Регулируемая гидромуфта с блокировкой (варианты)
Группа изобретений относится к машиностроению, а более конкретно к гидромуфтам. Регулируемая гидромуфта с блокировкой содержит турбинный и насосный валы и регулируемый по объему периферии рабочей полости вращающийся или не вращающийся резервуар. Торцевые поверхности резервуара соединены между собой упругим сильфоном, выполненным в виде регулируемого по длине кольцевого гофра. При регулировании сильфона в одну сторону, синхронно с изменением заполнения рабочего изменяемого объема резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой, изменяется также рабочий зазор между лопатками насосного и турбинного колес. При регулировании сильфона в другую сторону изменяется только заполнение рабочего изменяемого объема резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой. Достигается плавное регулирование вращательного момента. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Из существующего уровня техники известны различные типы и конструкции регулируемых гидродинамических муфт, использующих вращающиеся или неподвижные резервуары дополнительного объема для регулирования [1, 2], с механической блокировкой турбинного и насосного валов фрикционными муфтами [3, 4].
Недостатки этих конструкций сложность в изготовлении (применение черпательных трубок, подающих насосов, уплотнений дополнительных объемов и т.п.), небольшой диапазон регулирования, сложность в управлении (регулировании заполнения, опорожнения гидромуфты) и как следствие большой вес, габариты и высокая стоимость устройств.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению и поэтому принятым за прототип, является патент на изобретение №RU 2171925 от 28.07.1997 «Устройство регулирования заполнения гидромуфты» Автор: Климович Юрий Федорович. Прототип состоит из ведущего и ведомого валов, на которых закреплены насосное колесо и турбинное колесо, образующие рабочую полость гидромуфты. Замыкающий кожух гидромуфты скреплен с насосным колесом, а наружный кожух имеет возможность перемещаться в осевом направлении вдоль вала и замыкающего кожуха. Между наружным кожухом и замыкающим кожухом образуется полость изменяемого объема, являющаяся дополнительным резервуаром. Недостатками прототипа являются сложность в изготовлении уплотнений и сложность устройства регулирования передачи момента, как следствие, высокая стоимость всего устройства, а также отсутствие возможности полного выключения передачи момента и регулирования в диапазоне 0-100% при изменении угловой скорости вращения ведущего вала в диапазоне от нуля до номинальной.
Задачей группы изобретений (достижением технического результата) является создание устройства регулируемой гидромуфты с блокировкой, позволяющей эффективно и плавно регулировать передаваемый вращательный момент в диапазоне от 0 до 100% при изменении угловой скорости вращения ведущего вала в диапазоне от нуля до номинальной с возможностью при необходимости гарантированного полного выключения передачи вращательного момента.
Указанная задача решается тем, что предложена регулируемая гидромуфта с блокировкой, характеризующаяся тем, что включает в себя устройство регулирования заполнения регулируемой гидромуфты с блокировкой путем использования, раздвижной в осевом направлении вдоль осей обеих турбинного и насосного валов, внутренней регулируемой по объему периферии рабочей полости вращающегося резервуара, торцевые поверхности которого соединены между собой упругим сильфоном, выполненным в виде регулируемого по длине кольцевого гофра, позволяющим при регулировании сильфона, в одну сторону, синхронно с изменением заполнения рабочего изменяемого объема резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой, изменять также рабочий зазор между лопатками насосного и турбинного колес в круге циркуляции рабочей полости регулируемой гидромуфты с блокировкой и зазор между контактными поверхностями блокирующей фрикционной муфты, а при регулировании сильфона в другую сторону изменять только заполнение рабочего изменяемого объема резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой.
Указанная задача решается также тем, что предложена регулируемая гидромуфта с блокировкой, характеризующаяся тем, что включает в себя устройство регулирования заполнения регулируемой гидромуфты с блокировкой путем использования, раздвижной в осевом направлении вдоль осей обеих турбинного и насосного валов, внутренней регулируемой по объему периферии рабочей полости не вращающегося резервуара, торцевые поверхности которого соединены между собой упругим сильфоном, выполненным в виде регулируемого по длине кольцевого гофра, позволяющим при регулировании сильфона в одну сторону, синхронно с изменением заполнения рабочего изменяемого объема резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой, изменять также рабочий зазор между лопатками насосного и турбинного колес в круге циркуляции рабочей полости регулируемой гидромуфты с блокировкой и зазор между контактными поверхностями блокирующей фрикционной муфты, а при регулировании сильфона в другую сторону изменять только заполнение рабочего изменяемого объема резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой.
