Гидравлическая муфта Советский патент 1984 года по МПК F16D31/04 

Изобретение относится к машиностроению и, в частности к устройствам для передачи вращения. Известна гидравлическая муфта, содержащая корпус и расположенный в нем ротор, образующие полости, связанные каналами 1. Недостатком ее является отсутствие реверсивного вращения. Наиболее близкой к предлагаемой является гидравлическая муфта, содержащая ве- ю дущий и ведомый элементы,связанные посредством объемного роторного насоса шеетеренчатого типа, корпус которого с рабочими камерами закреплен на ведомом элементе, ротор-шестерня закреплена на ведущем элементе, рабочие камеры соединены 15 между собой каналом с обратными клапанами 2. Недостатком муфты является отсутствие дистанционного реверса режима обгона. Цель изобретения - обеспечение дистанционного реверса в режиме обгона. Поставленная цель достигается тем, что гидравлическая муфта, содержащая ведущий и ведомый элементы, связанные посредством объемного роторного насоса, корпус которого выполнен срабочими камера- 25 ми и закреплен на ведомом элементе, ротор закреплен на ведущем элементе, а рабочие камеры соединены между собой каналом с обратными клапанами, снабжена установленным в канале насоса трехлинейным распределителем, первая линия кото- 30 рого соединен с одной из рабочих камер насоса, а вторая и третья линии соединены с другой рабочей камерой насоса через расположенные параллельно и навстречу один другому обратные клапаны. Муфта может быть снабжена гибкими 35 трубопроводами, соединяющими камеры наcoca с распределителем. На фиг. 1 показана гидрокинематическая схема гидравлической муфты; на фиг. 2шестеренчатый насос, продольный разрез; на фиг. 3 - то же, поперечный разрез; на фиг. 4 - гидрокинематическая схема муфты при размещении распределителя клапанов, а также гидроаккумулятора на валу корпуса насоса; на фиг. 5 - гидрокинематическая схема муфты при стационарной установ- 45 ке распределителя, клапанов, дросселя и гидроаккумулятора и сообщении их с муфтой через вал корпуса насоса гибкими трубопроводами в случае ограниченного поворота (колебания) ведущего вала. Гидравлическая муфта (фиг. 1) состоит из ведущего 1 и ведомого 2 валов, установленных в подшипниках 3 и связанных между собой механизмом в виде объемного роторного реверсивного насоса 4, например, щестеренчатого типа (фиг. 2 и 3). Он состоит 55 из корпуса 5, выполненного заодно с валом 2 ротора - щестерни 6, выполненной заодно с валом 1, и двух зацепленных с нею 5 50 симметрично расположенных в корпусе шестерен 7 и 8, установленных на осях 9 и 10. В корпусе по обе стороны от мест зацепления шестерен выполнены рабочие камеры 11 -14. Крест-накрест расположенные камеры 1 и 14, 12 и 13 сообщены между собой каналами, выполненными в теле корпуса (на фиг. 3 расположение этих каналов показано схематически), и соединены с линиями 15 и 16, выполненными в теле вала 2. Корпус 5 закрыт крышкой 17, являющейся одновременно подшипником ротора - шестерни. Необходимой точностью изготовления корпуса и всех шестерен по высоте и диаметру обеспечивается герметичность отделения камер 11 и 13 от камер 12 и 14. Стык между валом 1 и крышкой 17 снабжен уплотнением (на фиг. 2 не показано). В рассматриваемой муфте могут быть использованы и другие типы объемных роторных реверсивных насосов, например пластинчатые, оксиально-, радиально-поршневые и др. Камеры 11 и 13 (фиг. 1) сообщаются с камерами 12 и 14 посредством линий 15, 16 и 18, 19 через трехпозиционный трехлинейный гидравлически или пневматически управляемый гидрораспределитель 0, включенные последовательно с ним и параллельно-встречно друг с другом обратные клапаны 21 и 22 и включенный последовательно с клапанами и распределителем регулируемый дроссель 23. Для компенсации возможных утечек рабочей жидкости параллельно цепи гидрораспределитель - обратные клапаны включен гидроаккумулятор 24 через обратные клапаны 25 и 26. Вместо гидроаккумулятора может быть использован насос малой производительности, Гидрораспределитель, регулируемый дроссель и все обратные клапаны установлены стационарно и неподвижными линиями 18 и 19 сообщаются с вращающимися линиями 15 и 16 на валу 2 через муфту 27. Муфта 27 представляет собой втулку, установленную с возможностью вращения относительно вала 2, на внутренней поверхности которой выполнены кольцевые проточки 28 и 29, сообщенные с линиями 15, 16 и 18, 19. Проточки отделены друг от друга и от окружающей среды уплотнениями (на фиг. 1 показаны). Вся гидросистема (насос 4, гидрораспределитель 20, гидроаккумулятор 24, гидролинии 15, 16, 18, 19) заполнены рабочей жидкостью. Для заполнения гидросистемы жидкостью служит ответвление 30 с обратным клапаном 31. Контроль заполнения жидкостью и удаление воздуха осуществляется через ответвление 32. При работе муфты ответвления 30 и 32 закрыты заглушками. Гидро- или пневмолинии управления 33, 34 служат для установки распре-, делителя 20 в одну из трех позиций: исходную среднюю, левую или правую, Если в управляющих линиях 33 и 34 избыточное давление равно нулю, распределитель 20 находится в исходной средней

