Гидродинамическая муфта преимущественно для наземных транспортных средств

Гидродинамическая муфта преимущественно для наземных транспортных средств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МУФТА ПРЕИМЩЕСТВЕННО НАЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, содержащая разъемный корпус, установленные внутри корпуса насосное колесо в виде жестко связанных с входным валом концентрично расположенных венцов с прямоуголь ными лопастями на них, установленными на венцах с кольцевыми зазорами и турбинное колесо в виде жестко м :;х ;;.i связанных с выходным валом через корпус венцов с установленньвга на них и в кольцевых зазорах прямоугольных лопастей, причем лопасти насосного и турбинного колес пocлeдoвaтeJ|ьнo чередуются, отличающаяся тем, что, с целью, расширения эксплуатационник возможностей путем снижения жесткости тяговой характеристики , она снабжена промежуточным корпусным элементом, прямоугольные лопасти турбинного колеса жестко связаны одна с другой по вершинам и с промежуточн№ корпусньм элементом , последний жестко закреплен между разъемными частями корпуса насосное колесо выполнено составным, а его прямоугольные лопасти расположены в окружном направлении между лопастями турбинного колеса, причем одна из составных частей насосного колеса выполнена съемной в виде венца с прямоугольной лопастью зафиксированной в окружном и в осевом направСП лениях.

СОЮЗ. СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(Я) F 16 D 33/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ И306РЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3638321/25-27 (22) 23.08.83 (46) 23.04.85. Бюл. 9 15 (72) F..Ã.Ñàìàðèí и П.A.Ãðûìçèí (53) 621.825(088.8) (56) ..1. Маурицио Вольф. Гидродинамические муфты и трансформаторы. М., "Машиностроение", 1967, с. 127, 2. Яремченко О.В. Ограничивающие гидродинамические муфты. М., "Машиностроение", 1970, с. 69.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 830048, кл. F 16 D 33/08, 1979 (прототип). (54)(57) ГИДРОДИНАИИЧЕСКАЯ МУФТА

ПРЕИМУЩЕСТВЕННО НАЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТHlK СРЕДСТВ, содержащая разъемный корпус, установленные внутри корпуса насосное колесо в виде жестко связанных с входным. валом концентрич. но расположенных венцов с прямоуголь ными лопастями на них, установленHbMH на венцах с кольцевыми зазорами и турбинное колесо в виде жестко

„„Я0„„1151729 связанных с выходным валом через корпус венцов с установленньвки на них и в кольцевых зазорах прямоугольных лопастей, причем лопасти насосного и турбинного колес последовательно чередуются, отличающаяся тем, что, с целью. расширения эксплуатационных возможностей путем снижения жесткости тяговой характеристики, она снабжена промежуточным корпусным элементом, прямоугольные лопасти турбинного колеса жестко связаны одна с другой по вершинам и с промежуточным корпусным элементом, последний .жестко закреплен между разъемными частями корпуса, на- о сосное колесо выполнено составным, а его прямоугольные .лопасти расположены в окружном направлении между лопастяии турбинного колеса, причем одна из составных частей насосного колеса выполнена съемной в виде венца с прямоугольной лопастью, зафиксированной в окружном и в осевои направлениях.

1151729

Изрбретение относится к машиностроению и применяется в гидродинамических передачах для использования в приводах моторно-трансмиссионных установок наземных транспортных средств, таких как автомобили, тягачи и др, при этом предполагается применение гидромуфты главным образом в маломощных приводах с большим моментом инерции ведомых элементов, например в приводах вентиляторов, . генераторов, для разгона маховиков и в различных стендовых установках., В таких .приводах целесообразно применение гидромуфт, с нежесткими характеристиками, что уменьшает динамические нагрузки в приводе и повышает его надежность.

Известны гидромуфты с нежесткой тяговой характеристикой, обеспечивающейся специальными конструктивными мерами при постоянном заполнении гидромуфты.

Известна гидромуфта с большим .числом лопаток (1) .

При увеличении скольжения в этой гидромуфте возрастает частота противостояния лопаток колес насоса и турбины, что при толщинах лопаток, сравнимых при .большом их числе с межлопаточным каналом, вызывает большое сопротивление центробежным силам. Это приводит к относительному снижению расхода в гидромуфте и передаваемому моменту при возрастании скольжения, т.е. к понижению жесткости тяговой характеристики.

Недостатком укаэанной конструкции гидромуфты является ограниченная воэможность получения нежесткой тяговой характеристики при технологически оправданном увеличении числа лопаток, поэтому этот путь

Ф уменьшения жесткости характеристики рекомендуется сочетать с другими известными техническими решениями, что приводит к усложнению конструкции.

