротора 22 вал 24 передает вращение с помощью муфты 25 ведущему валу 26, который связан с корпусом посредством подшипников качения. При неподвижном водиле 34 вал 26 передает вращение зубчатой передачей 27-28 на промежуточный вал, закрепленный в корпусе посредством подшипников качения, а с него с помощью зубчатого колеса 29 на первое центральное колесо 30 и далее на сателлит 31-32-33, а затем, с помощью зубчатой пары 33-35, на ступицу второго водила 36, связанного в единое целое осями 37 с диском 42. Одновременно с ведущего вала 26 вращение передается с помощью центрального колеса 44 и сателлитов 38 и 39 грузами 40 и 41. При неподвижном первом водиле 34 третье центральное колесо 44 и второе водило 36 вращаются с одинаковой скоростью, звенья 36-39, 44 дифференциального механизма грузового барабана вращаются как одно целое, грузы 40 и 41 не имеют вращения относительно осей 37, и радиус вращения этих грузов остается неизменным. Следовательно, при постоянной массе грузов 40 и 41 момент инерции этих грузов относительно центральной оси также постоянен. При вращении водила 34 на ходу вручную или от какого-либо механизма с возможностью его фиксации механизм со звеньями 30-35 становится дифференциальным. В этом случае второе водило 36 и третье центральное колесо 44 имеют разные угловые скорости и совместно с сателлитами 38 и 39 образуют дифференциальный механизм грузового барабана, в котором сателлиты и грузы 40 и 41 вращаются вокруг осей 37. При вращении водила 34 грузы могут стать в положение, когда их центры масс окажутся на центральной оси. В этом случае радиус вращения грузов 40 и 41 будет равен нулю. Такая же картина имеет место и в механизме изменения момента инерции внутреннего ротора. На фиг. 1 показаны грузы 18 и 19 в том случает, когда их центры масс совпадают с центральной осью. При движении водила 12 грузы 18 и 19 разворачиваются, и когда они направлены по радиусам дисков 14 и 20, то их радиусы и моменты инерции максимальны. A feature of the transformer is that it has not one, but two input shafts. One departs from the inner rotor, and the second from the outer rotor, but they set in motion two auxiliary kinematic chains - mechanisms for regulating the moments of inertia of both rotors, i.e. they are designed to change the parameters of the rotors themselves, and therefore, they are closed on them. There are no other kinematic chains of independent significance in the transformer. Thus, the inner rotor has only an input shaft 2 for a mechanism for controlling its moment of inertia, and the external rotor has an input shaft 24 for a mechanism for controlling its moment of inertia and, in addition, has an output shaft 43. When the outer rotor 22 rotates, the shaft 24 transmits rotation with using the coupling 25 of the drive shaft 26, which is connected to the housing by means of rolling bearings. With a stationary carrier 34, the shaft 26 transmits the rotation by gear 27-28 to the intermediate shaft fixed in the housing by means of rolling bearings, and from it with the help of gear 29 to the first central wheel 30 and further to the satellite 31-32-33, and then with the help of a gear pair 33-35, to the hub of the second carrier 36, connected integrally by the axles 37 with the disk 42. At the same time, the rotation is transmitted from the drive shaft 26 by means of the central wheel 44 and satellites 38 and 39 with loads 40 and 41. When the first carrier is stationary 34 third central wheel 44 and the second carrier 36 rotate at the same speed, links 36-39, 44 of the differential mechanism of the cargo drum rotate as a whole, the loads 40 and 41 do not rotate relative to the axes 37, and the radius of rotation of these loads remains unchanged. Therefore, with a constant mass of goods 40 and 41, the moment of inertia of these goods relative to the central axis is also constant. When the carrier 34 was rotated on the move manually or from some mechanism with the possibility of its fixation, the mechanism with links 30-35 becomes differential. In this case, the second carrier 36 and the third central wheel 44 have different angular velocities and together with the satellites 38 and 39 form the differential mechanism of the cargo drum, in which the satellites and weights 40 and 41 rotate around the axles 37. When the carrier 34 rotates, the weights can become in position when their centers of mass are on the central axis. In this case, the radius of rotation of the cargo 40 and 41 will be zero. The same picture takes place in the mechanism of variation of the moment of inertia of the inner rotor. In FIG. Figure 1 shows the loads 18 and 19 in the case when their centers of mass coincide with the central axis. When the carrier 12 moved, the loads 18 and 19 are deployed, and when they are directed along the radii of the disks 14 and 20, their radii and moments of inertia are maximum.

