RU2757327C1 - Rocker oscillating mechanism of non-friction high-torque variator - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering. The rocker oscillating mechanism of the non-friction high-torque variator contains a housing mounted on the bearings of the housing, a tubular-type cam - a driving link, a driven link in the form of a lever with an axis perpendicular to the cam axis, and a turn signal coaxially to the cam, on which the journal is made perpendicular to the cam axis, and also contains a control handle with the possibility of turning the turn signal from it, with a cylindrical rocker and a spokes coaxial to it, a swinging washer, fitted on the turn signal trunnions, a two-arm rocker in contact with the cam, forming a rotating pair with a swinging washer with the axis of rotation perpendicular to the axle of the trunnions. A longitudinal groove is made in the housing parallel to the cam axis, fixing the spoke axis in the plane of the cam axis, and the cylindrical link is installed to form a translational-rotational pair with a lever on which, for example, a spherical head in contact with the cylindrical link is mounted.

EFFECT: simplified design and increased efficiency of the mechanism are provided.

1 cl, 28 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и предназначено для преобразования однонаправленного вращения входного вала в колебательное вращение колебательного вала с плавно изменяемым размахом его колебаний, что может быть использовано в нефрикционных высокомоментных вариаторах, объемных регулируемых гидромашинах и других устройствах при большой передаваемой мощности.The proposed invention relates to mechanical engineering and is intended to convert the unidirectional rotation of the input shaft into the oscillatory rotation of the oscillating shaft with a smoothly variable range of its oscillations, which can be used in non-friction high-torque variators, volumetric adjustable hydraulic machines and other devices with high transmitted power.

Известны некулачковые и кулачковые колебательные механизмы с плавно изменяемым размахом колебаний колебательного вала. Некулачковые колебательные механизмы не обеспечивают равномерность вращения выходного вала высокомоментного вариатора [1…5]. Кулачковые колебательные механизмы с пространственным профилем кулачка, позволяющие плавное изменение характера колебаний по двум параметрам, обеспечивают отсутствие неравномерности во всем диапазоне варьирования, но конструктивно сложные и материалоемкие [6…10]. Кулачковые колебательные механизмы с профилем кулачка, позволяющие плавное изменение характера колебаний по одному параметру, обеспечивают равномерность только в узком диапазоне варьирования, но они конструктивно проще [11, 12]. Высокомоментные вариаторы, использующие известные колебательные механизмы, имеют не большой диапазон варьирования скорости выходного вала вариатора из-за малого размаха колебаний колебательного вала, что требует использование многоступенчатых коробок передач, существенно усложняющих и удорожающих конструкцию. Значительное увеличение размаха колебаний колебательного вала достигается в колебательных механизмах, использующих кулисный механизм [13, 14], но эти механизмы конструктивно сложные, и в них затруднено уравновешивание инерционных нагрузок.Known non-cam and cam oscillating mechanisms with a smoothly variable range of oscillations of the oscillating shaft. Non-cam oscillating mechanisms do not ensure the uniformity of rotation of the output shaft of the high-torque variator [1 ... 5]. Cam oscillating mechanisms with a spatial cam profile, allowing a smooth change in the nature of oscillations in two parameters, ensure the absence of unevenness in the entire range of variation, but structurally complex and material-intensive [6 ... 10]. Cam oscillating mechanisms with a cam profile, allowing a smooth change in the nature of oscillations in one parameter, provide uniformity only in a narrow range of variation, but they are structurally simpler [11, 12]. High-torque variators using known oscillating mechanisms have a small range of variation in the speed of the variator output shaft due to the small amplitude of oscillations of the oscillating shaft, which requires the use of multistage gearboxes, which significantly complicate and increase the cost of the design. A significant increase in the range of oscillations of the oscillating shaft is achieved in oscillatory mechanisms using a rocker mechanism [13, 14], but these mechanisms are structurally complex, and it is difficult to balance inertial loads in them.

Примем за прототип наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату колебательный механизм нефрикционного высокомоментного вариатора [12], содержащий корпус, установленные на подшипниках корпуса кулачок трубчатого типа - ведущее звено, соосные кулачку поворотник и ведомое звено в виде конического зубчатого колеса, и перпендикулярно оси кулачка контактирующие с кулачком кинематически связанное с ведомым звеном двухплечевое коромысло с кольцеобразный пазом, содержит так же рукоятку управления с возможностью поворота от нее поворотника, на котором выполнены перпендикулярно оси кулачка цапфы, при этом рычаг посажен на цапфы и на нем выполнены контактирующие с кольцевым пазом сферические головки и закреплен соосно цапфам конический зубчатый сектор, сцепленный с коническим зубчатым колесом.Let's take as a prototype the oscillating mechanism of a non-friction high-torque variator [12], which is the closest in technical essence and the achieved result, containing a housing, a tubular-type cam mounted on the bearings of the housing - a driving link, a turn signal coaxial to the cam and a driven link in the form of a bevel gear, and perpendicular to the cam axis in contact with the cam, a two-arm rocker with an annular groove, kinematically connected to the driven link, also contains a control handle with the ability to rotate from it a turn signal, on which the pins are made perpendicular to the cam axis, while the lever is seated on the trunnions and spherical heads in contact with the annular groove are made on it and a bevel gear sector is fixed coaxially to the trunnions, which is coupled with the bevel gear.