Известна гидромуфта, снабженная планетарным дифференциальным механизмом, взаимодействующим с рабочими колесами гидромуфты. Кроме планетарного механизма, эта гидромуфта содержит насосное колесо и турбинное колесо, расчлененное на два венца, входной и выходной валы. Благодаря тому, что по мере разгона выходного вала.гидромуфты увеличивается доля

1S

S5 мощности, передающаяся механическим путем через дифференциал, в этой гидромуфте можно получать различные по жесткости тяговые характеристики, подбирая параметры планетарного механизма н относительные размеры рабочих колес гидромуфты (2) .

Недостатками гидромуфты являются сложность конструкции, обусловленная наличием трехрядного планетарного дифференциала, и большой осевой габарит.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является гидропередача с применением многовенцовых лопастных колес, содержащая разъемный корпус, установленное внутри корпуса насосное колесо в виде жестко связанных с входным валом концентрично расположенных венцов с прямоугольными лопастями, установленными на венцах с кольцевыми зазорами, и турбинное колесо в виде жестко соединенных с выходным валом через корпус венцов с установленными на них и в кольцевых зазорах прямоугольных лопастей, причем лопасти .насосного и турбинного колес последовательно чередуются (3) .

Недостатком устройства является то, что рабочая полость не замкнута в общий круг циркуляции. Передача мощности в нем осуществляется путем локальных циркуляций, возникающих на стыках разноименных лопаточных венцов с реализацией типовой по жесткости тяговой характеристики в каждом отдельном месте. Это проявляется и в полной внешней характеристике гидропередачи, поэтому в случае использования ее в качестве гидромуфты не представляется возможным получение нежесткой тяговой характеристики и в диапазоне скольжений

0-100%, что является недостатком.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей путем снижения жесткости тяговой характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что гидродинамическая муфта, содержащая разъемный корпус, установленные внутри корпуса насосное колесо в виде жестко связанных с входным валом концентрично расположенных венцов с прямоугольными лопастями на них, установленными на венцах с кольцевыми зазорами, и турбин1151 ное колесо в виде жестко связанных с выходным валом через корпус венцов с установленными на них и в кольцевых зазорах прямоугольных лопастей, причем лопасти насосного и турбинного колес последовательно чередуются, снабжена промежуточным. корпусным элементом, прямоугольной лопасти турбинного колеса выполнены с жестко связанными одна с другой по вершинам и с !0 промежуточным корпусным элементом, последний жестко закреплен между разьемными частями корпуса, насосное колесо выполнено составным, а его прямоугольные лопасти расположены в окружном направлении между лопастями турбинного колеса, причем одна из составных частей насосного колеса выполнена съемной в виде венца с прямоугольными лопастями, зафикси-, 20 рованными в окружном и в осевом направлениях.

На фиг.1 показана гидромуфта, разрез (насосное и турбинное колеса содержат по два лопаточных венца), на фиг.2 и 3 — тяговые характеристики гидромуфты.

Гидромуфта состоит из связанного с выходным валом разъемного корпуса

1,внутри которогос цельювыполнения быстрого монтажа расположены насосное и турбинное колеса. Насосное колесо 2 жестко связано с входным валом, а турбинное колесо 3 жестко связано с промежуточной, съемной 35. частью корпуса, которая герметично и жестко закреплена между двумя другими частями корпуса 1. Насосное колесо 2 выполнено составным в виде ротора с жестко закрепленным на нем 40 диском с прямоугольным несъемным ло- паточным венцом 4 и съемным лопаточньи венцом с прямоугольной лопастью

5. Съемная лопасть 5 установлена на роторе насосного. колеса подвижно, 4$ например иа шпицах, для того чтобы осуществить работослойную, сборную конструкцию. От перемещения съемная лопасть 5 зафиксирована в осевом направлении, например, пружинным 50 кольцом. Венцы насосного колеса расположены концентрично один относительно другого, а между их лопастями выполнены кольцевые зазоры. Прямоугольные лопасти 6 турбинного колеса И жестко связаны друг с другом по вершинам и с промежуточной- съемнойчастью корпуса 1. Прямоугольные ло-.

