RU2127843C1

RU2127843C1 - Cam-type pulse variable-speed drive

Info

Publication number: RU2127843C1
Application number: RU97116111A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Янчевский; С.Л. Мазуровский; В.В. Соловьев
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "ИМПУЛЬС"
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1999-03-20

Abstract

FIELD: drives for continuous regulation of speed of output member. SUBSTANCE: cam-type pulse variable-speed drive has cam and two converting mechanisms mounted in parallel. First converting mechanism includes driven shaft, overrunning clutch, pusher and adjusting mechanism which consists of slider moving along pusher over guide of body and hinged support turnably arranged in bore of slider. Pushers is received by hole in hinged support swinging about its axis. Pusher of second converting device is located is located on opposite side of cam and is linked with pusher of first converting mechanism. Holddown made in form of rod with supports at the ends and two springs is used for pressing both pushers to cam. Rod is freely mounted in through slots of both pushers. Springs are located between respective stop and pusher. Driven shafts of converting mechanisms are linked by means of gear train. EFFECT: simplified construction; increased specific speed; enhanced reliability and increased service life. 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, в частности к передачам для бесступенчатого регулирования скорости движения выходного звена, и может быть использовано, например, в машинах пищевой, химической, хлопкоочистительной и др. промышленности. The present invention relates to mechanical engineering, in particular to gears for stepless control of the speed of the output link, and can be used, for example, in food, chemical, cotton ginning and other industries.

Известен кулачковый импульсный вариатор (см., например, авт. свид. N 697771 СССР, БИ N 42, 1979), содержащий ведущий вал с задающим закон движения кулачком, ведомый вал с установленным на нем механизмом свободного хода, качающийся толкатель, связанный одним концом с ведущим элементом механизма свободного хода, а другим - с задающим закон движения кулачком, и регулирующий механизм, выполненный в виде поворотного сухарика, ограничивающего угол качания толкателя. Known cam pulse variator (see, for example, ed. Certificate N 697771 of the USSR, BI N 42, 1979), containing a drive shaft with a law determining the movement of the cam, a driven shaft with a freewheel installed on it, a swinging pusher connected at one end with a leading element of the free-wheeling mechanism, and another with a cam defining the law of movement, and a regulating mechanism made in the form of a rotary cracker, limiting the swing angle of the pusher.

Но в этом вариаторе вращение выходного вала на всех режимах работы (кроме режима с максимально возможной частотой вращения выходного вала) осуществляется прерывисто (с выстоем), вследствие чего известный вариатор обладает большой неравномерностью движения, что очень нежелательно во многих технологических процессах. Кроме того, прерывистое вращение выходного вала приводит к дополнительным динамическим нагрузкам (ударам) в момент входа в соприкосновение профиля кулачка с толкателем со всеми вытекающими отсюда последствиями. But in this variator, the rotation of the output shaft in all operating modes (except for the mode with the maximum possible rotation frequency of the output shaft) is intermittent (with dwell), as a result of which the known variator has a large uneven movement, which is very undesirable in many technological processes. In addition, the intermittent rotation of the output shaft leads to additional dynamic loads (shocks) at the moment the cam profile comes into contact with the pusher with all the ensuing consequences.

Известен также кулачковый импульсный вариатор (см., например, авт. свид. N 712577 СССР, БИ N 4, 1980), принятый нами за прототип, содержащий корпус, расположенные в нем ведущий вал с жестко установленным на нем кулачком, ведомый вал с расположенным на нем механизмом свободного хода, ведущая обойма которого шарнирно связана с толкателем, взаимодействующим с помощью пружины с кулачком, и механизм регулирования, состоящий из ползуна, имеющего возможность перемещения вдоль толкателя по направляющим, изготовленным в корпусе, и шарнирной опоры, поворотно размещенной в цилиндрической расточке ползуна и в отверстии которой свободно установлен толкатель, причем профиль кулачка изготовлен в соответствии с заданной неравномерностью движения ведомого вала на всем диапазоне регулирования скоростей. Also known is a cam pulse variator (see, for example, author's certificate N 712577 USSR, BI N 4, 1980), which we adopted as a prototype, comprising a housing, a drive shaft located therein with a cam rigidly mounted on it, a driven shaft with on it there is a free-wheeling mechanism, the driving cage of which is pivotally connected to a pusher interacting with a spring with a cam, and a control mechanism consisting of a slider having the ability to move along the pusher along the guides made in the housing and the hinge support, rotary placed in a cylindrical bore of the slider and in the hole of which a pusher is freely installed, the cam profile is made in accordance with a given uneven movement of the driven shaft over the entire range of speed control.

