Гидродинамический тормоз

 

О П И С А Н И Е 872858

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск их

Сециалистичвскик

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву—

1 (22) Заявлено 23.04 79 (21) 2758231/25 — 27 с присоединением заявки М(5l ) M. Кл.

F 16 0 57/04

9кударствекы6 комнтвт

СССР ае авлаи нзобретенкй и вткрыткй (28) Приоритет—

Опубликовано 15.10.81, Бюллетень № 38 (53) УД К62-592 (088.8) Дата опубликования описания 15.10.81

И. И. Лобачев, А. Н. Кузнецов, М. Г. Романенко, Е. А. Яковлев и Н. Н. Григорьева (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ТОРМОЗ

1 1зобретение относится к транспортным сред ствам,. а именно к устройствам, предназначенным для торможения транспортных машин и повозок, преимущественно железнодорожных вагонов и автомобильных прицепов.

Известен гидродинамический тормоз, содер. жащий гидромуфту с неподвижно закрепленным в корпусе турбинным колесом и вращающимся насосным колесом с валом, воздушньй шибср, а также систему охлаждения в виде холодильника и вентилятора, ось которого связана с приводом (1).

Недостатком данного гидродинамического, тормоза является большой габарит, что является следствием использования в нем тормозной гидромуфты с выдвижным радиальным внешним шибером, исполнения холодильника в индивидуальном корпусе и подсоединения его к корпусу тормозной гидромуфты посредством, навесной рамы, размещения вентилятора между холодильником и тормозной гидромуфтой, использования гидромеханического редуктора в приводе вентилятора и наличия воздухоотводных каналов между холодильником и тормозной гидромуфтой.

Цель изобретения —, создание гидродинамического тормоза упрощенной конструкции с улучшенными габарито-весовыми характеристиками.

Поставленная цель достигается тем, что в гидротормозе, содержащем гидромуфту с неподвижно закрепленным в корпусе турбинным колесом и вращающимся насосным колесом с валом, воздушный шибер, а также систему охлаждения в виде холодильника и вентилятора, ось которого связана с приводом, наружная боковая поверхность корпуса гидромуфты образована холодильником, насосное и турбинное колеса установлены в упомянутом корпусе соосно и, кроме того, концентрично холодильнику, а ось вентилятора закреплена в корпусе и расположена соосно валу насосного колеса.

Привод вентилятора в гидродинамическом тормозе выполнен в виде лопаточного колеса, вакрепленного на оси вентилятора, помещенпо)о в корпусе гидромуфты между воздушным

872858 а шибером и холодильником концентрично засосному колесу.

На чертеже изображена кинематическая схема гидродинамического тормоза.

Гидротормоз содержит тормозную гидромуфту 1, холодильник 2, вентилятор 3, резервуар для рабочей жидкости 4. Тормозная гидромуфта 1 состоит из корпуса, образованного дис-, ком 5, холодильником 2 и крышкой 6, вала

7, насосного колеса 8, неподвижно установленных в корпусе турбинного колеса 9 и тора

О, воздушного шибера 11 осевого типа, атмог.ферного клапана 12 и лопаточного колеса 13, установленного на оси !4, Лопаточное колесо

13 расположено в круге циркуляции тормозной гидромуфты между насосным колесом 8 и турбинным колесом 9 и отделено воздушным шибером 11. Привод шибера 11 осуществляется тремя сервоцилиндрами, равномерно расположенными по окружности. Каждый сервоцилиндр содержит цилиндр 15, который неподвижно установлен на диске S, поршень

16, рычаг 17 для соединения шибера 11 с (поршнем 16 и пружину 18. Полость цилиндра

15 с каналом 19 сообщена с входным. каналом 20 гидромуфты ). Внутренняя полость тора 10 каналом 21 сообщена с кругом циркуляции гидромуфты 1, а через трубопровод

22 и атмосферный клапан 12 сообщена с атмосферой полостью 23.

