ГИДРОСТАТИЧЕСКАЯ МУФТА Российский патент 2002 года по МПК F16D25/06 F16D25/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к предохранительным упругодемпфирующим муфтам для передачи вращения, и может быть использовано в приводах тяжелонагруженного технологического оборудования.

Известны гидростатические муфты (авт. св. СССР 706602, F 16 D 3/52, 1979 г., авт. св. СССР 325432, F 16 D 1/00, 1970 г.), содержащие ведущую и ведомую полумуфты, которые взаимодействуют между собой через размещенные между ними упругие элементы в виде сильфонов или гидроцилиндров, заполненных рабочей средой под давлением и соединенных трубопроводами.

Недостатком таких муфт является их высокая жесткость из-за отсутствия демпфирующих устройств, малый угол относительного закручивания полумуфт, а также низкая надежность из-за отсутствия предохранительных элементов.

За прототип выбрана муфта по авт. св. СССР 994828, F 16 D 3/52, 1983 г., содержащая две полумуфты с выступами на обращенных друг к другу поверхностях, расположенных между ними двух групп гидроцилиндров с ползунами и демпферами, причем выступы полумуфт расположены концентрично, а полости гидроцилиндров соединены между собой через сдвоенный предохранительный клапан и через запорные вентили со сливом. Благодаря наличию демпферов и возможности выключения муфты по заданному моменту на муфте эта муфта имеет более высокую надежность и демпфирующую способность.

К основному недостатку прототипа можно отнести сложность и трудоемкость восстановления муфты после выключения (срабатывания).

Целью изобретения является обеспечение автоматического восстановления муфты после выключения и повышение ее функциональных качеств.

Указанная цель достигается тем, что в гидростатическую муфту, содержащую две полумуфты, кинематически связанные посредством гидроцилиндра, который гидравлически соединен с демпфером, согласно изобретению введено передаточное устройство между полумуфтами и гидроцилиндром, гидроаккумулятор и управляемый гидрораспределитель с системой управления по моменту на муфте, причем входы и выходы гидрораспределителя выполнены с возможностью попеременной связи гидроцилиндра с демпфером и гидроаккумулятором.

Введение в муфту гидроаккумулятора позволяет исключить потери рабочей жидкости при выключении муфты, как в прототипе, и добиться автоматического восстановления муфты после выключения (срабатывания). При выключении муфты рабочая жидкость перетекает из поршневой полости гидроцилиндра в гидроаккумулятор, а после остановки полумуфт возвращается обратно, тем самым обеспечивая автоматическое (или по команде оператора) восстановление муфты после срабатывания. Кроме того, из гидроаккумулятора осуществляется компенсация возможных утечек рабочей жидкости через уплотнения в момент отсутствия нагрузки на муфте (например, при холостом ходе, реверсе или остановке привода оборудования).

Введение управляемого гидрораспределителя с системой управления по моменту на муфте позволяет по сравнению с прототипом исключить ударные нагрузки на элементы конструкции муфты после ее выключения и до полной остановки полумуфт. Если момент на муфте превысит критическое значение, то управляемый гидрораспределитель отсекает демпфер от цилиндра и соединяет полости гидроцилиндра и гидроаккумулятора. Рабочая жидкость при этом находится под максимальным давлением и перетекает из гидроцилиндра в гидроаккумулятор. Полумуфты полностью кинематически разъединяются, то есть муфта выключается. После остановки полумуфт рабочая жидкость автоматически (или по команде оператора) возвращается обратно в гидроцилиндр, и управляемый гидрораспределитель разъединяет гидроцилиндр с гидроаккумулятором и соединяет его с демпфером. Муфта готова к работе.

Введение передаточного устройства между полумуфтами и гидроцилиндром позволяет получить требуемое передаточное отношение при передаче усилия с одной полумуфты на другую через гидроцилиндр, в том числе и переменное передаточное отношение, зависящее от угла относительного поворота полумуфт. Кроме того, это дает возможность получить больший угол относительного поворота полумуфт по сравнению с прототипом, что позволит более эффективно демпфировать значительные кратковременные пиковые нагрузки. Кроме того, введение передаточного устройства позволяет осуществить передачу момента с одной полумуфты на другую даже при использовании одного гидроцилиндра вместо четырех (как в прототипе), что упростит конструкцию муфты, снизит ее вес, стоимость и габаритные размеры. При помощи передаточного устройства проще осуществить надежное кинематическое размыкание полумуфт при перегрузке привода и переключении управляемого гидрораспределителя. При этом происходит максимальное сжатие гидроцилиндра и кинематическая связь между элементами передаточного устройства (а также между полумуфтами) разрывается.