Однако известный кулачковый импульсный вариатор имеет относительно сложную конструкцию, что объясняется необходимостью для каждого преобразующего механизма (толкателя) наличия своего отдельного кулачка. А для обеспечения постоянного контакта толкателя с профилем кулачка необходимо применять пружину сжатия (или растяжения), которая, опираясь на корпус вариатора, будет прижимать толкатель к кулачку, при этом деформация пружины при таком ее расположении будет относительно большой, так как величина этой деформации зависит от величины хода конца толкателя, обусловленного разностью между минимальным и максимальным радиусом-вектором профиля кулачка. При традиционном расположении пружины между толкателем и корпусом из-за значительной величины этой разности между радиусами деформация пружины также будет значительной, что приведет к ее относительно быстрому износу, а в конечном итоге к снижению надежности и долговечности вариатора в целом. Кроме того, это обстоятельство препятствует повышению быстроходности кулачковых импульсных вариаторов. However, the known cam pulse variator has a relatively complex structure, which is explained by the need for each transforming mechanism (pusher) to have its own separate cam. And to ensure constant contact of the pusher with the cam profile, it is necessary to apply a compression (or tension) spring, which, leaning on the variator housing, will push the pusher to the cam, while the deformation of the spring at this location will be relatively large, since the magnitude of this deformation depends on the magnitude of the stroke of the end of the pusher, due to the difference between the minimum and maximum radius-vector of the cam profile. With the traditional location of the spring between the pusher and the casing, due to the significant value of this difference between the radii, the deformation of the spring will also be significant, which will lead to its relatively rapid wear, and ultimately to a decrease in the reliability and durability of the variator as a whole. In addition, this circumstance prevents an increase in the speed of cam pulse variators.

Цель предлагаемого изобретения - упрощение конструкции, повышение быстроходности, увеличение надежности и срока службы, а также повышение конкурентоспособности. The purpose of the invention is to simplify the design, increase speed, increase reliability and service life, as well as increase competitiveness.

Поставленная цель достигается тем, что предложенный кулачковый импульсный вариатор содержит корпус, расположенные в нем ведущий вал о жестко установленным на нем кулачком, преобразующий механизм, включающий в себя ведомый вал с расположенным на нем механизмом свободного хода и имеющий возможность качаться вокруг оси шарнирной опоры толкатель, находящийся с помощью пружины в постоянном контакте с кулачком и шарнирно связанный с ведущей обоймой механизма свободного хода, и механизм регулирования, состоящий из ползуна, имеющего возможность перемещения вдоль толкателя по направляющим, изготовленным в корпусе, и шарнирной опоры, поворотно размещенной в цилиндрической расточке ползуна и в отверстии которой свободно установлен толкатель, причем параллельно первому преобразующему механизму установлен второй преобразующий механизм, толкатель которого расположен с противоположной стороны относительно кулачка ведущего вала и связан с толкателем первого преобразующего механизма прижимающим оба толкателя к кулачку прижимным устройством, состоящим из свободно установленного в сквозных пазах обоих толкателей стержня с упорами на его концах и двух пружин, расположенных между соответствующим упором и толкателем, а ведомый вал второго преобразующего механизма связан с ведомым валом первого преобразующего механизма зубчатой передачей. This goal is achieved in that the proposed cam pulse variator comprises a housing, a drive shaft located therein about a cam rigidly mounted on it, a conversion mechanism including a driven shaft with a freewheeling mechanism located on it and having a pusher swinging around the axis of the articulated support, which is in constant contact with the cam by means of a spring and pivotally connected to the driving clip of the freewheel mechanism, and a control mechanism consisting of a slider having the movement along the pusher along the guides made in the housing, and the hinge support, pivotally rotated in the cylindrical bore of the slide and in the hole of which the pusher is freely installed, and a second converting mechanism is installed parallel to the first converting mechanism, the pusher of which is located on the opposite side relative to the cam of the drive shaft and connected to the pusher of the first conversion mechanism pressing both pushers to the cam by a clamping device consisting of freely installed th through slots in both pushers rod with abutments at its ends and two springs disposed between a respective abutment and the plunger, and the second output shaft converting mechanism is connected to the output shaft converts the first gear mechanism.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемый вариатор отличается тем, что толкатель второго преобразующего механизма расположен с противоположной стороны относительно кулачка ведущего вала и связан с толкателем первого преобразующего механизма, прижимающим оба толкателя к кулачку прижимным устройством, состоящим из свободно установленного в сквозных пазах обоих толкателей стержня с упорами на его концах и двух пружин, расположенных между соответствующими упором и толкателем, а ведомый вал второго преобразующего механизма связан с ведомым валом первого преобразующего механизма зубчатой передачей. Comparative analysis with the prototype showed that the inventive variator is characterized in that the pusher of the second converting mechanism is located on the opposite side relative to the cam of the drive shaft and is connected to the pusher of the first converting mechanism, pressing both pushers to the cam with a clamping device consisting of both pushers freely installed in the through grooves rod with stops at its ends and two springs located between the respective stop and pusher, and the driven shaft of the second transforming fur anism is connected with the driven shaft of the first transforming mechanism by a gear transmission.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображена конструкция предложенного вариатора. The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows the design of the proposed variator.