Вал 7 кинематически связан с опорными колесами транспортной машины (не показаны) и служит для привода насосного колеса 8, а ось 14 предназначена для привода вентилято ра 3.

Холодильник 2 выполнен в форме цилиндрического кольца с внутренней перегородкой

24, разделяющей холодильник на две секции

25 и 26. Холодильник размещен относительно оси вала 7 на радиусе, превышающем радиус турбинного колеса 9 и лопаточного 13. Перегородка холодильника 24 одновременно делит свободный объем корпуса гидромуфты 1, размещенный между колесами 9 и 13 и холодильником 2, на две полости 27 и 28. Полость 27 посредством канала 20 сообщена со входом насосного колеса 8, а полость 28 кольцевым каналом 29 сообщена с выходом лопаточного колеса 13. Холодильник 2, кроме того, имеет на внешнем радиусе кольцевую полость 30.

Холодильник представляет собой воздушно-! жидкостной теплообменник, в котором нагретая жидкость, поступающая из гидромуфты 1, охлаждается воздухом, прокачиваемым через холодильник вентилятором 3. Охлаждаемые элементы секций холодильника, по которым циркулирует нагретая жидкость, расположены перпендикулярно оси вала 7.

Вентилятор 3 установлен на оси 14 лопаточного колеса 13 и приводится им во вращение. Вентилятор 3 прокачивает атмосферный воздух через холодильник 2, воздушныи поток протекает в холодильнике параллельно оси 14. На входе вентилятора 3 установлена защитная сетка 31 ° Со стороны холодильни5 ака 2, противоположнои вентилятору 3, устновлен кожух 32 для поворота выходящего из холодильника воздушного потока в направлении, безопасном по условиям эксплуатации.

10 Резервуар 4 служит емкостью для рабочей жидкости гидротормоза, он установлен в нижней части гидротормоза и жестко соединен с холодильником 2. Объем резервуара на

85 — 90% заполнен рабочей жидкостью 33. Рабочей жидкостью гидротормоза служит анти15 фриз, не замерзающии при низких температурах атмосферного воздуха. Оставшийся верхний объем 34 резервуара заполнен воздухом.

Нижняя часть резервуара 4 постоянно сообщена трубопроводом 35 с полостью 28 гидромуфты 1.

На конце трубопровода 35, находящегося в резервуаре 4, установлен фильтр 36. Пр трубопроводу 35 осуществляется наполнение и опорожнение гидромуфты 1. Верхний объем 34 резервуара сообщается посредством трубопровода 37 и тормозного крана (не показан) с атмосферой при неработающем гидротормозе и с источником (не показан) воздушного давления при включенном гидротормозе. Кожух 32 закрыт защитной сеткой 38.

Управление гицротормозом, т.е. включение тормоза, изменение величины тормозной силы и выключение тормоза, осуществляется путем регулирования воздушного давления в объеме

34, осуществляемого машинистом с помощью

35 тормозного крана.

Работа гидротормоза на различных режимах происходит следующим образом. . Включение тормоза. При движении транспорт.ного средства вал 7 и насосное колесо 8 вра40 щаются с угловой скоростью, пропорциональной угловой скорости вращения опорных колес транспортного средства. Включение тормоза осуществляется машинистом путем установки тормозного крана из нулевого положения.в

45 рабочее положение, соответствующее первой тормозной позиции. При этом тормозной кран разобщает трубопровод 37 от атмосферы и сооб(даст его с источником воздушного давления, из которого сжатый воздух поступает

50 E(o трубопроводу 37 в верхний объем резервуара 34 и создает давление на поверхность рабочей жидкости 33. Действием сжатого воздуха рабочая жидкость вытесняется из резервуара

4 по трубопроводу 35 в .полость тормозной гидромуфты 28, а затем по кольцевому каналу

29, межлопаточным каналом турбинного колеса 9 и параллсльпо через сскци(о 26, полость

30, секцию 25, полость 27 и канал 20 поступает на вход врашаюшсгося насосного колсса 8.