позиции. Пусть ведущему валу 1 (фиг. 1-3) сообщается движение по часовой стрелке (здесь и далее направление по часовой стрелке определяется, если смотреть со стороны торца вала 1 относительно корпуса насоса 4, а дроссель 23 полностью открыт. Тогда и щестерня вращается по часовой стрелке, а зацепленные с ней шестерни 7 и 8 - против часовой стрелки. При этом рабочая жидкость переносится впадинами зубьев шестерен из камер 12 и 13 (в данном случае они являются камерами всасывания) в камеры И и 14 (в данном случае они являются камерами нагнетания) и через гидролинию 16 муфту 27, гидролинию 18, дроссель 23, распределитель 20, обратный клапан 21, гидролинию 19, муфту 27 и гидролинию 15 вновь возвращается в камеры 12 и 13. Есг ли ведущий вал 1 вращается против часовой стрелки относительно корпуса 5 насоса, рабочая жидкость впадинами зубьев переносится из камер 11 и 14 (теперь они являются камерами всасывания) в камеры 12 и 13 (теперь они камеры нагнетания) и через гидролинию 15, муфту 27, линию 19, обратный клапан 22, распределитель 20, дроссель 23, гидролинию 18, муфту 27 и гидролинию 16 возвращается в камеры 11 и 14. В обоих рассмотренных случаях, если пренебречь сопротивлением в гидросистеме, давление в камерах всасывания и нагнетания будет одинаковым и крутящий момент от ведущего вала 1 на корпус насоса 4 и ведомый вал 2 не передается. Если дроссель 23 частично перекрыть, то при движении через него рабочей жидкости создается перепад давлений, в результате чего давление в камерах нагнетания станет больше давления в камерах всасывания и на корпус насоса 4 и ведомый вал 2 будет передаваться крутящий момент, приложенный к ведущему валу 1 тем больший, чем меньше проходное сечение дросселя 23 и больше разница в угловых скоростях валов 1 и 2. В рассматриваемом режиме угловая скорость вала Г будет больше угловой скороети вала 2. При полностью перекрытом дросселе 23 перетечки жидкости из камер нагнетания в камеры всасывания не будет, и гидромуфта будет-себя вести как жесткая, т. е. ведущий и ведомый валы будут вращаться с одинаковой скоростью.

Если в управляющую линию 34 подать необходимое избыточное давление, а в линии 33 оставить его равным нулю, распределитель 20 будет находиться в левой позиции, в которой линия обратного клапана 21 окажется перекрытой. В этом случае при полностью открытом дросселе 23 и вращении ведущего вала 1 против часовой стрелки относительно корпуса 5 насоса движение рабочей жидкости будет проходить так же, как это было ранее описано для средней позиции распределителя 20. Крутящий момент на ведомый вал 2 передаваться не будет. Если валу 1 сообщить относительно

корпуса 5 вращение по часовой стрелке, рабочая жидкость в камерах 11 и 14 нагнетания, линиях 16 и 18 и дросселе 23 окажется запертой распределителем 20, движение вала 1 относительно вала 2 станет невозможным, они будут вращаться с одинаковой скоростью, и от вала 1 на вал 2 будет передаваться крутящий момент. Таким образом в левой позиции распределителя 20 и полностью открытом дросселе 23 гидравлическая муфта будет работать в режиме обгона против часовой стрелки и передавать крутящий момент по часовой стрелке. В этом режиме включения муфты при сообщении ведущему валу 1 колебательного движения ведомый вал 2 будет вращаться по часовой стрелке. Если необходимое избыточное давление подать в линию 33 управления, а в линии 34 оставить его равным нулю, распределитель 23 будет находиться в правой позиции, в которой перекрытой окажется линия обратного клапана 22. Тогда при полностью открытом дросселе 23 и вращении ведущего вала 1 по часовой стрелке относительно корпуса 5 насоса движение рабочей жидкости будет проходить тем же путем, как это было описано выше для средней позиции распределителя 20. Крутящий момент на ведомый вал 2 передаваться не будет. Если валу 1 относительно вала 2 сообщить вращение против часовой стрелки, рабочая жидкость в камерах 12 и 13 нагнетания, линиях 15 и 19 и обратном клапане 22 окажется запертой распределителем 20, движение вала 1 относительно вала 2 станет невозможным, они будут вращаться с одинаковой скоростью, и от вала 1 на вал 2 будет передаваться крутящий момент. Таким образом в правой позиции распределителя 20 и полностью открытом дросселе 23 гидравлическая муфта будет работать в режиме обгона по часовой стрелке и передавать крутящий момент против часовой стрелки. В этом режиме включения муфты при сообщении ведущему валу угловых колебаний ведомый вал будет вращаться против часовой стрелки. Если в рассмотренных левой и правой позициях распределителя 20 дроссель 23 будет частично перекрыт, то обгон будет осуществляться с передачей некоторого крутящего момента с ведущего вала I на ведомый 2 тем большего, чем меньше проходное сечение дросселя и больше разница в угловых скоростях валов. При полностью закрытом дросселе 23 муфта будет работать как жесткая независимо от позиции распределителя, ибо поток жидкости будет перекрыт дросселем.