729 4 ,пасти Ь установлены в кольцевшх зазорах между прямоугольной съемной и несьемной лопастями насосного колеса, причем каждая лопасть турбинного колеса последовательно чередуется с лопастью насосного колеса. В данном случае при использовании четырех прямоугольных лопастей эффек-тивно чередовать лопасти в окружном направлении. Число лопаточных венцов в общем случае должно увязываться с передаваемым моментом.и может быть равно 6,8 и т.д., т.е. кратное двум. Последовательное чередование венцов в общей рабочей полости корпуса 1 должно быть выполнено как по горизонтали, так и по вертикали. Величина диагональной перемычки между вершинами прямоугольных лопастей

6 турбинного колеса выбирается из условий жесткости и прочности лопаточной системы в целом.

Гидромуфта работает следующим образом.

При включении приводного двигателя насосное колесо 2, связанное с ним, создает циркуляцию рабочей жидкости, заполняющей полость гидромуфты, которая при этом после- . довательно обходит все лопаточные венцы. На стоп-режиме, когда турбинное колесо 3 неподвижно (100X скольжения), расход в круге циркуляции гидромуфты и передаваемый момент определяется разностью центробежных давлений; создаваемых венцами 5 и 4 насосного колеса, расположенных на разных радиусах. По мере разгона турбинного колеса 3 и перехода муфты на малые скольжения турбинный венец 6 начинает компенсировать .противодавление насосного венца 5, что приводит к относительному возрастанию расхода в гидромуфте и передаваемого момента.

При этом в гидромуфте возрастает и активный напор и расход, что увеличивает передаваемую мощность. Тяговая характеристика гидромуфты деформируется, т.е. становится нежесткой по сравнению с типовой характеристикой двухколесной гидромуфты. Возрастание момента обусловливается не только тем, что венец 6 способствует прокачке жидкости, находясь на одной вертикали с основным насосным лопаточным венцом 4, но и тем, что на средних передаточных от

1151729 ношениях венец 6 сам начинает активно срабатывать гидравлическую энергию, отдавая ее на выход гидромуфты. Таким образом, при наличии венцов 5 и 6 характеристика гидромуфты становится менее жесткой. На фиг.2 показана экспериментальная тяговая характеристика предлагаемой . гидромуфты. Коэффициент для такой гидромуфты вычисляется по формуле:

Йн

g (Q,сап„ ) ц где Ng — мощность на насосном колесе гидромуфты, л.с., — удельный вес рабочей жидк ос ти, Т/м, Эп — активный диаметр гидромуфты, м, Пн — частота вращения насосного колеса, об/мин.

Характеристика гидромуфты имеет явно выраженную "обратную прозрачность", что подтверждает описанный принцип действия °

Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения заключается в ego конструктивных и эксплуатационных преиму30 ществах по сравнению с известными гидромуфтами, в которых нежесткость характеристики достигается переменностью заполнения, механическим изме некием формы проточной полости и др. ЗЗ

Предложенная гидромуфта по сравнению с ними не имеет неустойчивых режимов, проста по конструкции, Использование изобретения по сравнению с известными муфтами пбзволит улучшить эксплуатационные характеристики. Так известную гидромуфту можно условно рассматривать как ряд обычных гидромуфт, работающих на один выходной вал. При этом принципиально каждая из муфт (и муфта в целом) обладает типовой, т,е, жесткой тяговой характеристикой ("прямой прозрачности" — по аналогии с комплексным гидродинамическим трансформатором). Ориентировочное сравнительное протекание коэффициентов мощности К в зависимости от передаточного отношения s показано на фиг.З. Сплошной линией показана тяговая характеристика предлагаемой гидромуфты, пунктиром — известной.

Сопоставление характеристики предлагаемой гидромуфты с типовыми жесткими характеристиками известных гидромуфт показывает, что может быть легко достигнуто уменьшение жесткости до 2 раз.

Количественно жесткость характеристики может быть оценена по коэффициенту прозрачности К> нагруэочной характеристики, как это делает-, ся для гидродинамических трансформаторов. Коэффициент прозрачности представляет собой отношение коэффициента мощности при трогании к коэффициен ту мощности, по которому выбирается размер гидромуфты. Для предлагаемой гидромуфты 1(=2,5, для базовой

k„=5,8. Таким образом, предлагаемая гидромуфта имеет в 2,3 раза меньшую жесткость, чем базовая, что во столько же раз снижает перегрузки в приводе при запуске и примерно во столько же раз повышает его срок службы, что приводит к улучшению эксплуатационных воэможностей.

l l. .>1729

Фиг. X

Риг.2

1l 51729

KN %

100

Заказ 3370 Тираж 898

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 ° Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5

Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель П.Колесников

Редактор С.Патрушева Техред Т.Маточка Корректор В.Синицкая