Признаки известного механизма (прототипа), совпадающие с заявляемым изобретением следующие. Он содержит корпус, установленные на подшипниках корпуса кулачок трубчатого типа - ведущее звено, ведомое звено, соосно оси кулачка поворотник, на котором выполнены перпендикулярно оси кулачка цапфы, содержит также рукоятку управления с возможностью поворота от нее поворотника и контактирующее с кулачком кинематически связанное с ведомым звеном двухплечевое коромысло.Signs of a known mechanism (prototype) that coincide with the claimed invention are as follows. It contains a housing, a tubular-type cam mounted on the bearings of the housing - a driving link, a driven link, coaxially to the cam axis, a turn signal, on which the pins are made perpendicular to the cam axis, also contains a control handle with the ability to rotate the turn signal from it and in contact with the cam kinematically connected to the driven link two-arm rocker.

У известного механизма сложное и громоздкое устройство изменения размаха колебания ведомого звена, а также малый размах его колебаний.The known mechanism has a complex and cumbersome device for changing the oscillation range of the driven link, as well as a small range of its oscillations.

Цель предлагаемого изобретения - упрощение и удешевление конструкции, а также повышение его технических характеристик.The purpose of the present invention is to simplify and reduce the cost of construction, as well as to increase its technical characteristics.

Предлагаемый колебательный механизм имеет следующие существенные признаки. Он содержит корпус, установленные на подшипниках корпуса кулачок трубчатого типа - ведущее звено, ведомое звено в виде рычага с перпендикулярной оси кулачка осью, и соосно кулачку поворотник, на котором выполнены перпендикулярно оси кулачка цапфы, содержит также рукоятку управления с возможностью поворота от нее поворотника, с цилиндрической кулисой и соосный ей спицей качающуюся шайбу, посаженное на цапфы поворотника контактирующее с кулачком двухплечевое коромысло, образующее вращательную пару с качающейся шайбой с перпендикулярной оси цапф осью вращения, при этом в корпусе выполнен параллельный оси кулачка продольный паз, фиксирующий ось спицы в плоскости оси кулачка, а цилиндрическая кулиса установлена с образованием поступательно-вращательной пары с рычагом, на котором смонтирована, например, контактирующая с цилиндрической кулисой сферическая головка.The proposed oscillatory mechanism has the following essential features. It contains a body, a tubular-type cam mounted on the bearings of the body - a driving link, a driven link in the form of a lever with an axis perpendicular to the cam axis, and a turn signal coaxially to the cam, on which the pins are made perpendicular to the cam axis, also contains a control handle with the ability to rotate the turn signal from it, with a cylindrical swing arm and a swinging washer coaxial to it with a spoke; a two-arm rocker in contact with the cam; cam, and the cylindrical link is installed to form a translational-rotational pair with a lever on which, for example, a spherical head in contact with the cylindrical link is mounted.

Отличительными от прототипа признаками изобретения являются следующие. Предлагаемый колебательный механизм снабжен с цилиндрической кулисой и соосной ей спицей качающейся шайбой, образующей вращательную пару с двухплечевым коромыслом, ведомое звено выполнено в виде рычага с перпендикулярной оси кулачка осью, двухплечевое коромысло посажено на цапфы поворотника, ось которых перпендикулярна оси вращения вращательной пары, а в корпусе выполнен параллельный оси кулачка продольный паз, фиксирующий ось спицы в плоскости оси кулачка, при этом цилиндрическая кулиса установлена с образованием поступательно-вращательной пары с рычагом, на котором смонтирована, например, контактирующая с цилиндрической кулисой сферическая головка.Distinctive features of the prototype of the invention are as follows. The proposed oscillating mechanism is equipped with a cylindrical rocker arm and a swinging washer coaxial to it, forming a rotational pair with a double-arm rocker arm, the driven link is made in the form of a lever with an axis perpendicular to the cam axis, the double-arm rocker arm is mounted on the turn signal trunnions, the axis of which is perpendicular to the pair, and in the rotational axis the body is made parallel to the cam axis, a longitudinal groove that fixes the axis of the spoke in the plane of the cam axis, while the cylindrical link is installed to form a translational-rotational pair with a lever on which, for example, a spherical head in contact with the cylindrical link is mounted.