Принцип работы трансформатора заключается в следующем. Внутренний ротор 1 имеет относительное вращательное движение относительно внешнего ротора с угловой скоростью ω_1,22=ω_дв, где ω_дв номинальная угловая скорость внутреннего ротора относительно наружного ротора в том случае, когда наружный ротор становится неподвижным, т. е. если он станет неподвижным статором. Вращательное движение наружного ротора 22 относительно неподвижного корпуса, т.е. его абсолютное движение есть переносное движение для внутреннего ротора 1 с угловой скоростью
ω₂₂. Тогда абсолютное движение внутреннего ротора 1 осуществляется с угловой скоростью

Так как все внешние силы перпендикулярны центральной оси вращения, то сумма их моментов относительно этой оси равна нулю, и имеет место случай сохранения главного момента количества движения системы относительно центральной оси. Обозначим через

сумму приведенных моментов инерции всех вращающихся звеньев по линии 1-21, через

сумму приведенных к оси моментов инерции всех вращающихся звеньев по линии 22-44, через I_40,41 момент инерции грузов 40 и 41 относительно центральной оси и через I_18,19 момент инерции грузов 18 и 19 относительно той же оси. Тогда для указанного случая имеем уравнение

откуда угловая скорость наружного ротора и его выходного вала равна

Если момент инерции груза массы m и радиуса r относительно оси C-C, проходящей через его центр масс, равен

, то его же момент инерции относительно центральной оси равен соответственно для грузов 18,19,40,41

где r₁ и r₂ действительные радиусы вращения центров масс C относительно центральной оси грузов механизмов регулирования величин моментов инерции соответственно внутреннего и наружного роторов. Если обозначить через

, через

, то получим

Передаточное отношение равно

Момент инерции всего внутреннего ротора должен быть значительно меньше момента инерции всего наружного ротора, чтобы угловая скорость наружного ротора и выходного вала резко уменьшалась по сравнению с относительной угловой скоростью внутреннего ротора, т.е. чтобы было соблюдено условие
ω₂₂< ω_дв.The principle of operation of the transformer is as follows. The inner rotor 1 has a relative rotational motion relative to the outer rotor with an angular velocity ω _1.22 = ω _dv , where ω _{dv is the} nominal angular velocity of the inner rotor relative to the outer rotor when the outer rotor becomes stationary, i.e. if it becomes stationary the stator. The rotational movement of the outer rotor 22 relative to the stationary body, i.e. its absolute motion is the portable motion for the inner rotor 1 with an angular velocity
ω ₂₂ . Then the absolute movement of the inner rotor 1 is carried out with an angular velocity

Since all external forces are perpendicular to the central axis of rotation, the sum of their moments relative to this axis is zero, and there is a case of maintaining the main moment of the momentum of the system relative to the central axis. Denote by

the sum of the given moments of inertia of all the rotating links along the line 1-21, through

the sum of the moments of inertia of all rotating links reduced to the axis along line 22-44, through I _{40.41 the} moment of inertia of the loads 40 and 41 relative to the central axis and through I _{18.19 the} moment of inertia of the loads 18 and 19 relative to the same axis. Then for this case we have the equation

whence the angular velocity of the outer rotor and its output shaft is

If the moment of inertia of the load of mass m and radius r relative to the axis CC passing through its center of mass is

, then its moment of inertia relative to the central axis is, respectively, for goods 18,19,40,41

where r ₁ and r _{2 are the} actual radii of rotation of the centers of mass C relative to the central axis of the loads of the mechanisms for controlling the values of the moments of inertia of the inner and outer rotors, respectively. If denoted by

, across

then we get

Gear ratio

The moment of inertia of the entire inner rotor must be significantly less than the moment of inertia of the entire outer rotor so that the angular velocity of the outer rotor and the output shaft decreases sharply compared to the relative angular velocity of the inner rotor, i.e. so that the condition is met
ω ₂₂ <ω _dv

Пусть, например, заданы следующие моменты инерции при принятых обозначениях: I₁ 0,5 ед; I₂ 0,5 ед; mr $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{1}}$ = 0; m•r $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{2}}$ = 20 ед.; при r₁ 0 и r₂ R_max (именно такое положение грузов 18, 19, 40 и 41 показано на фиг.1). Тогда передаточное отношение будет равно

Пусть, при другом положении грузов заданы следующие моменты инерции: I₁ 0,5 ед; I₂ 0,5 ед; mr $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{1}}$ = 10 ед.; mr $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{2}}$ =0; при r₁ R_max и r₂ 0 (грузы 18 и 19 развернуты, а грузы 40 и 41 в сложенном положении). Тогда имеем

Таким образом, передаточное отношение в этом случае изменяется в пределах
U -(1,25 82).Let, for example, the following moments of inertia be given with the accepted notation: I ₁ 0.5 units; I ₂ 0.5 units; mr $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{one}}$ = 0; m • r $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{2}}$ = 20 units; at r ₁ 0 and r ₂ R _max (this is exactly the position of the loads 18, 19, 40 and 41 shown in figure 1). Then the gear ratio will be equal

Suppose that, with a different position of the loads, the following moments of inertia are given: I ₁ 0.5 units; I ₂ 0.5 units; mr $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{one}}$ = 10 units; mr $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{2}}$ = 0; at r ₁ R _max and r ₂ 0 (loads 18 and 19 are deployed, and loads 40 and 41 are in the folded position). Then we have

Thus, the gear ratio in this case varies within
U - (1.25 82).