Из приведенной работы муфты следует, что ведущий 1 и ведомый 2 валы могут меняться своими функциями, в средней позиции распределителя 20 это никак не отразится на работе муфты, а в левой и правой позициях смена функций изменит направление обгона на противоположное. Если вместо дросселя 23 установить управляемый нормально открытый клапан, переход с одного режима работы муфты на другой можно осуществлять автоматически. В процессе эксплуатации гидравлической муфты в ее гидроагрегатах, имеющих подвижные уплотнения, в частности в муфте 27, могут иметь место объемные потери, которые восполняются гидроаккумулятором 24 через обратные клапаны 25 и 26. Гидроаккумулятор заряжается рабочей жидкостью под избыточным давлением через ответвление 30 при заполнении всей гидросистемы. Для устранения объемных потерь в муфте 27, связывающей подвижные 15, 16 и неподвижные 18, 19 гидролинии, предлагается вариант гидравлической муфты (фиг. 4), при котором распределитель 20, гидроаккумулятор 24 и все обратные клапаны монтируются на валу 2. Вместо дросселя при этом используется управляемый нормально открытый клапан 35 с линией 36 управления, также смонтированный на валу 2. Муфта 27 при этом отсутствует, но появляется муфта 37, которая связывает подвижные гидролинии 33, 34, 36 управления с неподвижными гидролиниями 38-40 системы управления гидравлической муфтой. Работа гидравлической муфты в этом варианте аналогична работе рассмотренного выще варианта с тем лишь отличием, что функции дросселя выполняет управляемый клапан 35.

fPuz, 2

Сриг.З В тех случаях, когда ведущий вал обгонной муфты совершает угловые колебательные движения, как это имеет место в импульсных вариаторах или вибродвигателях, целесообразен вариант исполнения гидравлической муфты (фиг. 5). В этом варианте ведущим является вал 2 муфты, связанный с корпусом 5, а ведомым - вал 1. Подвижные гидролинии 15 и 16 на валу 2 сообщены с неподвижными 18 и 19 и гибкими трубопроводами 41 и 42. Работа гидравлической муфты в последнем варианте исполнения аналогична работе муфты в рассмотренном выще первом варианте с тем лищь отличием, что функции валов 1 и 2 поменялись. Применение предлагаемой гидравлической муфты в мащинах существенно сокращает их кинематические цепи и тем самым упрощает конструкцию, уменьщает габариты, металлоемкость мащин и затраты на их изготовление. Так, например, в реверсивных импульсных вариаторах и инерционных трансформаторах (передачах) реверс ведомого вала достигается с помощью механизма, содержащего пять щестерен, двустороннюю муфту, два дополнительных (кроме ведущего и ведомого) вала, причем ведущий и ведомый валы несоосны. Применение предлагаемой гидравлической муфты вместо установленных в указанных конструкциях обгонных муфт позволяет осуществить реверс за счет изменения режима работы муфты: изменением направления передачи крутящего момента от колеблющегося вала.

1. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ МУФТА, содержащая ведущий и ведомый элементы, связанные посредством объемного роторного насоса, корпус которого выполнен с ра29 28 33 бочими камерами и закреплен на ведомом элементе, ротор закреплен на ведущем элементе, а рабочие камеры соединены между собой каналом с обратными клапанами, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения дистанционного реверса в режиме обгона, она снабжена установленным в канале насоса трехлинейным распределителем, первая линия которого соединена с одной из рабочих камер насоса, а вторая и третья линии соединены с другой рабочей камерой насоса через расположенные параллельно и навстречу один другому обратные клапаны. 2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена гибкими трубопроводами, соединяющими камеры насоса с распределителем. i (Л 00 0 00 фиг./