Гидравлическая фрикционная муфта

 

1. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ФРИКЦИОННАЯ МУФТА, содервкащая Kopinyc, вал с отве{м::тнями для подвода жидкости, псщпруяшненный пакет фрикционных дисков, расположенный упорным диском и поршнем сб сквозными осевыми отверстиями, при этом ведущие диски пакета связаны со ступицей/ « а ведомые - с корпусом о т л и - . ч а ю щ а я с я тем, что, с целью пЬвыиения надежности, на периферии торца порцня, обращенного к пакету ФР1ГКЦИОННЫХ дисков, вошолнены ради-, а ль ные ка1нав ки, в ведущем ф Я1кц11он ном диске прил гающем к поршню, . выполнены сквозные осешле ответетия , расположённые на одной окружности со СКВ 03 ными осевыми отверстиями в поршне, прячем длина радшаЛьных канавок.в поршне больше расстояния от на ружного диаметрафрикционного диска до окружности, на которой расположены его сквозные осевые отверстия, по.меныаей мере, наполовину диаметра этого отверстия, а расстояние в окружысж направлении между радиальными канавками и сквозными осевьвш отверстиями выполнено больше диаметра сквозного осевого отверстия на диске 1 ti t г « - СдЭ tN9 to 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Э(59 16 В 25 063

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

{21) 3338885/25-27 (22) 09.09.81 46) 30.07;83 Вюл. М 28 (72) Л.Г.Красневский (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН Белорусской Cci (53) 621 825.54(088.8) (56) 1. Автор кое свидетельство СССР

9 676780, кл. F 16 0 15/062, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

М 533372, кл, F 16 D 13/52, 1977 (прототип).. (54) (57) 1 . ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ФРИКЦНОН-

НАЯ МУФТА, содержащая корпус, вал с отверстиями для подвода жидкости, подпружиненный пакет Фрикционных дисков, расположенный между уп >рным диском и поршнем сб сквозными осевымн отверстиями, при этом ведущие диски пакета связаны со ступицей, „„SU.„1032243 A а ведомые — с корпусам отличающаяся тем, что, с целью пощлаения надежности, на периФерии торца поршня, обращенного к пакету

Фракционных дисков, вшолнены радиальные канавки., в ведущем Фрикционном диске., прилегающем к поршню, выюлнены.сквозные осевые отверстия, расположенные на одной окружности со.сквозными осевыми отвер-. стиями в поршне, причем длина радиальных канавок.в поршне больше рас- стояния от наружного диаметра фрикционного диска до окружности, на которой расположены его сквозные осевые отверстия, по меньшей мере, наноловину диаметра этого отверстия, Я а расстояние в окружном направлении между радиальныки канавками и сквозными осевыии .отверстиями выпол- нено больше диаметра сквозного осевого.отверстия на диске

1032243

2. Муфта по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что н поршне. над прилегающим к поршню фрикционным

Изобретение относится к машиностроению, в частности к транспортной технике, и может быть использовано н коробках передач транспорт.ных- средств с переключением ступе- 5 ней посредством многодисковых фрикционных муфт с гидравлическим управ-. лением.

Основными требованиями к многодисковым муфтам коробок передач являютсм плавное включение и четкое выключение во всем диапазоне рабочих скоростей вращения. Однако в крупногабаритных муфтах транспортных средств выключение затрудняется тем, что при вращении гидроцилиндра в за,полняющей его жидкости развивается значительное давление от центробежных сил. Усилие на поршне гидроцилиндра, создаваемое центробежным давлением, может достигать нескольких 20 сот килограммов и даже тонн. Для отключения муфты необходимо усилие возвратных пружин поршня, превышающее указанную нелич,ну. Однако нри включении такой муфты непроизводительно 25 затрачивается значительная доля статического давления жидкости в гидроцилиндре на сжатие поршнем возвратных пружин, а размещение нужного количества пружин зачастую конструк- у» тивно неосуществимо. В связи с этим в большинстве крупногабаритных и высокоскоростных муфт принимаются различные меры для разгрузки поршня от центробежных сил жидкости при выключении.

