Гидродинамическая муфта преимущественно для наземных транспортных средств

 

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