книги / Электромагнитные муфты скольжения

Следует отметить, что в конструкциях передач, имею­ щих внутри якоря масляную ванну для смазки зубчатых колес и подшипников, температура этого якоря должна быть ограничена на уровне, не допускающем парообра­ зования применяемой жидкой смазки.

В рассмотренных передачах были применены САУ с обратными связями по частоте вращения и току привод­ ного двигателя, подобные описанным в гл. 10. Их отли­ чие состоит в том, что для работы на первой и второй ступенях использовались отдельные одинаковые САУ и переключение ступеней производилось вручную или авто­ матически в функции заданной частоты вращения по на­ пряжению тахогенератора.

12.4.КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ И ВРАЩАЮЩИЕ МОМЕНТЫ

ВПЕРЕДАЧАХ

Впередачах с параллельным соединением муфт диа­ пазоны угловых скоростей первой и второй ступеней зави­ сят только от выбранных значений скоростей ведущих частей муфт. При достижении муфтой первой ступени но­ минальной скорости и необходимости ее увеличения про­ изводится переключение возбуждения на более быстро­ ходную муфту второй ступени. Таким образом, соотноше-

Рис. 12.5. Кинематическая схема дифференциала и направления дей­ ствующих сил и угловых скоростей на первой (а) и второй (б) ступе­ нях работы

ние верхних значений угловых скоростей муфт определя­ ется отношением скоростей приводных двигателей или механических передач. В безредукторных системах вход­ ные и выходные моменты одинаковы, в редукционных — соотношения моментов определяются передаточными от­ ношениями редукторов.

В передачах с механическими дифференциалами соот­

241

вых скоростей и действующих сил на первой и второй ступенях работы. Внешнее центральное ведущее колесо с внутренним зацеплением радиусом R0 приводится от дви­ гателя с постоянной угловой скоростью о)о, а внутреннее центральное колесо радиусом Rc на первой ступени взаи­ модействует с тормозом скольжения, а на второй — при­ водится от внешнего колеса через* муфту скольжения. Оси сателлитов закреплены на водиле, соединенном с ве­ домым валом передачи.

При работе на первой ступени диапазона регулирова­

где Vo — линейная скорость ведущего центрального ко­

которое в относительных единицах связывает угловые скорости ведомого вала передачи и тормоза с размерами центральных колес.

Предельная угловая скорость первой ступени передачи имеет место при шт= 0 и равна

(Dj 1

( 12.8)

со0 1+ /?с//?о’

В реальных условиях для получения тормозного мо­ мента угловая скорость тормоза должна отличаться от нуля, поэтому переход на вторую ступень производится при угловой скорости, несколько меньшей, чем дает вы­ ражение (12.8).

242

ральное'! колесо, то Ro<Rc и ю < ( о о / 2 .

Передаточное отношение первой ступени по моменту также зависит от соотношения радиусов центральных ко­ лес. На кинематической схеме, приведенной на рис. 12.5,а, показаны окружные усилия, действующие на различные элементы передачи. Усилие FBWxi на осях сателлитов обусловлено моментом нагрузки на выходном налу MBWxi, усилие Евхь приложенное к ведущему центральному ко­ лесу дифференциала, определяется входным моментом Л4вх1 от приводного двигателя, а усилие FT на внутрен­ нем центральном колесе является опорной реакцией, со­ здаваемой моментом Мт тормоза.

В статическом режиме работы из условия равновесия сил получаем

а поскольку реакция опоры FT равна приложенной силе FBxi (из-за равенства радиусов относительно осей сател­ литов), то

Данное уравнение характеризует редукционные свой­ ства передачи, и его сравнение с формулой (12.8) пока­ зывает, чтократность повышения моментапередачей рав-

243

и выражений (12.12) и (12.14) можем получить формулу

сопоставление которой с (12.-15) показывает, что при уве­ личении MBXI снижается требуемое значение Мт и наобо­ рот. Это означает, что повышение момента на выходе пе­ редачи может быть достигнуто увеличением момента дви­ гателя или тормоза, однакоэти пути не равноценны по

При работе передачи на второй ступени (рис. 12.5,6)

244

где Fк — усилие на внешнем центральном колесе, созда­ ваемое непосредственно двигателем; FM— усилие на внутреннем центральном колесе, передаваемое от двига­ теля через муфту.

нальны их скольжениям.

Так как при работе на первой и второй ступенях пе­ редачи тормоз и муфта взаимодействуют с одним и тем же элементом, то и выражения соотношений моментов имеют аналогичную форму, что можно видеть из сравне­

245

моментов состоит в том, что на первой ступени входной момент приложен только к одному центральному колесу, а на второе колесо действует реакция опоры тормоза, тогда как при работе бторой ступени реакция опоры от­ сутствует и входной момент действует на оба централь­ ных колеса передачи.