Известна гидравлическая фрикционная муфта, содержащая корпус, в котором между поршнем и пакетом фрикционных дисков установлен нажимной диск с тарельчатыми возвратными пру- 4О жинами, а в поршне помещены золотники с прорезями, упирающиеся в нажимной диск. Взаимодействием поршня, нажимного диска и золотников обеспечивается плавное включение и чет- 45 кое отключение гидроцилиндра Ц .

Однако данная конструкция сложна и нетехнологична.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к $p изобретению является фрикционная гидравлическая муфта, содержащая корпус с трехкамерным поршневым гидроци- . линдром, ступицу, упорный диск, па" кет фрикционных дисков, возвратные пружины и подпружиненные толкатели, диском выполнены радиальные сливные отверстия, а н подводящем отверстии вала установлен дроссель. а в поршне выполнены осевые отверстия, при этом пакет фрикционных дис-. ков расположен между поршнем и упорным диском, причем осевые отверстия в поршне перекрываются прилегающим к последнему фрикционным диском 2 1.

Существенным недостатком данной муфты является сложность ее конструкции, обусловленная наличием трех камер гидроцилиндра, в том числе камеры выключения. Наличие последней вызнано тем, что поршень практичесКи не разгружен от центробежного давления и для его отрыва от прилегающего диска недостаточно усилия возвратных пружин. Для подачи давления н камеру выключения необходим дополнительный канал в валу, что крайне нежелательно..

Другим недостатком является то, что при зависании диска, прилегающего к поршню, и запаздывании открытия отверстий, в муфту не поступает воздух при включении, а при выключении не происходит вообще или происходит со значительным опозданием опорожнение гидроцилиндра.

В обоих случаях нормальная работа муфты нарушается и создаются предпосылки ныхода ее из строя. Надежность муфты снижается также ввиду то го, что в трехкамерном гидроцилиндре возрастает число уплотнений.

Для обеспечения выключения рассматриваемой муфты возвратные пружины должны, несмотря на наличие камеры выключения, иметь достаточно большое усилие.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в гидравлической фрикционной муфте, содержащей корпус, вал с отверстиями для подвода жидкости, подпружиненный пакет фрикционных дискон, расположенный между упорным диском и поршнем со сквозными осевыми отверстиями, при этом ведущие дискь пакета связаны со ступицей, а ведомые с корпусом, на периферии торца поршня,обращенного .к пакету фрикционных дйсков, выполнены радиальные канавки, в ведущем фрикционном диске, прилегающем к поршню, выполнены сквозные осевые отверстия, расположенные на одной окружности со сквозными осевыми отверстиями в поршне, причем длина радиальных канавок

1032243

3 4 в поршне больше расстояния от наруж- При этом достаточно, чтобы их нижного диаметра фрикционного диска до няя кромка располагалась на меньшем окружности, на которой расположены радиусе, чем.отверстия 19, а расстояего сквозные осевые отверстия, по ние между радиальными канавками 18 меньшей мере, наполовину диаметра 5 и осевыми отверстиями.17 и 19 выполэтого отнерстия, а расстояние в ок- нено большим диаметра отверстий 19. .ружном направлении между радиальными Напротив диска 6, прилегающего к канавками и сквозными осевыми отвер- поршню 3, в корпусе 1 могут быть выстиями больше диаметра сквозного полнены сливные отверстия 21, а в осевого отверстия на диске. .отверстии 13 установлен .дроссель 22.

Кроме того., в поршне над прилегаю- о Пунктиром показано постоянно откры-. щим к поршню фрикционным диском вы-, .тое сливное отверстие 23, соответполнены радиальные сливные отверс- ствующее,известным конструкциям муфт. тия, а в подводящем отверстии вала Фрикционная муфта работает следую. установлен дроссель. щим образом.