На фиг. 1…3 представлена конструкция предлагаемого механизма, на фиг. 4…8 - детали, на фиг. 9 дана кинематическая схема механизма.FIG. 1 ... 3 shows the design of the proposed mechanism, Fig. 4 ... 8 - details, in Fig. 9 shows a kinematic diagram of the mechanism.

Механизм содержит (фиг. 1, 2 и 3) корпус 1, установленные на подшипниках корпуса входной вал 2 с соосным кулачком 3 трубчатого типа (фиг. 4), с возможностью вращения относительно оси входного вала поворотник 4 (фиг. 5) и рычаг 5 с колебательным валом 6, сферической головкой 7 радиуса r и противовесами рычага 8 (фиг. 6). На корпусе смонтирована рукоятка управления 9, связанная серьгой 10 с поворотником с возможностью поворота последнего. На корпусе зафиксирована декартова система координат OXYZ и в плоскости OXZ выполнен продольный паз 11. Как показано на фиг. 2 и 3 на цапфы поворотника 12 установлено двухплечевое коромысло 13 с цилиндрическими салазками 14 (фиг. 7), Ох*у*z* - декартова система координат, связанная с коромыслом. На осях 15 двухплечевого коромысла, соосных оси х* установлена пара роликов 16, а на цилиндрические салазки посажена качающаяся шайба 17 с кольцевой направляющей 18, с образованием вращательной пары. Oxyz - декартова система координат, связанная с качающейся шайбой, на которой выполнены противовес 19, соосные оси x цилиндрическая кулиса 20 с внутренней контактной поверхностью 21 радиуса r и соосная кулисе спица 22. Двухплечевое коромысло смонтировано с возможность контакта роликов с кулачком по рабочему профилю 23 кулачка, а у качающейся шайбы спица размещена в продольном пазу 11 корпуса, цилиндрическая кулиса установлена контактирующей со сферической головкой 7 рычага, при этом совпадающие плоскости коромысла и качающейся шайбы Ох*у* и Оху образуют угол γ с плоскостью ΟΧΥ. Цилиндрическая кулиса и сферическая головка рычага образуют вращательно-поступательную пару. На фиг. 3 показано положение звеньев механизма при γ=0. Кинематическая схема механизма дана на фиг. 9, где показаны угловые параметры звеньев механизма.The mechanism contains (Fig. 1, 2 and 3) a housing 1, mounted on the bearings of the housing, an input shaft 2 with a coaxial cam 3 of a tubular type (Fig. 4), with the possibility of rotation about the axis of the input shaft, a turn signal 4 (Fig. 5) and a lever 5 with an oscillating shaft 6, a spherical head 7 of radius r and counterweights of the lever 8 (Fig. 6). A control handle 9 is mounted on the body, connected by a shackle 10 with a turn signal with the possibility of turning the latter. A Cartesian coordinate system OXYZ is fixed on the body, and a longitudinal groove 11 is made in the OXZ plane. As shown in FIG. 2 and 3, a two-arm rocker arm 13 with a cylindrical slide 14 (Fig. 7) is installed on the pins of the turn signal 12, Ox * y * z * is a Cartesian coordinate system associated with the rocker arm. A pair of rollers 16 is installed on the axes 15 of the two-arm rocker, coaxial to the x * axis, and a swinging washer 17 with an annular guide 18 is mounted on the cylindrical slide, with the formation of a rotational pair. Oxyz is a Cartesian coordinate system associated with a swinging washer, on which a counterweight 19 is made, a cylindrical yoke 20 coaxial to the x axis with an inner contact surface 21 of radius r and a spoke 22 coaxial to the yoke. , and at the swinging washer, the spoke is placed in the longitudinal groove 11 of the body, the cylindrical link is installed in contact with the spherical head 7 of the lever, while the coinciding planes of the rocker arm and the swinging washer Ox * y * and Oxy form an angle γ with the plane ΟΧΥ. The cylindrical link and the spherical head of the lever form a rotational-translational pair. FIG. 3 shows the position of the links of the mechanism at γ = 0. The kinematic diagram of the mechanism is shown in Fig. 9, which shows the angular parameters of the links of the mechanism.

Параметры колебательного механизма: R=OB - расстояние от оси входного вала до оси вращения рычага; R=АВ - длина рычага; h=H/R - относительное расстояние; λ - размах колебания двухплечевого коромысла.Oscillating mechanism parameters: R = OB - distance from the axis of the input shaft to the axis of rotation of the lever; R = AB - lever length; h = H / R - relative distance; λ is the swing range of the two-arm rocker arm.