Только введение такого сочетания элементов: передаточное устройство, гидроаккумулятор и управляемый гидрораспределитель с системой управления по моменту на муфте в конструкцию муфты позволяет исключить недостаток прототипа, значительно расширить функциональные возможности муфты, а различные варианты исполнения передаточных устройств позволяют учесть особенности размещения и работы муфты в тяжелонагруженном технологическом оборудовании различных типов (в частности, в металлургическом оборудовании).

Кроме того, гидроаккумулятор, наряду с выполнением своих обычных в гидростатических системах функций - компенсации утечек рабочей жидкости, выполняет новую функцию - емкости для слива рабочей жидкости из гидроцилиндра при максимальном давлении и отключении муфты с целью ее последующего возврата в гидроцилиндр при самовосстановлении муфты.

Управляемый гидрораспределитель, в зависимости от компоновки в конструкции муфты и выбора системы управления им, может быть выполнен в виде двухпозиционного золотникового гидрораспределителя или двухпозиционного кранового гидрораспределителя.

Система управления гидрораспределителем по моменту на муфте может быть механической, в виде кинематической связи подвижного элемента управляемого гидрораспределителя с элементами муфты, совершающими относительное движение в процессе работы муфты (например, со штоком гидроцилиндра или со звеньями механизма передаточного устройства, или с полумуфтами).

Такое техническое решение позволяет довольно просто регулировать момент срабатывания муфты, так как относительное движение и положение элементов муфты и полумуфт полностью определяются передаваемым моментом, а также позволяет привести систему в исходное состояние после заполнения поршневой полости гидроцилиндра рабочей жидкостью из гидроаккумулятора и демпфера.

Выбор варианта исполнения системы управления гидрораспределителем определяется компоновкой муфты.

Еще больше можно упростить систему управления по моменту на муфте, если обеспечить возврат подвижного элемента управляемого гидрораспределителя в исходное положение за счет упругого элемента (пружина, рессора, сильфон). Для обеспечения возможности регулирования момента возврата подвижного элемента гидрораспределителя в исходное положение целесообразно ввести устройство регулирования усилия предварительной затяжки упругого элемента.

Во всех этих вариантах обеспечивается начало процесса самовосстановления муфты непосредственно после ее срабатывания. Но это не всегда целесообразно, так как часто выявляется необходимость проведения определенного объема ремонтных или наладочных работ на технологическом оборудовании после срабатывания муфты.

Ручное или автоматическое управление началом процесса самовосстановления муфты обеспечивает вариант, когда механическая система возврата подвижного элемента управляемого гидрораспределителя в исходное положение снабжена фиксатором, установленным с возможностью фиксации подвижного элемента управляемого гидрораспределителя при срабатывании гидрораспределителя и введено устройство ручного или автоматического отключения фиксатора по относительному положению элементов муфты (или по току электродвигателя, или по сигналу от центробежного датчика или тахометра).

Система управления по моменту на муфте согласно изобретению может быть выполнена гидравлической и включать в себя управляющий клапан, причем гидравлическая полость управления рабочим ходом подвижного элемента гидрораспределителя соединена с гидроцилиндром через управляющий клапан.

Такое техническое решение позволяет довольно просто регулировать момент срабатывания муфты регулировкой управляющего клапана, а также помогает привести систему в исходное состояние после наполнения гидроцилиндра рабочей жидкостью из гидроаккумулятора и демпфера.

В частности, управляющий клапан может быть выполнен в виде регулируемого предохранительного клапана, с возможностью срабатывания при заданном давлении в гидроцилиндре, причем сливная линия предохранительного клапана связана с гидравлической полостью управления рабочим ходом подвижного элемента управляемого гидрораспределителя.

Такое техническое решение упрощает регулировку момента срабатывания муфты соответствующей настройкой управляющего клапана, которая зависит от давления в гидроцилиндре, которое, в свою очередь, пропорционально относительному повороту полумуфт.

Управляющий клапан может быть также выполнен в виде кранового или золотникового гидрораспределителя, корпус которого связан с одной полумуфтой, а подвижная часть кинематически связана с элементами муфты, совершающими относительное движение в процессе работы муфты с возможностью срабатывания при заданных положениях элементов (шток гидроцилиндра, звенья механизма передаточного устройства, две полумуфты).

Такое техническое решение позволяет при разработке конструкции муфты выбрать тот вариант исполнения системы управления муфтой, который наиболее просто вписывается в ее конструкцию.

Кроме того, согласно изобретению в магистрали, связывающей управляющую полость предохранительного клапана с гидроцилиндром, может быть введен управляемый дроссель.

Дроссель обеспечивает временную задержку срабатывания предохранительного клапана, что позволяет муфте демпфировать пиковые кратковременные нагрузки на приводе за счет проворачивания полумуфт и уменьшить число неоправданных отключений муфты.

