Гидродинамическая передача преимущественно для привода генераторов Советский патент 1983 года по МПК F16D33/08 F16H47/08 

Изобретение относится к гидродинамическим передачам, для использования преимущественно в приводах генераторов транспортных и строител но-дорожных машин. Известна гидродинамическая перед ча, содержащая две гидродинамические муфты с центробежными сливными клапанами, насосные колеса которых жестко связаны с входным валом, и планетарный механизм, через который выходной вал кинематически связан с турбинными колесами гидродинамических муфт , Недостатком известной гидродинам ческой передачи является широкий диапазон изменения частоты вращения выходного вала при различных режимах работы и отсутствие автоматичности действия. Наиболее близкой к предлагаемому по технической сущности является гидродинамическая передача, содержащая два гидродинамических агрегат насосные колеса которых, жестко связаны с входным валом, и два планетарных механизма с неподвижным картером, имеющих каждый солнечную и коронную шестерни сателлиты с водилом, и через которые выходной вал к нематически связан с турбинными кол сами гидродинамических агрегатов (2J Недостаток такой передачи состои в том, что в режиме холостого хода, когда с .генератора, например, снята электрическая нагрузка, передача утрачивает основное свойство, заключающееся в стабилизации частоты вращения выходного вала. На этом ре жима диапазон изменения скорости ар щения выходного вала равен диапазону изменения скорости вращения вход ного вала, а передача в целом оказывается в роли гидромеханического редуктора с неизменным передаточным отношением. Генератор с этим приводом на режиме холостого хода не защищается от роста входной частоты вращения, что делает невозможным уменьшение установочной мощности генератора, снижение его веса и габаритов. Цель изобретения - уменьшение ди апазона изменения частоты вращения выходного вала по сравнению с входным валом на всех режимах работы. Поставленная цель достигается тем, что в гидродинамической переда че преимущественно для привода генераторов, содержащей две гидродинамические муфты с центробежными сливными клапанами, насосные колеса которых жестко связаны с рходным валом, и два планетарных механизма с непбдвижным картером, имеющих каждый солнечную и коронную шестерни и сателлиты с водилом, и. через которые выходной вал кинематически связан с турбинными колесами гидродинамических муфт, турбинные колеса каждой гидродинамической муфты жестко связаны с соответствующими коронными шестернями, солнечные шестерни жестко связаны с выходным валом, а сателлиты расположены на общем водиле, жестко соединенном с неподвижным картером, при этом передаточные отношения планетарных механизмов и i связаны выражением Jj . мякс 2 ex .МИН где п ,п„ соответственно макej.Mq«c ej.MHH симальное и минимальное значения частот вращения входно го вала. При наличии указанных составляющих элементов передачи максимально возможное уменьшение диапазона изменения скорости вращения выходного вала по сравнению с входным достигается в том случае, когда передаточное отношение одного планетарного механизма i-Z,./Zc ел .AV раз больше, чем у другого, где Z,., Z - числа зубьев на коронной и солнечной шестернях, а ng,,,. максимальное и минимальное значения частот вращения входного вала. На фиг. 1 показана кинематическая схема передачи; на фиг. 2 и 3 - примеры конкретного выполнения центробежных сливных клапанов; на фиг.4подвижная часть клапана, показанного на фиг. 3; на фиг. 5 - пружинный фиксатор клапана; на фиг. 6 - график изменения выходных оборотов в зависимости от входных. Гидродинамическая передача фиг.1 содержит входной вал 1, с которым соединены насосные колеса 2 и 3 гид- ромуфт, выходной вал 4, связанный с солнечными шестернями 5. Турбинные колеса 6 и 7 соединены с коронными 3 шестернями 8, а водило 9, установленное в сателлиты 10. - с неподвиж ным картером 11. Сливные клапаны содержат подвижную часть 12 (фиг.