Колебательный механизм действует следующим образом (фиг. 2, 3 и 9). Вращающийся от двигателя (не показан) с угловой скоростью ω входной вал с кулачком задает колебательное вращение двухплечевому коромыслу с размахом колебания λ, γ=γ(α) - угол поворота двухплечевого коромысла относительно оси y*, функционально зависящий от угла поворота кулачка α, и обеспечивается рабочим профилем кулачка. Совместно с двухплечевым коромыслом совершает колебательное вращение ось x качающейся шайбы в плоскости OXY совместно с цилиндрической кулисой, за счет фиксации оси шайбы 22 в продольном пазу 11 корпуса, угол поворота оси x цилиндрической кулисы и производная этого угла:The oscillatory mechanism operates as follows (Figs. 2, 3 and 9). An input shaft with a cam rotating from an engine (not shown) with an angular velocity ω sets the oscillatory rotation of the two-arm rocker with a swing of oscillation λ, γ = γ (α) is the angle of rotation of the two-arm rocker relative to the y * axis, functionally depending on the angle of rotation of the cam α, and provided by the cam working profile. Together with the double-arm rocker, the x-axis of the swinging washer in the OXY plane together with the cylindrical rocker rotates oscillatingly, due to fixing the washer axis 22 in the longitudinal groove 11 of the body, the angle of rotation of the x-axis of the cylindrical rocker and the derivative of this angle:

Размах колебаний цилиндрической кулисы λ_ψ=λ_ψ(β) зависит от угла β поворота поворотника, т.е. положения оси вращения у* двухплечевого коромысла относительно оси ОХ. Угол β плавно изменятся рукояткой управления от 0 до 0,5π, при этом λ_ψ(β=0)=0 и λ_ψ(β=0,5π)=λ - максимальный размах колебаний. Углы между осями у и у*, также между осями Y и у равныThe oscillation range of the cylindrical link λ _ψ = λ _ψ (β) depends on the angle β of the turn signal rotation, i.e. the position of the axis of rotation y * of the two-arm rocker relative to the axis OX. The angle β will smoothly change with the control handle from 0 to 0.5π, while λ _ψ (β = 0) = 0 and λ _ψ (β = 0.5π) = λ is the maximum oscillation range. The angles between the y and y axes *, also between the y and y axes are equal

Цилиндрическая кулиса через сферическую головку рычага поворачивает рычаг, следовательно, и колебательный вал на уголThe cylindrical rocker turns the lever through the spherical head of the lever, and therefore the oscillating shaft at an angle

производная которогоwhose derivative

где

where

Максимальный размах колебаний кулисы и, следовательно, рычага зависят от угла β и равны:The maximum swing of the rocker swing and, therefore, the lever depend on the angle β and are equal to:

Функция, обратная функции (5), и ее производная:Function inverse to function (5) and its derivative:

где q(ϕ)=h²+1+2h cosϕ.where q (ϕ) = h ² + 1 + 2h cosϕ.

Используемый в колебательном механизме кулачок трубчатого типа обеспечивает закон колебания γ=γ(α) по одному параметру α, следовательно, коэффициент неравномерности вращения выходного вала высокомоментного вариатора не может быть равен нулю на всем диапазоне варьирования, поэтому, учитывая оптимальные характеристики высокомоментного вариатора [15], для профилировки кулачка используется характеристическая функция (рис. 10):The tubular cam used in the oscillating mechanism provides the law of oscillation γ = γ (α) in one parameter α, therefore, the coefficient of uneven rotation of the output shaft of the high-torque variator cannot be equal to zero over the entire range of variation, therefore, taking into account the optimal characteristics of the high-torque variator [15] , to profile the cam, the characteristic function is used (Fig. 10):

в которой угол, приведенный к полуоткрытому интервалу [0, 2π),in which the angle reduced to the half-open interval [0, 2π),

α_п(α)=[1-Q(α)]π+Q(α)⋅acos(cosα),α _п (α) = [1-Q (α)] π + Q (α) ⋅acos (cosα),

где Q(α)=sign[sin(α+10^-13)].where Q (α) = sign [sin (α + 10 ^-13 )].

Принимаем закон колебания рычага, при котором δ=0,We accept the law of oscillation of the lever, at which δ = 0,

где λ_ϕο - размах колебаний рычага при фиксированном угле положения поворотника β_o. Используя (8) и (9), размах колебаний рычага при β_o where λ _ϕο is the swing range of the lever at a fixed angle of the turn signal position β _o . Using (8) and (9), the swing of the lever at β _o

λ_ϕο=λ_ϕ(β_o)=2ϕ(0,5λ_ϕο),λ _ϕο = λ _ϕ (β _o ) = 2ϕ (0.5λ _ϕο ),

где

следовательно, закон колебания цилиндрической кулисы с производной при β_o where

therefore, the law of oscillation of a cylindrical link with the derivative at β _o

Закон колебания двухплечевого коромысла и аналог ее угловой скорости:The law of oscillation of a two-arm rocker arm and an analogue of its angular velocity:

Используя (1), (14) и (5), углы поворота цилиндрической кулисы и рычага (колебательного вала) при любом β:Using (1), (14) and (5), the angles of rotation of the cylindrical link and the lever (oscillating shaft) for any β:

производные этих функций от угла поворота входного вала α, которые соответствуют аналогам их угловых скоростей:derivatives of these functions from the angle of rotation of the input shaft α, which correspond to analogs of their angular velocities:

здесь использовались функции (10), (15), (16) и (6).functions (10), (15), (16) and (6) were used here.