Кроме того, согласно изобретению параллельно управляющему клапану может быть установлен обратный клапан с возможностью перетекания рабочей жидкости из гидравлической полости управления гидрораспределителя в гидроцилиндр.

Такое техническое решение позволяет после срабатывания муфты и уменьшения давления в гидроцилиндре до минимума сбросить давление в гидравлической полости управления рабочим ходом золотника гидрораспределителя и подготовить золотник гидрораспределителя к возвращению в исходное положение без потерь рабочей жидкости.

Кроме того, согласно изобретению введен дроссель в магистрали, связывающей демпфер с гидроцилиндром, причем дроссель может быть управляемым.

Этот дроссель обеспечивает временную задержку перетекания рабочей жидкости из цилиндра в демпфер, но главная его задача - рассеивать часть энергии пиковых нагрузок на привод, что позволяет более эффективно демпфировать пиковые кратковременные нагрузки и обеспечить более быстрое затухание колебательных процессов в муфте.

Кроме того, согласно изобретению перепад давления на дросселе в магистрали, связывающей управляющую полость предохранительного клапана с гидроцилиндром, выше, чем на дросселе в магистрали, связывающей демпфер с гидроцилиндром.

Такое техническое решение определяется разными задачами работы дросселей. На дросселе предохранительного клапана очень малый расход рабочей жидкости и его основная задача создать временную задержку от момента резкого возрастания нагрузки со стороны технологической машины до момента срабатывания гидрораспределителя и муфты. Это позволяет за счет дросселя демпфера, через который проходит большой расход рабочей жидкости, рассеивать энергию пиковых нагрузок и демпфировать колебания. Все это вместе позволяет повысить точность срабатывания муфты, а при кратковременной пиковой нагрузке защитить привод от перегрузки и предотвратить "ложное", неоправданное срабатывание муфты.

Кроме того, согласно изобретению параллельно дросселю может быть установлен обратный клапан с возможностью перетекания рабочей жидкости из демпфера в гидроцилиндр.

Такое техническое решение позволяет уменьшить время возврата полумуфт в равновесное рабочее состояние после снижения импульсной кратковременной пиковой нагрузки до номинальной. Это особенно важно в тех случаях, когда пиковые нагрузки могут следовать небольшой серией. Тогда замедление возврата полумуфт в рабочее положение может привести к наложению относительных поворотов полумуфт (за счет временной задержки), что также может привести к "ложному" срабатыванию муфты. Введение обратного клапана параллельно дросселю такие моменты исключает.

Кроме того, согласно изобретению демпфер в простейшем случае может быть выполнен в виде гидрогазового аккумулятора, но для снижения габаритных размеров муфты упругий элемент демпфера может быть выполнен из материала с высоким модулем объемной упругости, например эластомера.

Кроме того, согласно изобретению гидравлическая связь гидроцилиндра и гидроаккумулятора через управляемый гидрораспределитель осуществлена посредством двух линий с обратными клапанами в каждой, причем в рабочем положении муфты обратный клапан в первой линии установлен с возможностью перетекания рабочей жидкости из гидроаккумулятора в гидроцилиндр, а при отключении муфты обратный клапан второй линии установлен с возможностью перетекания рабочей жидкости из гидроцилиндра в гидроаккумулятор.

Такое техническое решение позволяет наиболее просто реализовать подпитку гидроцилиндра рабочей жидкостью из гидроаккумулятора для компенсации возможных утечек автоматически в процессе работы муфты. Во всех случаях, когда отсутствуют нагрузки на муфте (например, при остановке, холостом ходе или реверсе механизма), рабочая жидкость через обратный клапан перетекает из гидроаккумулятора в гидроцилиндр, тем самым компенсируя утечки в гидросистеме.

Передаточное устройство муфты может быть выполнено согласно изобретению в виде рычажного механизма, в частности в виде двух рычагов, установленных на одной полумуфте диаметрально противоположно друг другу с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси муфты, и с возможностью взаимодействия с выступами, расположенными на другой полумуфте, причем на одном из рычагов шарнирно закреплен шток, а на другом - корпус гидроцилиндра.

Такое техническое решение позволяет несколько упростить конструкцию муфты и получить большое разнообразие передаточных отношений при передаче усилия с полумуфт на гидроцилиндр, выбрав подходящую для этого схему рычажного механизма и подобрав необходимое соотношение плеч рычагов.

Кроме того, передаточное устройство муфты может быть выполнено согласно изобретению в виде кулачкового механизма, причем кулачок может быть выполнен плоским дисковым с внутренним профилем и установлен на одной полумуфте с возможностью взаимодействия со штоком гидроцилиндра, установленного на другой полумуфте.

Такое техническое решение позволяет получить практически любой закон движения штока гидроцилиндра в зависимости от угла относительного поворота полумуфт, а также позволяет уменьшить осевой габаритный размер муфты.