На фиг.1 изображена фрикционная t5 При отсутствии давления в полос- муфта, продольный разрез, на фиг.2 — ти 2 поршень 3 удерживается возвратпоршень гидроцилиндра, внд сбоку; ными, пружинами 14 н исходном полона фиг.3 — фрикционный диск, связан- . женин. Корпус 1 и ступица 8 вращают- ный со ступицей муфты, вид сбоку; на ся с разными скоростями, поскольку. фиг.4 — графики, иллюстрирующие про- 2О между ведущими б и ведомыми 7 дискацесс включения муфты. ми имеются осевые зазоры, позволяюФрикционная гидравлическая муф- щие им вращаться независимо друг от та содержит корпус 1 с цилиндричес- друга. Для включения муфты жидкость кой полостью 2, служащей гидроцилинд- под давлением подается по отверстию ром, в котором помещен поршень 3 со - у5 13 в полость 2. Поршень 3 под давшлиценым венцом 4, упорнйй диск 5, лением жидкости .движется право, сжиэакрепленный иа корпусе 1, пакет ве- мая возвратные пружины 14. на этом дущих 6 и ведомых 7 фрикционных дис--,этапе давление в полости 2, опредекон, шлиценую ступицу 8, связанную ляется усилиями возвратных пружин 14 с шестерней 9, установленной .посред-.. и трением в уплотнениях поршня Поэ30

°, стном подшипникон 10 на валу 11 ко- . тому утечки через осевые отверстия 17 робки передач транспортного средства. незначительны, хотя отверстия могут.

Корпус 1 связан шлицамн 12 непосред- : оставаться открытыми из-за неплотноственно с валом 11, в котором выпол- . го прилегания ведущего диска 6 к нено отверстие 13 для подачи рабо- поршню 3. чей жидкости н полость 2. В муфте З5 При сжатии пакета дисков поршень 3 устанонленыуилиндрические возврат- останавливается, осевые отверстия 17 ные пружины 14, опирающиеся на пор- закрываются первпк от поршня 3 вешень 3 и опору 15, связанную с валом душем диском 6, а давление в полос1 1 ° ти 2 начинает возрастать. При буксоВедущие диски б связаны со ступи-, 40 ванин муфты поршень 3 к указанный цей 8, а ведомые диски 7 — с вен- ведущий диск 6 вращаются с разными цом 4. Поршень 3 также связан с вен- скоростями. При этом отверстия 19 цом 4 шлицами 16. ведущего диска 6 периодически прохоВ поршне 3 имеются, по крайней дят мимо осевых отверстий 17 поршмере,дна сквозных осевых отверстия 1745 ня 3 и заполняются жидкостью под расположенные вблизи его наружного давлением иэ гидроцилиндра. При пропосадочного диаметра, а на торце. пора- хождении мимо смазочных канавок 20 ня, прилегающем к дискам -. радиаль- жидкость иэ осевых отверстий 17 выные канавки 18 (фиг.2), открытые к брасивается центробежными силами и ук заиному посадочному диаметру. 5О выводится из муфты через зазоры межВ ведущем диске б, связанном со ду деталями и сливные отверстия 21. ступицей 8 и прилегающем к поршню 3, Поскольку число радиальных канавок параллельно оси выполнены отверстия 18 может .быть значительно больше и . р сположенные на одном диаметре ла осевых отверстия 17, гарантирует о алыче чис . с осевымн отверстиями 17 в поршне 3 ся опорожнение отверстия 19 до поди выполненные также сквозными, как 55 хода к осевым отверстиям 17. и осевые отверстия 17 (B случае, ес- В результате описанного процесса ли на диске б имеются смазочные ка- во время буксования муфты принудинавки 20, отверстия 19 расположены тельно .создается слин жидкости через вне канавок, как показано на фиг. 3j, .осевые отверстия 17 и 19. Начиная .Число и размеры отнерстий 19, а так- 60 с некоторого давления в полости 2, же число и размеры радиальных кана- достаточного для заполнения отве—

18 ныбираются определенным обра- стий 19, расход на слив пропорционаP зом. Радиальные канавки 18 могут . лен скорости буксования и по мере ее иметь различную форму, например, про умеыьшения падает. При прекращении резаться н торце поршня, 3 на проход. $5 буксования расход также прекращает1032243 ся, поскольку осевые отверстия 17 герметично закрыты ведущим диском 6 независимо от того, в каком положении отверстия 19 в ведущем диске 6 расположились относительно поршня:3.

Величина расхода на слив задается числом и размерами отверстий 19.