Угловая скорость колебательного валаOscillating Shaft Angular Velocity

Приведенные ниже, в качестве примера, числовые расчеты и графики соответствуют следующим параметрам колебательного механизма:The numerical calculations and graphs given below, as an example, correspond to the following parameters of the oscillatory mechanism:

λ=60°; h=H/R=sinε_max/sin0,5λ=0,186, где максимальный угол давления пары «кулиса-рычаг» ε_max=40°; β_o=45°. При λ=60° угол давления ролика на кулачок не более 38°.λ = 60 °; h = H / R = sinε _max / sin0.5λ = 0.186, where the maximum pressure angle of the link-lever pair is ε _max = 40 °; β _o = 45 °. At λ = 60 °, the angle of pressure of the roller on the cam is not more than 38 °.

На фиг. 11…13 даны графики кинематических параметров механизма.FIG. 11 ... 13 shows the graphs of the kinematic parameters of the mechanism.

В высокомоментном вариаторе (см. [15]) действуют с фазовым сдвигом 90° два колебательных механизма с общим входным валом 2, снабженных кулачком с двумя повернутыми на 90° рабочими профилями 23а и 23b и двумя колебательными валами 6а и 6b, рукоятка управления 9 связана с двумя поворотниками 4а и 4b (фиг. 14 и 15).In a high-torque variator (see [15]), two oscillating mechanisms with a common input shaft 2 operate with a 90 ° phase shift, equipped with a cam with two working profiles 23a and 23b rotated by 90 ° and two oscillating shafts 6a and 6b, the control handle 9 is connected with two turn signals 4a and 4b (Fig. 14 and 15).

Для профилирования рабочего профиля разработана методика, изложенная в [16, 17].For profiling the working profile, a methodology has been developed which is described in [16, 17].

Скорости колебательных валов 6а и 6bOscillating shaft speeds 6a and 6b

ω_{к а} (α,β)=ω_к(α,β); ω_кb(α,β)=ω_ка(α+0,5π,β).ω _{to a} (α, β) = ω _to (α, β); ω _kb (α, β) = ω _ka (α + 0.5π, β).

Вариант применение предложенного колебательного механизма в высокомоментном вариаторе показан на фиг. 16 и 17, где, действующие с фазовом сдвигом на 90° два колебательных вала 6а и 6b, посредством смонтированных на них шкивов 24а и 24b передают однонаправленное вращения колесам цилиндрического дифференциала 25а и 25b сцепленных с парой сателлитов 26, установленных на водиле 27 [18]. Передача вращения осуществляется через две пары нефрикционных зубчатых обгонных муфт [19…21]. Ведомыми полумуфтами являются колеса дифференциала 25, а ведущими полумуфтами - шкивы 28, на которых зафиксированы фиксаторами 29 тросы: для прямой передачи - трос 30, для реверсивной - трос 31. На шпонке 32 водила посажена предохранительная муфта 33 с выходным валом вариатора 34. R₂₄ и R₂₈ - радиусы шкивов 24 и 28.A variant of the application of the proposed oscillating mechanism in a high-torque variator is shown in Fig. 16 and 17, where, acting with a phase shift of 90 °, two oscillatory shafts 6a and 6b, by means of pulleys 24a and 24b mounted on them, transmit unidirectional rotation to the wheels of the cylindrical differential 25a and 25b engaged with a pair of satellites 26 mounted on the carrier 27 [18] ... Rotation transmission is carried out through two pairs of non-friction gear overrunning clutches [19 ... 21]. The driven half-couplings are the differential wheels 25, and the leading half-couplings are the pulleys 28, on which the ropes are fixed by the latches 29: for direct transmission - cable 30, for reversible - cable 31. On the key 32 of the carrier there is a safety clutch 33 with the output shaft of the variator 34. R ₂₄ and R ₂₈ are the radii of the pulleys 24 and 28.

Высокомоментный вариатор нагруженный внешним моментом M_ν действует следующим образом (фиг. 16). Колебательные валы 6а и 6b от колебательного механизма передают знакопеременные скорости ω_к и моменты М_к посредством тросов 30 и 31 ведущим полумуфтам 28 зубчатых обгонных муфт, которые выпрямляют колебания и передают однонаправленное вращение со скоростями ω_а и ω_b колесам дифференциала, а через сателлиты, водило и предохранительную муфту выходному валу вариатора, варьируемая скорость которогоA high-torque variator loaded with an external moment M _ν operates as follows (Fig. 16). Oscillating shafts 6a and 6b from the oscillating mechanism transmit alternating speeds ω _to and moments M _to by means of cables 30 and 31 leading half-couplings 28 of gear overrunning clutches, which straighten vibrations and transmit unidirectional rotation with speeds ω _a and ω _{b to the} wheels of the differential, and through satellites, carrier and overload clutch on the output shaft of the variator, the variable speed of which

ω_ν(ω,β)=0,5(ω _a +(ω_ь)=0…ω_ν,max.ω _ν (ω, β) = 0.5 (ω _a + (ω _b ) = 0 ... ω _ν , max.