Кроме того, передаточное устройство муфты может быть выполнено согласно изобретению в виде кулачково-рычажного механизма, причем кулачок может быть выполнен плоским дисковым с внутренним профилем и установлен на одной полумуфте с возможностью взаимодействия с гидроцилиндром, установленным на другой полумуфте на двух коромыслах, причем на одном коромысле шарнирно закреплен шток, а на другом - корпус гидроцилиндра.

Кроме того, кулачок передаточного устройства согласно изобретению может быть выполнен пространственным, в частности цилиндрическим пазовым или торцовым, и установлен вместе с гидроцилиндром в полости одной полумуфты с возможностью осевого смещения и взаимодействия торцовой непрофилированной поверхности кулачка со штоком гидроцилиндра, а профиль кулачка связан с выступами на внутренней поверхности той же полумуфты, причем другая полумуфта связана с кулачком с возможностью осевого смещения.

Такое техническое решение позволяет существенно (в несколько раз) сократить радиальные габаритные размеры муфты, а также увеличить угол относительного проворота полумуфт.

Передаточное устройство муфты согласно изобретению может быть выполнено в виде планетарной ступени, причем коронное (или центральное) колесо планетарной ступени установлено на одной полумуфте, а два сателлита связаны с водилом, которое закреплено на другой полумуфте, причем на сателлитах шарнирно и эксцентрично закреплены корпус и шток гидроцилиндра.

Такое техническое решение позволяет упростить настройку муфты на существенно различную нагрузку, подбирая сателлиты и колесо с определенным числом зубьев. При этом существенно уменьшаются осевые размеры муфты, но несколько возрастают радиальные размеры.

На фиг. 1 изображена гидромеханическая принципиальная схема гидростатической муфты с двухпозиционным крановым управляемым гидрораспределителем; на фиг 2 - вариант гидромеханической схемы муфты с двухпозиционным золотниковым управляемым гидрораспределителем; на фиг.3 схематично показана конструкция муфты с передаточным устройством в виде двух рычагов в исходном положении; на фиг. 4 - разрез А-А фиг.3; на фиг.5 показано положение элементов муфты в рабочем положении на фиг.3; на фиг.6 показано положение элементов муфты на фиг. 3 в момент выключения; на фиг.7 - муфта с передаточным устройством в виде кулачкового механизма с плоским дисковым кулачком; на фиг.8 - муфта с передаточным устройством в виде кулачково-рычажного механизма в исходном положении; на фиг.9 - положение элементов муфты на фиг.3 в момент выключения; на фиг.10 схематично показана конструкция муфты с передаточным устройством в виде пространственного кулачкового механизма; на фиг.11 показан вариант конструкция муфты на фиг.10, когда кулачок совмещен со штоком гидроцилиндра; на фиг. 12 и 13 - варианты муфты с передаточным устройством в виде планетарной ступени.

Гидростатическая муфта содержит ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты (фиг.1), которые через передаточное устройство 3 кинематически связаны посредством гидроцилиндра 4. Поршневая полость гидроцилиндра 4 гидравлически связана попеременно с демпфером 5 и гидроаккумулятором 6 через управляемый гидрораспределитель 7, который может быть выполнен в виде двухпозиционного управляемого кранового гидрораспределителя. Система управления по моменту на муфте 8 обеспечивает механическую связь подвижного элемента гидрораспределителя 7 со штоком гидроцилиндра 4 или с ведущей полумуфтой 1 (не показано). Корпус гидрораспределителя 7 связан с ведомой полумуфтой 2. Подвижный элемент гидрораспределителя 7 может быть возвращен в исходное положение упругим элементом 9, а при срабатывании муфты он стопорится механизмом фиксации 10. Устройство отключения механизма фиксации 10 может быть выполнено на основе центробежного механизма 11, кинематически связанного с ведомой полумуфтой 2.

Муфта работает следующим образом.

В рабочем состоянии подвижный элемент гидрораспределителя 7 находится в положении, как показано на фиг. 1, что обеспечивает гидравлическую связь поршневой полости гидроцилиндра 4 с демпфером 5. При возрастании момента на муфте полумуфты 1 и 2 относительно проворачиваются и через передаточное устройство 3 воздействуют на корпус и шток гидроцилиндра 4. Давление в штоковой полости гидроцилиндра повышается и часть рабочей жидкости перетекает в демпфер 5 до тех пор, пока не установится равновесное состояние.

При кратковременном возрастании рабочей нагрузки выше допустимой возрастает момент на приводе, что приводит к дополнительному относительному движению полумуфт 1 и 2. Это в свою очередь приводит к смещению штока гидроцилиндра и возрастанию давления в гидросистеме. Часть жидкости при этом перетекает в демпфер 5, сжимая в нем рабочее тело. При этом из-за гидравлических сопротивлений в системе происходит рассеивание части энергии и затухание колебательного процесса.