Таким образам, группа изобретений охватывает несколько возможных вариантов конструкций регулируемой гидромуфты с блокировкой, создаваемых комбинациями различного конструктивного исполнения сильфонных расширителей внутренней регулируемой по объему периферии рабочей полости при использовании вращающегося или не вращающегося резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой с различными исполнениями фрикционных муфт блокировки и различными способами регулирования рабочего зазора между лопатками насосного и турбинного колес в процессе заполнения изменяемого объема рабочей полости регулируемой гидромуфты с блокировкой.
Сущность группы изобретений поясняется чертежами фиг. 1 и фиг. 2.
На чертежах фиг. 1 и фиг. 2 представлена общая функциональная схема регулируемой гидромуфты с блокировкой, которая может быть использована для вариантов использования раздвижной в осевом направлении вдоль осей обеих турбинного и насосного валов, внутренней регулируемой по объему периферии рабочей полости с вариантом выполнения вращающегося резервуара, когда соединение 17 (вал и втулка) выполнено в виде шлицевого соединения и с вариантом выполнения не вращающегося резервуара, когда соединение 17 (вал и втулка) выполнено в виде подшипника скольжения. На схемах фиг. 1 (отключенное положение) и фиг. 2 (включенное положение) и описываемая регулируемая гидромуфта с блокировкой содержит ведущий вал 2, конструктивно объединенный с насосным колесом 4, и подвижную, относительно насосного колеса, торцевую поверхность 3 вращающегося или не вращающегося резервуара, разделенную через регулируемый упругий сильфон 6, выполненный в виде кольцевого гофра, с другой торцевой поверхностью 9, подвижной вдоль оси составного ведомого вала 13 и за счет этого, регулируемой по объему периферии рабочей полости 15 вращающегося или не вращающегося резервуара, составной ведомый вал 13, объединенный конструктивно с турбинным колесом 8 и состоящий из двух валов, соединенных через шлицевое соединение между наружным подвижным валом 12 с опорным подшипником 10 торцевой поверхности 9 вращающегося или не вращающегося резервуара, подвижными в осевом направлении вдоль оси неподвижного в осевом направлении внутреннего вала 11, опорный подшипник 1, которого расположен на ведущем валу, общая конструкция которых позволяет плавно, синхронно с изменением заполнения рабочего объема вращающегося или не вращающегося резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой, изменять с помощью привода 14 также и рабочий зазор между лопатками насосного 4 и турбинного 8 колес в круге циркуляции рабочей полости 15 вращающегося или не вращающегося резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой и осуществлять плавное включение и отключение блокировки передаваемого вращательного момента через контактную поверхность 5 на насосном колесе и контактную поверхность 7 на турбинном колесе блокирующей фрикционной муфты регулируемой гидромуфты с блокировкой, а при регулировании, приводом 18 упругого сильфона 6 в другую сторону, изменять только заполнение рабочего изменяемого объема резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой.
Работа описанной регулируемой гидромуфты с блокировкой по схемам фиг. 1 (отключенное положение) и фиг. 2 (включенное положение) осуществляется следующим образом.
В исходном положении, при выключенном двигателе, регулируемая гидромуфта с блокировкой находится во включенном положении по схеме на фиг. 2 в режиме блокировки передаваемого вращательного момента. Перед включением двигателя, регулируемая гидромуфта с блокировкой плавно переводится в отключенное положение передачи передаваемого вращательного момента по схеме на фиг. 1 сначала с помощью привода 14, воздействующего на подвижную торцевую поверхность 9 вращающегося или не вращающегося резервуара, раздвигая регулируемый упругий сильфон 6 и тем самым выключая зацепление между контактной поверхностью 5 на насосном колесе и контактной поверхностью 7 на турбинном колесе блокирующей фрикционной муфты и увеличивая до максимального рабочий зазор между лопатками насосного 4 и турбинного 8 колес в круге циркуляции рабочей полости 15 с уменьшением уровня масла при увеличении объема вращающегося или не вращающегося резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой по схеме на фиг. 1 и затем с помощью привода 18, воздействующего на подвижную торцевую поверхность 3 вращающегося или не вращающегося резервуара, раздвигая регулируемый упругий сильфон 6 в другую сторону, изменяя только заполнение рабочего изменяемого объема резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой, и тем самым, в конечном положении выключения регулируемой гидромуфты с блокировкой, полностью выключена передача передаваемого вращательного момента. После включения двигателя и разгона насосного колеса на холостом ходу, регулируемая гидромуфта с блокировкой плавно включается в режим передачи вращательного момента, по схеме на фиг. 1, сначала с помощью привода 18, воздействующего на подвижную торцевую поверхность 3 вращающегося или не вращающегося резервуара, сдвигая регулируемый упругий сильфон 6 в сторону сжатия, изменяя только заполнение рабочего изменяемого объема резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой, а далее с помощью привода 14, воздействующего на подвижную торцевую поверхность 9 вращающегося или не вращающегося резервуара и сжимая упругий сильфон 6, уменьшая до номинального рабочий зазор между лопатками насосного 4 и турбинного 8 колес в круге циркуляции рабочей полости 15 с постепенным полным заполнением маслом уменьшающегося рабочего объема вращающегося или не вращающегося резервуара. От уменьшения до номинального рабочего зазора между лопатками насосного 4 и турбинного 8 колес в круге циркуляции рабочей полости 15 при изменении до максимальной степени заполнения рабочей полости 15 зависит частота вращения выходного вала, и таким образом производится регулирование работы регулируемой гидромуфты с блокировкой с последующей блокировкой передаваемого вращательного момента через включение контактной поверхности 5 на насосном колесе и контактной поверхности 7 на турбинном колесе блокирующей фрикционной муфты.