На фиг. 18 и 19 показан характер скоростей звеньев вариатора при безогонной работе зубчатых обгонных муфт.FIG. 18 and 19 show the nature of the speeds of the variator links during non-running operation of gear overrunning clutches.

Предохранительная муфта предназначена для ограничения момента, что необходимо для воизбежания поломок, так как колебательный механизм при близких к стоповому режиму (при малых значениях β) способен давать достаточно большие моменты.The overload clutch is designed to limit the moment, which is necessary to avoid breakdowns, since the oscillating mechanism, when close to the stop mode (at low values of β), is capable of giving sufficiently large moments.

Важной характеристикой колебательного механизма высокомоментного вариатора является равномерность вращения выходного вала при фиксированном положении рукоятки управления, что отражает коэффициент неравномерности (фиг. 20)An important characteristic of the oscillating mechanism of a high-torque variator is the uniformity of rotation of the output shaft with a fixed position of the control handle, which reflects the coefficient of unevenness (Fig. 20)

где ω_ν,ср - средняя скорость выходного вала, а Δω_ν=ω_ν,max-ω_ν,min - изменение его скорости (фиг. 19).where ω _{ν, cf} is the average speed of the output shaft, and Δω _ν = ω _{ν, max} -ω _{ν, min} is the change in its speed (Fig. 19).

Принимая R₂₄/R₂₈=2, варьируемое передаточное отношение вариатораAssuming R ₂₄ / R ₂₈ = 2, variable variator gear ratio

Максимальное передаточное отношение вариатора из-за обгонного действия зубчатых обгонных муфт i_ν,max>1.The maximum gear ratio of the variator due to the overrunning action of the toothed overrunning clutches i _{ν, max} > 1.

На фиг. 21 показана скоростная характеристика вариатора, у которого входной вал колебательного механизма соединен с валом двигателя, где, при ω=const, N_д - мощность двигателя, M_ν - момент на выходном валу вариатора, ограниченный предохранительной муфтой момент

- стоповый момент, действующий на заторможенном выходном валу, что важно для работы машин в сложных динамических режимах, например, для внедорожного транспорта.FIG. 21 shows the speed characteristic of the variator, in which the input shaft of the oscillating mechanism is connected to the motor shaft, where, at ω = const, N _d is the engine power, M _ν is the moment on the output shaft of the variator, the torque limited by the overload clutch

- stop torque acting on the braked output shaft, which is important for the operation of machines in complex dynamic modes, for example, for off-road vehicles.

Следует отметить, что при высоких скоростях ω_ν из-за обгонного свойства обгонных муфт, имеет место автоматическое изменение передаточного отношения вариатора при изменении момента сопротивления M_ν при фиксированном положении рукоятки управления: при уменьшении момента скорость ω_ν возрастает, а при увеличении - уменьшается [15].It should be noted that at high speeds ω _ν due to the overrunning property of overrunning clutches, there is an automatic change in the gear ratio of the variator when changing the moment of resistance M _ν at a fixed position of the control handle: with a decrease in the torque, the speed ω _ν increases, and with an increase, it decreases [ 15].

Обгонные муфты вариатора работают при высокой частоте срабатывания и большой нагрузке, поэтому известные фрикционные обгонные муфты, например, роликовые и храповые непригодны.The variator overrunning clutches operate at a high operating frequency and high load, therefore known friction overrunning clutches, such as roller and ratchet ones, are not suitable.

На фиг. 22 и 23 показаны варианты конструкции предлагаемого колебательного механизма. На фиг. 22 цилиндрическая кулиса выполнена с внешним рабочим профилем 35 контактирующим с ползуном 36, посаженным в цилиндрическую направляющую рычага 37. На фиг. 23…25 цилиндрическая кулиса 38 выполнена на рычаге, а сферическая головка 39 - на качающейся шайбе.FIG. 22 and 23 show design options for the proposed oscillating mechanism. FIG. 22, the cylindrical link is made with an external working profile 35 in contact with a slider 36 fitted in the cylindrical guide of the lever 37. FIG. 23 ... 25 cylindrical link 38 is made on the lever, and the spherical head 39 - on the swinging washer.