Если момент на муфте превышает допустимый достаточно продолжительное время, то система управления по моменту на муфте 8 обеспечивает вращение подвижного элемента гидрораспределителя 7 в крайнее положение до срабатывания механизма фиксации 10. При этом демпфер 5 отсекается от гидросистемы и к ней подключается гидроаккумулятор 6, рабочее давление в котором в этот момент значительно ниже, чем в поршневой полости гидроцилиндра 4. Рабочая жидкость из гидроцилиндра перетекает в гидроаккумулятор 6, поршень со штоком гидроцилиндра 4 занимают крайне левое (на чертеже) положение, что обеспечивает размыкание полумуфт 1 и 2.

Так как момент на муфте полностью определяет относительное положение полумуфт 1 и 2, положение звеньев механизма передаточного устройства 3, а также положение поршня и штока в гидроцилиндре 4, то система управления по моменту на муфте 8 может механически управлять подвижным элементом гидрораспределителя 7 в зависимости от положения штока гидроцилиндра 4 (как это показано на фиг.1), либо от положения полумуфт (не показано), либо от положения звеньев механизма передаточного устройства (не показано). Выбор одного из этих вариантов определяется условиями компоновки муфты.

После отключения привода шток с поршнем гидроцилиндра 4 смещаются вправо под действием давления жидкости в гидроаккумуляторе 6, полумуфты 1 и 2 останавливаются и занимают исходное положение, устройство отключения механизма фиксации 10 освобождает подвижный элемент гидрораспределителя 7, и упругий элемент 9 возвращает его исходное положение. Демпфер 5 соединяется с поршневой полостью гидроцилиндра 4, шток гидроцилиндра 4 занимает исходное крайне правое (фиг. 1) положение, и муфта таким образом автоматически приходит в исходное состояние, то есть самовосстанавливается.

Вариант гидростатической муфты на фиг.2 отличается от вышеописанного тем, что используется двухпозиционный золотниковый управляемый гидрораспределитель 7. При этом гидравлическая полость управления рабочим ходом золотника гидрораспределителя 7 гидравлически связана с поршневой полостью гидроцилиндра 4 через систему управления по моменту на муфте 8, которая выполнена в виде регулируемого предохранительного клапана с возможностью срабатывания при заданном давлении в гидроцилиндре 4, которое в свою очередь определяется моментом на муфте. В магистрали, связывающей управляющую полость предохранительного клапана 8 с гидроцилиндром 4, установлен дроссель 11, а параллельно предохранительному клапану 8 установлен обратный клапан 12 с возможностью перетекания рабочей жидкости из полости управления золотником гидрораспределителя 7 в гидроцилиндр 4. В магистрали, связывающей демпфер 5 с гидрораспределителем 7, установлен дроссель 13 и параллельно ему установлен обратный клапан 14 с возможностью перетекания рабочей жидкости из демпфера 5 в гидроцилиндр 4. Магистраль, связывающая гидроаккумулятор 6 с гидроцилиндром 4, выполнена в виде двух линий с установленными в них обратными клапанами 15 и 16, причем обратный клапан 15 обеспечивает перетекание рабочей жидкости из гидроцилиндра 4 в гидроаккумулятор 6, а обратный клапан 16 обеспечивает перетекание рабочей жидкости из гидроаккумулятора 6 в гидроцилиндр 4.

Муфта работает следующим образом.

В рабочем состоянии подвижный элемент (золотник) гидрораспределителя 7 находится в нижнем положении, что обеспечивает гидравлическую связь поршневой полости гидроцилиндра 4 с демпфером 5. При возрастании момента на муфте давление в штоковой полости гидроцилиндра 4 повышается и часть рабочей жидкости перетекает через дроссель 13 в демпфер 5 до тех пор, пока не установится равновесное состояние. При снижении момента на муфте давление в штоковой полости гидроцилиндра 4 понижается и часть рабочей жидкости быстро перетекает через обратный клапан 14 в гидроцилиндр 4, минуя дроссель 13, пока не установится равновесное состояние. Если давление в гидроцилиндре 4 станет ниже, чем давление рабочей жидкости в гидроаккумуляторе 6 (например, из-за возможных утечек рабочей жидкости), то рабочая жидкости из гидроаккумулятора 6 через обратный клапан 16 пополнит гидросистему.

При кратковременном возрастании рабочей нагрузки выше допустимой возрастает давление в гидросистеме, но дроссель 11 создает определенную задержку времени срабатывания предохранительного клапана 8. Часть жидкости при этом перетекает в демпфер 5, сжимая в нем рабочее тело. При этом из-за гидравлических сопротивлений в системе и в дросселе 13 происходят рассеивание части энергии и затухание колебательного процесса.