872858

Одновременно жидкость из полости 28 поступает в цилиндр 15 и перемещает поршень 16 и связанный с ним шибер 11 в крайнее левое положение. При этом шибер выдвигается из крута циркуляции и устанавливается на торе 10.

После освобождения крута циркуляции жидкость из насосного колеса 8 поступает в лопаточное колесо 13, затем в неподвижное турбинное колесо 9 и далее на вход в насосное колесо 8. Под действием потока жидкости, 10 выходящего из насосного колеса 8, лопаточкое колесо 13 получает вращение и приводит в движение вентилятор 3. Поток, выходящий из лопаточного колеса 13, поступает в неподвижное турбинное колесо 9, где и получает основное торможение. Суммарный момент, воспринимаемый от торможения циркулирующего потока колесами 9 и 13, равен моменту, развиваемому насосным колесом 8. На долю лопаточного колеса 13 приходится примерно 10% величины общего тормозного момента, а оставшиеся 90% тормозного момента воспринимаются неподвижным турбинным колесом 9. В— процессе наполнения тормозной гидромуфты по мере увеличения степени заполнения каналов рабочих колес увеличивается толщина потока, вращающегося в круге циркуляции, и пропорционально увеличению толщины потока возрастает давление во внешнем слое циркулирующего потока. В момент, когда давление жидкости в кольцевом канале 29 крута циркуляции становится равным давлению жидкости в полости

28, процесс заполнения гидромуфты 1 заканчива.ется. При этом устанавливается равенство давлений в полостях 23 и 34 и подача жидкости из резервуара 4 в тормозную гидромуфту 1 З5 по трубопроводу 35 прекращается.

В процессе заполнения тормозной гидромуфты воздух, содержащий в ее корпусе в холодильнике 2, вытесняется в атмосферу по трубопроводу 22 и атмосферный клапан 12. Степень 4о заполнения круга циркуляции гидромуфты 1 определяется скоростью движения транспортной машины и величиной задаваемой тормозной позиции. В режимах частичного заполнения круга циркуляции внутренняя полость тора 10 по- 45 стоянно сообщена через клапан 12 с атмосферой, а в режимах полного заполнения в процессе заполнения после выхода из корпуса воздуха атмосферный клапан действием рабочей жидкости закрывается. 50

При работе гидромуфты 1 циркуляцию жидкости через холодильник 2 осуществляет насосное колесо 8 по следующему контуру: колесо 8, лопаточное колесо 13, кольцевая щель

29, камера 28, секция холодильника 26, коль-цевая полость 30, секция 25, полость 27, канал

20, вход насосного колеса 8.

Регулирование тормозного усилия. Регулирование осуществляется изменеш ем степени наполнения крута циркуляции в случаях изменения скорости движения транспортной машины и величины тормозной позиции.

При всяком изменении в процессе торможения скорости движения транспортной машины происходит изменение давления рабочей жидкости на выходе насосного колеса 8 и в круге циркуляции, в частности в кольцевой щели 29.

При снижении скорости движения транспортной машины давление в круге циркуляции снижается, а при возрастании скорости — увеличивается. Изменение давления в кольцевой щели 29 вызывает изменение давления в полости 28 и появление перепада давления между полостями 28 и 34, под действием которого рабочая жидкость поступает при снижении скорости транспортной машины из резервуара 4 в тормозную гидромуфту, а при увеличении ско- . рости (этот случай возможен при торможении на уклоне) жидкость из круга циркуляции частично вытекает в резервуар 4. Увеличение либо снижение степени заполнения крута цирку,ляции продолжается до момента выравнивания давления в полостях 28 и 34.