Влияние слива из гидроцилиндра на. процесс нарастания давления иллюстрируется графиками (фиг. 4 ) . После сжатия пакета фрикционных дисков и ос- tp ,тановки поршня 3(6) суммарный расход .жидкости через отверстия 13 в полость 2 не прекращается, а плавно, убывает (м)пропорционально скорости буксования муфты (

При меньших ее значениях максимальная величина расхода на слив будет также уменьшаться, а давление в начале буксования — возрастать (пунктирные линии на фиг.4 ). Время буксования также уменьшится, что и требуется при меньшей начальной скорости. 30

Пля отключения муфты отверстие 13 соединяют со сливом., Если при этом центробежные силы жидкости больше усилия возвратных пружин 14, поршень

3 удерживается в положении сжатия 35 пакета. Однако сила сжатия при этом значительно меньше, чем при включенной муфте и под действием нагрузки происходит размыкание муфты. Ведущий диск 6 вновь приходит во враще- gp

we относительно поршня 3 ° При прохождении мимо осевых отверстий 17 и радиальных канавок 18 происходит за-. полнение и опорожнение отверстий 19 как описано вьме не .только под центробежным давлением жидкости.

Жидкость уносится через, отверстия

19 из полости 2. По мере уменьшения в ней количества жидкости уменьшается центробежная сила,и возвратные пружины 14 отводят поршейь 3 в исходное положение, а фрикцнонные диски расходятся в осевом направлении на величину зазоров. Величина расхода жидкости на слив при выключении, т.е. времй выключения муфты при высо- 55 ких скоростях вращения, зависит от тех же факторов, что и при включенииг размеров и числа отверстий 19 и относительной скоростимът;вращения поршня 3 и соседнего диска 6. Если из- 6О вестно максимально допустимое время выключений муфты „, „, то суммарный объем U отверстий 19 в ведущем.дис ке 6 определяется иэ соотношения

V т, ".0òí.оп юах гдеп „„„- минимальная частота DTHoсйтельногб вращения дисков при максимальной абсолютной частоте вра)цения корпуса муфты, сек

Чг — объем жидкости в полости гидроцилиндра 2, см?

Полученный предельный объем отверстий можно далее корректировать (увеличивать ) применительно к процессу включения; Однако доминирующим при их выборе является выключение, поскольку оно обеспечивается только элементами самой муфты, тог-. да как на процесс включения можно воздействовать с помощью внешних устройств. Например, для температурной стабилизации характеристики нарастания давления целесообразно увеличить сечение отверстия 13, а гидравлическое сопротивление создавать дросселем 22. Если эта характеристика должна учитывать и другие факторы, кроме скорости буксования, то к отверстию 13 может быть подключен дополнительный механизм плавности (показан пунктиром на фиг.1 ), реагирующий также и на расход в полости 2 °

Возможны и другие модификации предлагаемого устройства. Если, например, перед поршнем 3 необходимо установить нажимной диск, связанный с корпусом 1, то в этом диске должны быть выполнены осевые отверстия 17 и 19. Вместо ведущего диска 6 может использоваться деталь с отверстиями 19, связанная со ступицей 8, и т.д. Глубина канавок 20 должна выбираться с запасом, учитывающим износ накладок в эксплуатации.

Преимуществами предлагаемой муф- ты по сравнению с известными, имеющими открытые сбросовые отверстия

23 (фиг.1), являются отсутствие постоянного слива жидкости во включенном состоянии, а также плавное вклю.чение. По сравнению с конструкциями, имеющими закрываемые сбросовые отверстия или клапаны, преимуществом является значительное упрощение конструкции и повьшуние надежности за счет гарантированного быстрого опорожнения и отсутствия в муфте ненадежных клапанов. ,Наибольший эффект предлагаемое устройство может дать в крупногабаритных высокоскоростных муфтах транс портных средств большой мощности, где применение известных устройств опорожнения затруднительно.

1032243

Фие. 3

4 иа. 2 Ь

g Фу

Ф

В ф Ф 1

Ъ в ьъ

0 Ф ф ау а Ь ф ф»

Фс

Ч

Фюае

ВНИИПИ 3акаэ 5371/42 тираж 925 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул.Проектная,4