Если момент на муфте превышает допустимый достаточно продолжительное время, то срабатывает предохранительный клапан 8, и высокое давление из гидроцилиндра 4 подается в полость под золотник и обеспечивает смещение вверх золотника гидрораспределителя 7. При этом сжимается упругий элемент 9 и срабатывает механизм фиксации золотника 10. Рабочая жидкость из гидроцилиндра 4 через обратный клапан 15 перетекает в гидроаккумулятор 6, поршень со штоком гидроцилиндра 4 занимают крайне левое (на чертеже) положение, что обеспечивает размыкание полумуфт 1 и 2.

После отключения привода шток с поршнем гидроцилиндра 4 остаются в крайне левом положении. Автоматически или вручную отключается механизм фиксации 10. При этом освобождается золотник гидрораспределителя 7 и упругий элемент 9 возвращает его в исходное положение, вытесняя рабочую жидкости через обратный клапан 12 в гидросистему. Демпфер 5 соединяется с поршневой полостью гидроцилиндра 4, шток гидроцилиндра 4 занимает исходное крайне правое (фиг. 2) положение и муфта приходит в исходное состояние, то есть самовосстанавливается. В крайне правом положении поршня и штока гидроцилиндра 4 давление в системе будет ниже давления в гидроаккумуляторе 6. При этом часть жидкости из гидроаккумулятора 6 через обратный клапан 16 перетекает в гидросистему до установления равновесного состояния (возврат рабочей жидкости в гидросистему и компенсация возможных утечек).

Гидростатическая муфта с передаточным устройством в виде двух рычагов содержит полумуфту 1 (фиг.3-6) с выступами 2 и полумуфту 3 с шарнирно установленными на ней двумя рычагами 4 и 5 с возможностью взаимодействия свободных концов рычагов с выступами 2 полумуфты 1. На рычагах 4 и 5 шарнирно закреплены соответственно корпус и шток гидроцилиндра 6. Поршневая полость гидроцилиндра б соединена с демпфером 7 и гидроаккумулятором 8 через управляемый гидрораспределитель 9 с системой управления по моменту на муфте, которая может быть выполнена механической, например, в виде кулачка 10, установленного на рычаге 5 с возможностью взаимодействия со штоком золотника гидрораспределителя 9 (связь поршневой полости гидроцилиндра с гидрораспределителем 9 на схеме не показана).

Муфта работает следующим образом.

В исходном положении поршень гидроцилиндра 6 находится в крайне верхнем положении (фиг. 3 и 4). Полумуфта 1 посредством выступов 2 воздействует на рычаги 4 и 5, которые поворачиваются, сжимая при этом гидроцилиндр 6 (фиг. 5). Давление в гидросистеме повышается, и упругий элемент демпфера 7 сжимается до установления равновесного состояния (работа гидросистемы описана выше). При превышении допустимого момента рычаг 5 с кулачком 10 отклонятся на соответствующий угол, кулачок воздействует через шток на золотник и управляемый гидрораспределитель 9 соединит поршневую полость гидроцилиндра 6 с гидроаккумулятором 7. Шток гидроцилиндра 6 полностью войдет в корпус гидроцилиндра, рычаги 4 и 5 повернутся до выхода из зацепления с выступами 2 полумуфты 1 (фиг.6). При этом полумуфта 1 получает возможность свободно вращаться относительно полумуфты 3, т. е. предохранительная муфта сработала (отключилась, разомкнулась). Порядок самовосстановления муфты описан выше, при описании работы гидросистемы (фиг.1 или 2).

Муфта с передаточным устройством в виде плоского дискового кулачка с внутренним профилем (фиг.7) содержит полумуфту 1, на которой закреплен кулачок, и полумуфту 2, в которой установлен гидроцилиндр 3. Ролик 4 шарнирно закреплен на штоке гидроцилиндра 3 и взаимодействует с профилем кулачка. В остальном конструкция и работа этой муфты аналогичны вышеописанной на фиг.3.

Муфта с передаточным устройством в виде кулачково-рычажного механизма (фиг.8, 9) содержит полумуфту 1, на которой закреплен плоский дисковый кулачок с внутренним профилем, и полумуфту 2, в которой установлен гидроцилиндр 3 на двух коромыслах 4. Ролики 5 и 6 шарнирно закреплены на штоке и корпусе гидроцилиндра 3 соответственно и взаимодействуют с профилем кулачка. В остальном конструкция и работа этой муфты аналогична вышеописанной (фиг.3).