Вариант конструкции вращательной пары «двухплечевая кулисакачающаяся шайба показан на фиг. 26…28. Двухплечевая кулиса выполнена с внутренней цилиндрической поверхностью 40 (фиг. 26), а качающаяся шайба - с внешней 41 (фиг. 27). На фиг. 28 показан колебательный узел в сборе, где упорная шайба 42 фиксирует двухплечевую кулису и качающуюся шайбу от взаимного осевого перемещения.A variant of the design of the rotating pair "double-arm swinging washer is shown in FIG. 26 ... 28. The two-shoulder link is made with an inner cylindrical surface 40 (Fig. 26), and the swinging washer - with an outer surface 41 (Fig. 27). FIG. 28 shows an assembled oscillating unit, where the thrust washer 42 fixes the two-arm link and the oscillating washer from mutual axial movement.

Фиксацию оси кулисы x в плоскости OXY можно осуществлять различными способами. В конструкциях, показанных на фиг. 2 и 23 фиксация осуществляется сферической головкой, так как рычаг зафиксирован от перемещения вдоль оси вращения, поэтому наличие фиксации продольным пазом 11 является избыточной связью, которая необходима в колебательном механизме, представленном на фиг. 22.The x-axis of the yoke can be fixed in the OXY plane in different ways. In the constructions shown in FIG. 2 and 23, the fixation is carried out by a spherical head, since the lever is fixed against movement along the axis of rotation, therefore, the presence of fixation by the longitudinal groove 11 is an excessive connection, which is necessary in the oscillatory mechanism shown in FIG. 22.

Предложенный колебательный механизм применим в устройствах, параметры которых необходимо плавно изменять без прерывания передаваемой мощности, поэтому высокомоментный вариатор с предложенным коромысло-кулисным колебательным механизмом может эффективно применен в трансмиссиях мобильных машинах с двигателем внутреннего сгорания, в плавно регулируемом приводе технологического оборудования с асинхронным электродвигателем и пр., с высоким КПД, а широкий диапазон варьирования позволяет не использовать многоступенчатых автоматических коробок передач, следовательно, предлагаемое устройство эффективнее, чем гидравлические или электрические приводы.The proposed oscillatory mechanism is applicable in devices whose parameters must be smoothly changed without interrupting the transmitted power, therefore, a high-torque variator with the proposed rocker-rocker oscillating mechanism can be effectively used in transmissions of mobile machines with an internal combustion engine, in a continuously variable drive of technological equipment with an asynchronous electric motor, etc. ., with high efficiency, and a wide range of variation makes it possible not to use multistage automatic transmissions, therefore, the proposed device is more efficient than hydraulic or electric drives.

Источники информации:Sources of information:

1. RU 2179673 C1, F16H 29/08, 03.07.2000 (Б.В. Пылаев).1. RU 2179673 C1, F16H 29/08, 03.07.2000 (B.V. Pylaev).

2. 5. RU 2250400 C1, F16H 29/08, 06.10.2003 (Б.В. Пылаев).2. 5. RU 2250400 C1, F16H 29/08, 06.10.2003 (B.V. Pylaev).