Предложенный кулачковый импульсный вариатор содержит корпус 1, расположенные в нем ведущий вал 2 с жестко установленным на нем кулачком 3, ведомый вал 4 с расположенным на нем механизмом свободного хода, и толкатель 5, шарнирно связанный с ведущей обоймой 6 механизма свободного хода и находящийся в постоянном контакте с кулачком 3. В направляющих 7 корпуса 1 смонтирован ползун 8, в цилиндрической расточке которого поворотно размещена шарнирная опора 9, причем в отверстии опоры 9 свободно установлен толкатель 5. Параллельно толкателю 5 с противоположной стороны кулачка 3 расположен толкатель 5', шарнирно связанный с ведущей обоймой 6' механизма свободного хода, находящегося на ведомом валу 4', причем толкатель 5' также свободно установлен в отверстии шарнирной опоры 9', поворотно смонтированной во второй цилиндрической расточке ползуна 8. Толкатели 5 и 5' связаны между собой прижимным устройством, обеспечивающим постоянный контакт обоих толкателей с кулачком, профиль которого изготовлен в соответствии с заданным законом движения выходного вала вариатора. Прижимное устройство состоит из свободно установленного в сквозных пазах обоих толкателей стержня 10 с упорами 11 и 11' на его концах и двух пружин сжатия 12 и 12', расположенных между соответствующими упорами 11 или 11' и толкателем 5 или 5'. Ведомые валы 4 и 4' кинематически связаны между собой зубчатыми колесами 13 и 13', причем выходным валом вариатора является, например, ведомый вал 4. Ползун 8 связан резьбовым соединением с винтом 14, на наружном конце которого, выступающем из корпуса неподвижно смонтирован маховик 15. The proposed cam pulse variator contains a housing 1, a drive shaft 2 located therein with a cam 3 rigidly mounted thereon, a driven shaft 4 with a freewheel located thereon, and a pusher 5, pivotally connected to the drive yoke 6 of the freewheel and is in constant contact with the cam 3. In the guides 7 of the housing 1, a slider 8 is mounted, in the cylindrical bore of which the pivot bearing 9 is pivotally mounted, and the pusher 5 is freely mounted in the hole of the support 9. Parallel to the pusher 5 with the opposite The pusher 5 'is pivotally connected to the driving yoke 6' of the freewheeling mechanism located on the driven shaft 4 ', the pusher 5' is also freely installed in the hole of the hinge support 9 ', pivotally mounted in the second cylindrical bore of the slide 8. Pushers 5 and 5 'are interconnected by a clamping device that provides constant contact of both pushers with a cam, the profile of which is made in accordance with the specified law of motion of the output shaft of the variator. The pressing device consists of a rod 10 freely installed in the through grooves of both pushers with stops 11 and 11 'at its ends and two compression springs 12 and 12' located between the respective stops 11 or 11 'and the pusher 5 or 5'. The driven shafts 4 and 4 'are kinematically connected to each other by gears 13 and 13', and the output shaft of the variator is, for example, a driven shaft 4. The slider 8 is connected by a threaded connection to a screw 14, on the outer end of which protrudes from the housing the flywheel 15 is fixedly mounted .

Предложенный кулачковый импульсный вариатор работает следующим образом. The proposed cam pulse variator operates as follows.