12.5.СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕДАЧ

Вбезредукционных передачах (см. рис. 12,1,в) вра­ щающие моменты на входном и выходном валах одина­ ковы, что является их общим свойством с простыми муф­ тами. Однако по сравнению с последними эти передачи

1) при работе ла низшей ступени диапазона регули­ рования передача имеет более высокий КПД по сравне­ нию с простой муфтой;

2)при пуске в две ступени снижаются динамические потери мощности:

3)передача может обеспечить одновременную работу

низшую ступень сопровождается рекуперативным тормо­ жением рабочего механизма.

Отдельные механические характеристики каждой сту­ пени передачи имеют такой же вид, как в простой муфте,

При одновременной работе ступеней передачи комби­ нированная механическая характеристика имеет вид, по­

равна сумме характеристик первой и второй ступеней, и момент нагрузки М представляет собой заштрихованную часть графика.

При угловых скоростях o)>o)i первая ступень переда­ чи имеет отрицательное скольжение и создает на ведо-

246

мом валу тормозной, момент. В диапазоне угловых ско­ ростей со=0-т-сОх передача в целом обеспечивает враща­ ющий момент, а при со>(ох — тормозной. Угловая ско­ рость сох соответствует холостому ходу передачи, когда моменты первой и второй ступеней компенсируют друг друга, а туюмент нагрузки равен нулю. При со>сох работа передачи возможна лишь в режиме тормоза или с отклю­ ченной первой ступенью.

первой или второй ступени передачи жесткость результи­ рующей характеристики изменяется, а точка сох смеща­ ется по горизонтальной оси. Если точку coi принять за начало отсчета угловой скорости, то приведенные графи­ ки будут являться характеристиками систем с муфтами и тормозами, рассмотренными в § 6.J1, а их аналитические выражения будут такими же. При угловых скоростях, меньших о)ь происходит алгебраическое сложение соот­ ветствующих участков механических характеристик пер­ вой и второй ступеней.

В передачах с дифференциалом естественные механи­ ческие характеристики зависят от соотношения диамет­ ров центральных колес и моментов муфты и тормоза.

247

Если относительная механическая характеристика тор­ моза описывается уравнением

формул (12.7) и (12.18) относительная механическая ха­ рактеристика передачи на первой ступени принимает вид

С учетом значения ©/©<>= 1—а относительный момент первой ступени на выходе передачи в функции скольже­ ния будет

248

второй ступенях зависят от формы механических харак­ теристик муфты р и тормоза рт. Так, при р = р т= 1 пер­ вая ступень работает в диапазоне скольжений s=0,7-f-l, а при р = р т= 1 0 этот диапазон равен s=0,53-r-l. Это оз­ начает, что с увеличением кривизны характеристик муф­ ты и тормоза возрастает диапазон работы первой ступе­ ни, а граничная угловая скорость между диапазонами ступеней приближается к идеализированному значению, описываемому формулой (12.8).

Принятое условие Мтах=0,5Мттах для передачи с ко­ ническим дифференциалом обеспечивает одинаковую на­ грузку приводного двигателя при работе на первой и вто­ рой ступенях. В общем случае для выполнения данного требования необходимо условие MBXI= M bx2.

С учетом выражений (12.19) и (12.29) это условие дает необходимое соотношение моментов тормоза и муф­ ты, обеспечивающее одинаковую нагрузку двигателя на первой и второй ступенях работы:

грузку двигателя лишь в определенных режимах работы первой и второй ступеней, когда скольжения тормоза и муфты удовлетворяют данному требованию.

В передачах с механическим дифференциалом важ­ ное значение имеют зависимости силового передаточного

скорости, определяемой выражением (12.8), и силовое пе­ редаточное отношение равно обратной величине, на вто­

функции на каждой ступени, причем на участке первой ступени значение функции обратно пропорционально дли­ не ступени, а на участке второй ступени равно единице.

Как показывает выражение (12.15), при внешнем ве­ дущем колесе (Ro>Rc) передаточное отношение первой ступени находится в пределах 1—2, причем его верхнее значение имеет место в передаче с коническим дифферен­ циалом. Для получения передаточного отношения

249

12.6. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЕРЕДАЧ

Основным преимуществом передач по сравнению с простыми муфтами скольжения является улучшение энер­ гетических показателей в статических режимах и при пе­ реходных процессах разгона и торможения [46].

В двухступенчатой передаче с параллельным соеди­ нением муфт, показанной на рис 12.1,в, при раздельной работе муфт КПД на первой и второй ступенях соответ­ ственно равны

диапазоне скоростей передачи, равен г)м=со/о)о, то повы­ шение КПД передачи на первой ступени пропорциональ­ но отношению верхних значений угловых скоростей сту­ пеней и выражается формулой

рис. 12.8,а сплошными линиями. Коэффициент полезного действия простой муфты на участке первой ступени по­ казан штриховой линией. На участке второй ступени зна­ чения КПД передачи и муфты совпадают.

Диапазон регулирования передачи целесообразно принимать таким, при котором минимальные значения КПД на первой и второй ступенях равны и являются ми­ нимальными для всего диапазона. Тогда минимальное значение угловой скорости первой ступени, соответствую­ щее минимальному КПД, определит диапазон регулиро­ вания.

Геометрические соотношения величин^ приведенных на рис. 12.8,а, позволяют определить минимальное значение

250