Муфта с передаточным устройством в виде цилиндрического пазового кулачка содержит полумуфту 1 (фиг.10), выполненную в виде шлицевого вала, и полумуфту 2, в которой размещены цилиндрический пазовый кулачок 3, гидроцилиндр 4, демпфер 5 и гидрогазовый аккумулятор 6. Демпфер 5 выполнен в виде полости, частично заполненной материалом с высоким модулем объемной упругости, например одним из типов эластомеров. Кулачок 3 имеет по оси шлицевое отверстие и установлен с возможностью взаимодействия с выступами 7 на полумуфте 2, с шлицевым валом полумуфты 1 и торцовой поверхностью кулачка со штоком гидроцилиндра 4. Остальные элементы гидросистемы муфты на схеме не показаны.

Муфта работает следующим образом. Полумуфта 1 посредством шлицевого вала воздействует на кулачок 4, который начинает поворачиваться относительно полумуфты 2, сжимая при этом гидроцилиндр 4. Давление в гидросистеме повышается, и упругий элемент демпфера 7 сжимается до установления равновесного состояния. При превышении допустимого момента управляемый гидрораспределитель соединит поршневую полость гидроцилиндра 4 с гидрогазовым аккумулятором 6. Шток гидроцилиндра 4 полностью войдет в корпус гидроцилиндра, а кулачок 3 будет совершать осевые возвратно-поступательные движения. При этом полумуфта 1 получает возможность свободно вращаться относительно полумуфты 2, т.е. предохранительная муфта отключилась. В остальном работа муфты аналогична работе муфты на фиг.3.

Заметим, что если кулачок выполнить цилиндрическим торцовым, то при выключении муфты профиль кулачка не контактирует с выступами 7. При этом исключаются осевые возвратно-поступательные движения кулачка.

Для уменьшения размеров и массы муфты поршень гидроцилиндра 6 можно выполнить заодно с цилиндрическим пазовым или торцовым кулачком (фиг.11). В остальном конструкция и работа этой муфты аналогична муфте на фиг.10.

Муфта с передаточным устройством в виде планетарной ступени состоит из полумуфты 1 с закрепленным на ней солнечным (фиг.12) или центральным (фиг. 13) колесом и полумуфты 2, выполненной в виде водила с установленными на нем двумя сателлитами 3. На сателлитах шарнирно и эксцентрично закреплены шток и корпус гидроцилиндра 4.

Муфта работает следующим образом.

Полумуфта 1 передает вращение на сателлиты 3, которые проворачиваясь, сжимают гидроцилиндр 4. Упругий элемент демпфера (не показан) при этом также сжимается до положения равновесия. При превышении допустимого момента на муфте (или давления в гидросистеме) срабатывает гидрораспределитель 7 (фиг. 1), отсекается от гидросистемы демпфер 5 и сателлиты получают возможность свободно обкатываться по солнечному (или центральному) колесу. При этом рабочая жидкость свободно перетекает из гидроцилиндра в гидроаккумулятор и обратно. В остальном работа муфты аналогична работе муфты на фиг.3.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для передачи вращения, и может быть использовано в приводах тяжелонагруженного технологического оборудования. Гидростатическая предохранительная упругодемпфирующая муфта содержит две полумуфты, кинематически связанные посредством гидроцилиндра, который гидравлически соединен с демпфером. Новым является то, что между полумуфтами и гидроцилиндром введено передаточное устройство, а в гидросхему введены гидроаккумулятор и управляемый гидрораспределитель с системой управления по моменту на муфте, причем входы и выходы гидрораспределителя выполнены с возможностью попеременной связи гидроцилиндра с демпфером и гидроаккумулятором. Техническим результатом является обеспечение автоматического восстановления муфты после аварийного выключения по предельному моменту, демпфирование значительных колебательных нагрузок за счет увеличения податливости муфты и угла относительного закручивания полумуфт, уменьшение стоимости, массы и габаритных размеров, а также уменьшение влияния утечек рабочей жидкости в гидросистеме на работу муфты. 22 з.п.ф-лы, 13 ил.