Знак минус показывает, что наружный ротор вместе с внутренним ротором будет вращаться в сторону, противоположную вращению внутреннего ротора. Таким образом, величина передаточного отношения трансформатора зависит только от соотношения величин моментов инерции относительно центральной оси грузов грузовых барабанов, а процесс плавного регулирования этой величины осуществляется плавным же перемещением водила 12 и водила 34 механизмов изменения моментов инерции внутреннего и наружного роторов. The minus sign indicates that the outer rotor together with the inner rotor will rotate in the direction opposite to the rotation of the inner rotor. Thus, the ratio of the transformer depends only on the ratio of the values of the moments of inertia relative to the central axis of the cargo drums, and the process of smooth regulation of this value is carried out by the smooth movement of the carrier 12 and the carrier 34 of the mechanisms for changing the moments of inertia of the internal and external rotors.

Claims (1)

Трансформатор вращающего момента, содержащий корпус и выходной вал, отличающийся тем, что он снабжен двухроторным электродвигателем с внутренним ротором, имеющим наружную обмотку роторного типа, и наружным ротором, имеющим внутреннюю обмотку статорного типа и не имеющим неподвижного статора, обмотки обоих роторов связаны друг с другом и с корпусом посредством колец и щеток, внутренний ротор располагается в наружном, а наружный ротор располагается в корпусе на подшипниках качения, два входных вала соответственно внутреннего и наружного роторов соединены посредством соединительных муфт с ведущими валами соответственно механизма регулирования величины момента инерции внутреннего ротора и механизма регулирования момента инерции наружного ротора, каждый из механизмов регулирования момента инерции наружного и внутреннего роторов выполнен в виде замкнутой дифференциальной передачи, на ведущем валу которой жестко установлено зубчатое колесо, три центральные колеса, из которых первое и второе установлены на ведущем валу свободно, третье жестко, установленное на ведущем валу с возможностью фиксированного поворота первое водило, шарнирно установленные в нем на общей оси и жестко связанные между собой два сателлита, предназначенные для зацепления соответственно с первым и вторым центральными колесами, замыкающие первое и третье центральные колеса и размещенные на промежуточном валу две шестерни, первая из которых предназначена для зацепления с зубчатым колесом, вторая с первым центральным колесом, жестко связанное со ступицей второго центрального колеса второе водило, выполненное в виде барабана, состоящего из двух дисков и жестко связанных с ними двух осей, на последних шарнирно размещены предназначенные для зацепления с третьим центральным колесом две шестерни сателлита, на ступицах которых жестко закреплены грузы, выходной вал связан с вторым водилом дифференциального механизма регулирования момента инерции наружного ротора, а передаточное отношение от зубчатого колеса до второго центрального колеса при остановленном первом водиле каждого дифференциального механизма регулирования момента инерции выбрано равным единице. A torque transformer comprising a housing and an output shaft, characterized in that it is equipped with a two-rotor electric motor with an internal rotor having an external rotor type winding and an external rotor having an internal stator type winding and not having a fixed stator, the windings of both rotors are connected to each other and with the housing through rings and brushes, the inner rotor is located in the outer, and the outer rotor is located in the housing on rolling bearings, two input shafts, respectively, of the inner and outer rotors are connected by means of couplings with drive shafts, respectively, of a mechanism for controlling the moment of inertia of the inner rotor and a mechanism for controlling the moment of inertia of the outer rotor, each of the mechanisms for controlling the moment of inertia of the outer and inner rotors is made in the form of a closed differential gear, on the drive shaft of which a gear wheel is rigidly mounted, three central wheels, of which the first and second are mounted freely on the drive shaft, the third is rigidly mounted on the drive the shaft with the possibility of fixed rotation of the first carrier, pivotally mounted in it on a common axis and rigidly interconnected, two satellites designed to mesh with the first and second central wheels respectively, closing the first and third central wheels and placed on the intermediate shaft two gears, the first of which is designed to mesh with the gear wheel, the second with the first Central wheel, rigidly connected with the hub of the second Central wheel of the second carrier, made in the form of a drum, consisting of two disks and two axes rigidly connected with them, on the last two gears of a satellite are designed for engagement with the third central wheel, the weights of which are rigidly fixed on the hubs, the output shaft is connected to the second carrier of the differential mechanism for controlling the moment of inertia of the outer rotor, and the gear the ratio from the gear to the second central wheel when the first carrier of each differential mechanism for controlling the moment of inertia is stopped is chosen equal to unity.