З) пружинный фиксатор 13, крышку с отверстиями k и пружину 15. Клапаны расположены на периферии насосных колес 2 и 3 гидромуфт (фиг. 2 и З). Фиксатор 13 и крышка 1А жестко связаны с насосным колесом. К радиальным каналам подпитки в насосных кол сах подводится под давлением масло (фиг. 2 и 3 показано стрелками). Гидродинамическая передача работает следующим образом. В момент пуска привода заполняется первая гидромуфта (фиг. 2, она же левая гидромуфта на фиг. 1}, поскольку ее клапан в исходном положении соединяет канал подплтки с полостью насосного и турбинного колес, а сливное отверстие в клапане закрыто. Во второй гидромуфте фиг. в исходном положении канал подпит- ки перекрыт а сливное отверстие открыто. Вращательное движение пере дается с колес насоса 2 турбины 6 и далее через соответствующий пла нетарный механизм выходному валу . При увеличении входной частоты вращения, при определенном se значении, подвижные части клапа,мов 12 гидромуфт (клапаны гидромуфт принципиально одинаковы), преодолевая под действием центробежных сил усилия пружин 1 5 и фиксаторов 1 3,п ремещаются в крайнее верхнее положени В результате левая гидромуфта опорожняется, а правая заполняется маслом и передача вращения осуществля ется через другой планетарный механизм с другим передаточным отношением. Таким образом, предлагаемая передача представляет собой автоматическую двухступенчатую гидромеханическую передачу. Установка пружинных фиксаторов 13 обусловливает сливным клапаном дискретное действи делая устойчивыми только их крайние положения. Одновременная срабо ка клапанов и невозможность устойчи вых промежуточных положений регулируется правильным выбором пружин 15, пружинных фиксаторов 13 и глубиной поясков на подвижных частях 12 (фиг. ). Для эффективного использования планетарных механизмов каждая стуН4пень должна давать равный заброс оборотов на выходе при изменении входной частоты вращения от минимума до максимума. Это достигается в том случае, если передаточное отношение одного планетарного механиз , Ч в,.макс ма ( ву-рггттггг больше, чем 8.мин у другого. Met. МО КС Если к примеру 3,5, I Пик.мин что с некоторым запасом покрывает скоростной диапазон современного транспортного дизеля от минимальных оборотов на холостом ходе до максимальных оборотов, а планетарный механизм, работающий с первой гидромуфтой, имеет передаточное отношение ц 3,5, то второй планетарный механизм должен иметь передаточное отношение (ЗТз i87. График изменения выходных оборотов имеет вид, показанный на фиг. 6, Из него следует, что при изменении входной чacтofы вращения в 3,5 раза выходная частота вращения будет изменяться в 375 раза. Гидромуфта при полной нагрузке на привод обычно имеют небольшое скольжение, порядка . В этом случае график изменения выходных оборотов (фиг.6) практически не зависит от того, нагружен привод или нет. Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемой гидродинамической передачи заключается в том, что в ней достигнуто существенное уменьшение диапазона изменения скорости вращения выходного вала по сравнению с выходным валом не только под нагрузкой, но и на режимах холостого хода, что в прототипе принципиально невозможно. Технико-экономическая эффективность гидродинамической передачи по сравнению с базовым объектом (типовыми приводами генераторов на транспортных и строительно-дорожных машинах) заключается в возможности уменьшения в 1,5-2,0 раза установочной мощности генератора (в 1,87 Раза по рассмотренному примеру выполнению привода) и примерно в (1,5-2,0 2 ,0)2,2-it ,0 раза уменьшения веса генератора. Установочная мощность

агрегата определяется произведением, где множителями являются максимальный момент и максимальная частота вращения при заданной номинальной мощности. Уменьшение установочной мощности означает повышение быстроходности агрегата, ведущей к сниженииэ его веса и габаритов. Влияние быстроходности генератора на его вес можно проиллюстрировать сравнением генератора ГСС-16/Т/ ОО-Д (ТУ 16-512.35-78), имеющего мощность 1.6 кВт, частоту вращения

3000 об/мин и массу 130 кг, с генератором ГПЧ УЗ (ТУ 16-512.091-76) имеющего мощность 20 кВт, частоту вращения 1500 об/мин, массу 50 кг. Повышение быстроходности генератора в два раза, что равнозначно уменьшению установочной мощности во столько же раз, при сравнимой номинальной мощности генераторов приводит к снижению веса генератора примерно в 3,5 раза. Соответственно, снижаются габариты и стоимость генератора.,

/5

(puf.

фие.З

41

фиг. 5

#6/Х.