1. Гидростатическая муфта, содержащая две полумуфты, кинематически связанные посредством гидроцилиндра, который гидравлически соединен с демпфером, отличающаяся тем, что введено передаточное устройство между полумуфтами и гидроцилиндром, гидроаккумулятор и управляемый гидрораспределитель с системой управления по моменту на муфте, причем входы и выходы гидрораспределителя выполнены с возможностью попеременной связи гидроцилиндра с демпфером и гидроаккумулятором. 2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что система управления по моменту на муфте выполнена в виде кинематической связи подвижного элемента управляемого гидрораспределителя с элементами муфты, совершающими относительное движение в процессе работы муфты. 3. Муфта по п. 2, отличающаяся тем, что для возврата подвижного элемента управляемого гидрораспределителя в исходное положение введен упругий элемент. 4. Муфта по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что введен механизм фиксации подвижного элемента управляемого гидрораспределителя при его срабатывании. 5. Муфта по п. 4, отличающаяся тем, что введено устройство отключения механизма фиксации подвижного элемента управляемого гидрораспределителя. 6. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что система управления по моменту на муфте выполнена гидравлической в виде управляющего клапана, причем гидравлическая полость управления рабочим ходом подвижного элемента гидрораспределителя соединена с гидроцилиндром через управляющий клапан. 7. Муфта по п. 6, отличающаяся тем, что управляющий клапан выполнен в виде регулируемого предохранительного клапана с возможностью срабатывания при заданном давлении в гидроцилиндре, причем сливная линия предохранительного клапана связана с гидравлической полостью управления рабочим ходом подвижного элемента управляемого гидрораспределителя. 8. Муфта по п. 6, отличающаяся тем, что управляющий клапан выполнен в виде кранового гидрораспределителя, корпус которого связан с одной полумуфтой, а подвижная часть кинематически связана с другой полумуфтой с возможностью срабатывания по заданному углу относительного поворота полумуфт. 9. Муфта по п. 6, отличающаяся тем, что управляющий клапан выполнен в виде золотникового гидрораспределителя, подвижная часть которого кинематически связана с элементами муфты, совершающими относительное движение в процессе работы муфты с возможностью срабатывания при заданных положениях элементов. 10. Муфта по п. 7, отличающаяся тем, что введен дроссель в магистрали, связывающей управляющую полость предохранительного клапана с гидроцилиндром. 11. Муфта по любому из пп. 6-9, отличающаяся тем, что параллельно управляющему клапану установлен обратный клапан с возможностью перетекания рабочей жидкости из гидравлической полости управления гидрораспределителя в гидроцилиндр. 12. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что введен дроссель в магистрали, связывающей демпфер с гидроцилиндром. 13. Муфта по п. 10 или 12, отличающаяся тем, что перепад давления на дросселе в магистрали, связывающей управляющую полость предохранительного клапана с гидроцилиндром выше, чем на дросселе в магистрали, связывающей демпфер с гидроцилиндром. 14. Муфта по п. 12, отличающаяся тем, что параллельно дросселю установлен обратный клапан с возможностью перетекания рабочей жидкости из демпфера в гидроцилиндр. 15. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что демпфер выполнен в виде гидрогазового аккумулятора. 16. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что упругий элемент демпфера выполнен из материала с высоким модулем объемной упругости. 17. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что гидравлическая связь гидроцилиндра и гидроаккумулятора через управляемый гидрораспределитель осуществлена посредством двух линий с обратными клапанами в каждой, причем в рабочем положении муфты обратный клапан в первой линии установлен с возможностью перетекания рабочей жидкости из гидроаккумулятора в гидроцилиндр, а при отключении муфты обратный клапан второй линии установлен с возможностью перетекания рабочей жидкости из гидроцилиндра в гидроаккумулятор. 18. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что передаточное устройство выполнено в виде рычажного механизма, например, в виде двух рычагов, установленных на одной муфте диаметрально противоположно друг другу с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси муфты и с возможностью взаимодействия с выступами, расположенными на другой полумуфте, причем на одном из рычагов шарнирно закреплен шток, а на другом - корпус гидроцилиндра. 19. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что передаточное устройство выполнено в виде кулачкового механизма, причем кулачок выполнен плоским дисковым с внутренним профилем и установлен на одной полумуфте с возможностью взаимодействия со штоком гидроцилиндра, установленного на другой полумуфте. 20. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что передаточное устройство выполнено в виде кулачково-рычажного механизма, причем кулачок выполнен плоским дисковым с внутренним профилем и установлен на одной полумуфте с возможностью взаимодействия с гидроцилиндром, установленным на другой полумуфте на двух коромыслах, причем на одном коромысле шарнирно закреплен шток, а на другом - корпус гидроцилиндра. 21. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что передаточное устройство выполнено в виде пространственного кулачкового механизма, причем кулачок выполнен цилиндрическим и установлен вместе с гидроцилиндром в полости одной полумуфты с возможностью осевого смещения и взаимодействия торцовой не профилированной поверхности кулачка со штоком гидроцилиндра, а профиль кулачка связан с выступами на внутренней поверхности той же полумуфты, причем другая полумуфта связана с кулачком с возможностью осевого смещения. 22. Муфта по п. 21, отличающаяся тем, что кулачок жестко связан с поршнем гидроцилиндра. 23. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что передаточное устройство выполнено в виде планетарной ступени, причем коренное или центральное колесо установлено на одной полумуфте, а два сателлита связаны с водилом, которое закреплено на другой полумуфте, причем на сателлитах шарнирно и эксцентрично закреплены корпус и шток гидроцилиндра.