Ведущий вал 2 с жестко установленным на нем кулачком 3 приводится во вращение в любую сторону. Вращательное движение вала 2 с кулачком преобразуется в качательное движение толкателей 5 и 5', имеющих возможность совершать это движение вокруг осей шарнирных опор 9 и 9'. Это качательное движение с помощью ведущих обойм 6 и 6' и механизмов свободного хода в целом преобразуется в однонаправленное вращательное движение соответствующих ведомых валов 4 и 4'. Поскольку толкатели 5 и 5' находятся с противоположных сторон относительно одного и того же кулачка, то на фазе удаления толкателя 5 рабочий ход совершает механизм свободного хода ведомого вала 4, одновременно для толкателя 5' происходит фаза сближения, и механизм свободного хода ведомого вала 4' в это время совершает холостой ход. И соответственно на фазе сближения толкателя 5 механизм свободного хода вала 4 совершает холостой ход, а для толкателя 5' эта фаза соответствует фазе удаления, и механизм свободного хода вала 4' совершает уже рабочий ход. Благодаря тому, что ведомые валы 4 и 4' кинематически связаны между собой зубчатыми колесами 13 и 13', ведомый вал 4, являющийся выходным валом вариатора, получает два импульса вращательных движения за один оборот ведущего вала 2 с кулачком 3. Профиль кулачка 3 спроектирован и изготовлен таким образом, чтобы фаза удаления обоих толкателей была более 180 ^o поворота кулачка, и поэтому ведомый вал 4 будет получать непрерывное вращательное движение.The drive shaft 2 with the cam 3 rigidly mounted on it is driven in any direction. The rotational movement of the shaft 2 with the cam is converted into a swinging movement of the pushers 5 and 5 ', having the ability to make this movement around the axes of the articulated bearings 9 and 9'. This oscillating movement with the help of the leading clips 6 and 6 'and freewheel mechanisms as a whole is converted into unidirectional rotational movement of the corresponding driven shafts 4 and 4'. Since the pushers 5 and 5 'are located on opposite sides with respect to the same cam, in the phase of removal of the pusher 5 the working stroke is made by the free-wheeling mechanism of the driven shaft 4, at the same time the pusher 5' comes closer together and the free-wheeling mechanism of the driven shaft 4 ' at this time makes idle. And accordingly, at the approach phase of the pusher 5, the free-wheeling mechanism of the shaft 4 makes an idle stroke, and for the pusher 5 'this phase corresponds to the removal phase, and the free-wheeling mechanism of the shaft 4' already makes a working stroke. Due to the fact that the driven shafts 4 and 4 'are kinematically connected to each other by gears 13 and 13', the driven shaft 4, which is the output shaft of the variator, receives two impulses of rotational movement for one revolution of the drive shaft 2 with the cam 3. The profile of the cam 3 is designed and made so that the phase of removal of both pushers was more than 180 ^o rotation of the cam, and therefore the driven shaft 4 will receive a continuous rotational movement.

Регулирование частоты вращения ведомых валов 4 и 4' осуществляется вращением маховика 15, который, поворачиваясь, вместе с винтом 14 заставляет перемещаться по направляющим 7 корпуса 1 ползун 8 вдоль толкателей 5 и 5', причем вместе с ползуном 8 перемещаются и шарнирные опоры 9 и 9'. Когда оси шарнирных опор 9 и 9' совпадают с соответствующими центрами шарниров, соединяющих толкатели с ведущими обоймами механизмов свободного хода, то ведомые валы не вращаются. При перемещении ползуна 8 вместе с шарнирными опорами 9 и 9' (на чертеже - влево) угол размаха (качания) толкателей 5 и 5', а следовательно, и ведущих обойм 6 и 6' механизмов свободного хода увеличивается, а значит, увеличивается и частота вращения ведомых валов 4 и 4' и выходного вала вариатора в частности. The speed control of the driven shafts 4 and 4 'is carried out by rotating the flywheel 15, which, turning, together with the screw 14, makes it move along the guides 7 of the housing 1 slider 8 along the pushers 5 and 5', and the hinge supports 9 and 9 move along with the slider 8 '. When the axes of the hinged supports 9 and 9 'coincide with the corresponding centers of the hinges connecting the pushers with the leading clips of the freewheel mechanisms, the driven shafts do not rotate. When moving the slider 8 together with the hinged supports 9 and 9 '(to the left - in the drawing), the swing (swing) angle of the pushers 5 and 5', and therefore the leading clips 6 and 6 'of the free-wheeling mechanism increases, and therefore, the frequency also increases rotation of the driven shafts 4 and 4 'and the output shaft of the variator in particular.