Изменение тормозного момента на валу 7 при постоянной скорости движения транспортной машины осуществляется также изменением степени наполнения круга циркуляции посредством изменения тормозной позиции, т,е. путем перестановки машинистом рукоятки управления тормозного крана из одного рабочего положения в новое положение. При изменении тормозной позиции изменяется давление воздуха в полости 34, в результате чего возникает перепад давления между резервуаром 4 и по- лостью тормозной гидромуфты 28. При увеличении тормозной позиции давление воздуха в полости 34 увеличивается, а при снижении по зиции — уменьшается. Создание перепада давления между резервуаром 4 и полостью 28 вызывает изменение степени наполнения крута циркуляции и тормозного момента на валу 7.

Изменение степени наполнения гидромуфты 1 вызывает изменение давления в круге циркуляции и кольцевой щели 29. При достижении давления в круге циркуляции, равного задаваемому машинистом давлению в полости 34,,процессы изменения степени наполнения круга циркуляции и тормозного момента на валу

7 заканчиваются.

Выключение гидротормоза. Выключение осуществляется переводом тормозного крана в нулевое положение, при этом полость 34 через трубопровод 37 сообщается с атмосферой, рабочая жидкость по трубопроводу 35 сливается полностью из гидромуфты 1 и частично из холодильника 2 в резервуар 4. В процессе слива рабочей жидкости в результате уменьшения

1 давления в полости 28 поршень 16 действием

7 пружины 18 перемещается в цилиндре 15 в крайнее правое положение, при этом шибер 11 сдвигается с поверхности тора 10 в круг циркуляции, После перекрытия шибером 11 круга циркуляции вращение лопаточного колеса 13 и связанного с ннм вентилятора 3 прекращается.

Окончание слива жидкости из гидромуфты 1 соответствует началу работы гидротормоза нв холостом ходу.

Работа на холостом ходу. В режимах холостого хода ги,цромуфта 1 заполнена воздухом и сообщена через атмосферный клапан )2 с атмосферой, шибер 11 закрыт, т.е расположен в круге циркуляции, насосное колесо 8 вращается с угловой скоростью, пропорциональной скорости вращения опорных колес транспортной машины, лопаточное колесо 13 и вентилятор 3 неподвижны. При закрытом шибере 11 движение воздуха по кругу циркушщии отсутствует, благодаря чему вентиляционные потери незначительны и неопасны по условиям нагрева тормоза без принудительного охлаждения его в режимах холостого хода, в частности максимальные вентиляционные потери предлагаемого гидротормоза, рассчитанного на длительную мощность 500 л.с. при частоте вращения насоса 3000 об/мин, не превышают 1 л.с. е

872858 8 в 3 — 6 раз в зависимости от условий эксплуатации. зо

Использование гидродинамического тормоза иа транспортных машинах и повозках повышает срок службы их фрикционных тормозов

Формула изобретения

1. Гидродинамический тормоз, содержащий гидромуфту с неподвижно закрепленным в корпусе турбинным колесом и вращающимся колесом с валом, воздушный шибер, а также систему охлаждения в виде холодйльника и вентилятора, ось которого связана с приводом, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, снижения веса и уменьшения габаритов, наружная боковая поверхность корпуса гидрбмуфты образована холодильником, насосное и турбинное. колеса установлены в упомянутом корпусе соосно и, кроме того, концентрично холодильнику, а ось вентилятора закреплена в корпусе и расположена соосно валу насосного колеса.

2. Тормоз по п. 1, о т л и ч à у щ и йс я тем, что привод вентилятора выполнен в виде лопаточного колеса, закрепленного на оси вентилятора и помещенного в корпусе гидромуфты между воздушным шибером и холодильником. концентрично насосному колесу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ И )б25738, кл Р 16 0 57 04, 1969.

872858

Составитель Е, Ахматова

Техред М. Рейвес

Редактор М. Хома

Корректор А. Ференц

Заказ 8991/56

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 1009 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5