3. RU 2263240 С2, F16H 29/08, 25.11.2003 (Б.В. Пылаев).3. RU 2263240 C2, F16H 29/08, 25.11.2003 (B.V. Pylaev).

4. RU 2263840 С2, F16H 29/08, 06.10.2003 (Б.В. Пылаев).4. RU 2263840 C2, F16H 29/08, 06.10.2003 (B.V. Pylaev).

5. RU 2475663 C1, F16H 29/08, 22.09.2011 (Б.В. Пылаев).5. RU 2475663 C1, F16H 29/08, 22.09.2011 (B.V. Pylaev).

6. RU 2169870 С2, F16H 29/08, 14.05.1999 (Б.В. Пылаев).6. RU 2169870 C2, F16H 29/08, 14.05.1999 (B.V. Pylaev).

7. RU 2212574 С2, F16H 29/08, 19.11.2001 (Б.В. Пылаев).7. RU 2212574 C2, F16H 29/08, 19.11.2001 (B.V. Pylaev).

8. RU 2242654 С2, F16H 29/08, 20.01.2003 (Б.В. Пылаев).8. RU 2242654 C2, F16H 29/08, 20.01.2003 (B.V. Pylaev).

9. RU 2304734 С2, F16H 29/08, 14.03.2005 (Б.В. Пылаев).9. RU 2304734 C2, F16H 29/08, 14.03.2005 (B.V. Pylaev).

10. RU 2622178 C1, F16H 29/02, 27.01.2016 (Б.В. Пылаев).10.RU 2622178 C1, F16H 29/02, 27.01.2016 (B.V. Pylaev).

11. RU 2204749 C1, F16H 29/08, 05.11.2001 (Б.В. Пылаев).11.RU 2204749 C1, F16H 29/08, 05.11.2001 (B.V. Pylaev).

12. RU 2409779 C1, F16H 29/08, 06.07.2009 (Б.В. Пылаев).12. RU 2409779 C1, F16H 29/08, 06.07.2009 (B.V. Pylaev).

13. RU 2706630 C1, F16H 29/08, 13.11.2018 (Б.В. Пылаев).13. RU 2706630 C1, F16H 29/08, 13.11.2018 (B.V. Pylaev).

14. RU 2731830 C1, F16H 29/08, 23.01.2020 (Б.В. Пылаев).14.RU 2731830 C1, F16H 29/08, 23.01.2020 (B.V. Pylaev).

15. Б.В. Пылаев. Приспособляемость нефрикционного высокомоментного вариатора к внешней нагрузке // Вестник машиностроения. 2009. №5. С. 16-22.15. B.V. Pylaev. Adaptability of a non-friction high-torque variator to an external load. Vestnik mashinostroeniya. 2009. No. 5. S. 16-22.

16. Б.В. Пылаев. Профилирование пространственного кулачка высокомоментного вариатора // Вестник машиностроения. 2019. №5. С.40-43.16. B.V. Pylaev. Profiling of a spatial cam of a high-torque variator // Vestnik mashinostroeniya. 2019. No. 5. S.40-43.

17. ISSN 1060-798Х, Russian Engineering Research, 2019, Vol. 39, No 8, pp. 645-649. Sparing of Cams for High-Torque Variable-Speed Drives. B.V. Pylaev.17.ISSN 1060-798X, Russian Engineering Research, 2019, Vol. 39, no.8, pp. 645-649. Sparing of Cams for High-Torque Variable-Speed Drives. B.V. Pylaev.

18. А.Ф. Крайнев. Механика машин. Фундаментальный словарь. M.: Машиностроение. 2001, стр. 175, рис. «б».18. A.F. Krainev. Mechanics of machines. Fundamental Dictionary. M .: Mechanical engineering. 2001, p. 175, fig. "B"

19. Б.В. Пылаев, А.А. Шамин. Зубчатая обгонная муфта для нефрикционного высокомоментного вариатора // Вестник машиностроения. 2008. №6. С. 3-6.19. B.V. Pylaev, A.A. Shamin. Toothed overrunning clutch for a non-friction high-torque variator // Vestnik Mashinostroeniya. 2008. No. 6. S. 3-6.

20. RU 2353835 С2, F16D 41/08, 27.03.2007 (Б.В. Пылаев, А.А. Шамин).20. RU 2353835 C2, F16D 41/08, 27.03.2007 (B.V. Pylaev, A.A. Shamin).

21. RU 2353836 С2, F16D 41/08, 27.03.2007 (Б.В. Пылаев, А.А. Шамин)21. RU 2353836 C2, F16D 41/08, 27.03.2007 (B.V. Pylaev, A.A. Shamin)

Claims (1)

Коромысло-кулисный колебательный механизм нефрикционного высоко-моментного вариатора, содержащий корпус, установленные на подшипниках корпуса кулачок трубчатого типа - ведущее звено, ведомое звено, соосно оси кулачка поворотник, на котором выполнены перпендикулярно оси кулачка цапфы, содержит также рукоятку управления с возможностью поворота от нее поворотника и контактирующее с кулачком кинематически связанное с ведомым звеном двухплечевое коромысло, отличающийся тем, что снабжен с цилиндрической кулисой и соосной ей спицей качающейся шайбой, образующей вращательную пару с двухплечевым коромыслом, ведомое звено выполнено в виде рычага с перпендикулярной оси кулачка осью, двухплечевое коромысло посажено на цапфы поворотника, ось которых перпендикулярна оси вращения вращательной пары, а в корпусе выполнен параллельный оси кулачка продольный паз, фиксирующий ось спицы в плоскости оси кулачка, при этом цилиндрическая кулиса установлена с образованием поступательно-вращательной пары с рычагом, на котором смонтирована, например, контактирующая с цилиндрической кулисой сферическая головка.The rocker-rocker oscillating mechanism of a non-friction high-moment variator, containing a housing, mounted on the bearings of the housing, a tubular-type cam - a driving link, a driven link, coaxially with the cam axis, a turn signal, on which the journal is made perpendicular to the cam axis, also contains a control handle with the ability to rotate from it turn signal and contacting with the cam two-arm rocker kinematically connected to the driven link, characterized in that it is equipped with a cylindrical rocker and a coaxial spoke with a swinging washer, forming a rotational pair with a two-arm rocker, the driven link is made in the form of a lever with a perpendicular to the axis of the cam axle on the pins of the turn signal, the axis of which is perpendicular to the axis of rotation of the rotational pair, and a longitudinal groove is made in the body parallel to the axis of the cam, fixing the axis of the spoke in the plane of the axis of the cam, while the cylindrical link is installed with the formation of a translational-rotational pair with a roar gom, on which is mounted, for example, a spherical head in contact with a cylindrical link.

Images