Как видно из описания конструкции и принципа действия, в предложенном кулачковом импульсном вариаторе два его преобразующих механизма приводятся в действие только от одного кулачка, что ведет к упрощению конструкции и снижению затрат на изготовление. Кроме того, поскольку оба толкателя преобразующих механизмов теперь связаны между собой одним общим прижимным устройством, обеспечивающим постоянный контакт толкателей с профилем одного и того же кулачка, то такое расположение и конструкция прижимного устройства позволило избежать больших деформаций пружин при работе вариатора. В известных вариаторах эти деформации были относительно очень большими, так как пружины, как правило, находились между толкателем и корпусом, то есть опирались на корпус вариатора. В предложенном же вариаторе в случае, если профиль кулачка изготовлен, например, по окружности, то у пружин 12 и 12' вообще не будет никаких рабочих деформаций (не считая предварительного их сжатия). As can be seen from the description of the design and the principle of operation, in the proposed cam pulse variator, its two transforming mechanisms are driven by only one cam, which leads to a simplification of the design and lower manufacturing costs. In addition, since both pushers of the converting mechanisms are now interconnected by one common clamping device, which ensures constant contact of the pushers with the profile of the same cam, this arrangement and design of the clamping device made it possible to avoid large deformations of the springs during the operation of the variator. In known variators, these deformations were relatively very large, since the springs were usually located between the pusher and the housing, that is, rested on the variator housing. In the proposed variator, if the cam profile is made, for example, around the circumference, then the springs 12 and 12 'will not have any working deformations at all (not counting their preliminary compression).

Эти обстоятельства приводят к повышению быстроходности и надежности предложенных вариаторов, к увеличению срока их службы и соответственно к повышению конкурентоспособности и расширению области их применения. These circumstances lead to an increase in the speed and reliability of the proposed variators, to an increase in their service life and, accordingly, to an increase in competitiveness and the expansion of their scope.

Claims

Кулачковый импульсный вариатор, содержащий корпус, расположенные в нем ведущий вал с жестко установленным на нем кулачком, преобразующий механизм, включающий в себя ведомый вал с расположенным на нем механизмом свободного хода и имеющий возможность качаться вокруг оси шарнирно опоры толкатель, находящийся с помощью пружины в постоянном контакте с кулачком и шарнирно связанный с ведущей обоймой механизма свободного хода, и механизм регулирования, состоящий из ползуна, имеющего возможность перемещения вдоль толкателя по направляющим, изготовленным в корпусе, и шарнирной опоры, поворотно размещенной в цилиндрической расточке ползуна, в отверстии которой свободно установлен толкатель, отличающийся тем, что параллельно первому преобразующему механизму установлен второй преобразующий механизм, толкатель которого расположен с противоположной стороны относительно кулачка ведущего вала и связан с толкателем первого преобразующего механизма прижимающим оба толкателя к кулачку прижимным устройством состоящим из свободно установленного в сквозных пазах обоих толкателей стержня с упорами на его концах и двух пружин, расположенных между соответствующим упором и толкателем, а ведомый вал второго преобразующего механизма связан с ведомым валом первого преобразующего механизма зубчатой передачей. A cam pulse variator comprising a housing, a drive shaft located therein with a cam rigidly mounted thereon, a converting mechanism including a driven shaft with a freewheel mechanism located on it, and having a pusher that is able to swing around the axis of the articulated support by a spring contact with the cam and pivotally connected to the leading clip of the freewheel mechanism, and a control mechanism consisting of a slider having the ability to move along the pusher along the guides, and prepared in the housing, and the hinge support, rotatably placed in the cylindrical bore of the slide, in the opening of which a pusher is freely installed, characterized in that a second converting mechanism is installed in parallel with the first transforming mechanism, the pusher of which is located on the opposite side relative to the cam of the drive shaft and is connected to the pusher of the first of the transforming mechanism pressing the two pushers to the cam with the clamping device consisting of both pushers freely installed in the through grooves a rod with stops at its ends and two springs located between the corresponding stop and the pusher, and the driven shaft of the second converting mechanism is connected to the driven shaft of the first converting mechanism by a gear transmission.