Таким образом, использование комплексного регулирования изменением рабочего зазора между лопатками насосного и турбинного колес в круге циркуляции рабочей полости и изменением от минимальной до максимальной степени заполнения рабочей полости регулируемой гидромуфты с блокировкой, позволяет эффективно и плавно регулировать передаваемый вращательный момент в диапазоне от 0 до 100% при изменении угловой скорости вращения ведущего вала в диапазоне от нуля до номинальной с возможностью при необходимости гарантированного полного выключения передачи вращательного момента.
Благодаря вышеперечисленному в группе изобретений достигается технический результат, заключающийся в создании устройства регулируемой гидромуфты с блокировкой, позволяющей эффективно и плавно регулировать передаваемый вращательный момент в диапазоне от 0 до 100% при изменении угловой скорости вращения ведущего вала в диапазоне от нуля до номинальной с возможностью при необходимости гарантированного полного выключения передачи вращательного момента.
Список литературы
1. Б.А. Гавриленко, И.Ф. Семичастнов. Гидродинамические муфты и трансформаторы. М.: Машиностроение, 1969 г.
2. Маурицио Вольф. Гидродинамические муфты и трансформаторы. Конструкция и расчет. М.: Машиностроение, 1967 г.
3. Ряховский О.А., Иванов С.С. Справочник по муфтам. - Л.: Политехника, 1991. - 384 с.
4. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин: учебник для втузов. - 12-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2008. - 408 с.
1. Регулируемая гидромуфта с блокировкой, характеризующаяся тем, что включает в себя устройство регулирования заполнения регулируемой гидромуфты с блокировкой путем использования, раздвижной в осевом направлении вдоль осей обеих турбинного и насосного валов, внутренней регулируемой по объему периферии рабочей полости вращающегося резервуара, торцевые поверхности которого соединены между собой упругим сильфоном, выполненным в виде регулируемого по длине кольцевого гофра, позволяющим при регулировании сильфона, в одну сторону, синхронно с изменением заполнения рабочего изменяемого объема резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой, изменять также рабочий зазор между лопатками насосного и турбинного колес в круге циркуляции рабочей полости регулируемой гидромуфты с блокировкой и зазор между контактными поверхностями блокирующей фрикционной муфты, а при регулировании сильфона в другую сторону изменять только заполнение рабочего изменяемого объема резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой.
2. Регулируемая гидромуфта с блокировкой, характеризующаяся тем, что включает в себя устройство регулирования заполнения регулируемой гидромуфты с блокировкой путем использования, раздвижной в осевом направлении вдоль осей обеих турбинного и насосного валов, внутренней регулируемой по объему периферии рабочей полости не вращающегося резервуара, торцевые поверхности которого соединены между собой упругим сильфоном, выполненным в виде регулируемого по длине кольцевого гофра, позволяющим при регулировании сильфона в одну сторону, синхронно с изменением заполнения рабочего изменяемого объема резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой, изменять также рабочий зазор между лопатками насосного и турбинного колес в круге циркуляции рабочей полости регулируемой гидромуфты с блокировкой и зазор между контактными поверхностями блокирующей фрикционной муфты, а при регулировании сильфона в другую сторону изменять только заполнение рабочего изменяемого объема резервуара регулируемой гидромуфты с блокировкой.
