Гидромеханическая муфта Советский патент 1984 года по МПК F16D33/08 

Изобретегате относится к машино™ строению,в частности к гидравлическим муфтам, применяемым з приводах машин в угольной,химической,машиностроительной отраслях промыгаленности Известна гидромеханическая муфта, в которой в качестве водила планетарной передачи используется ци линдрический барабан,внутри которого на валах зубчатых сателлитов размеще ны планетарные лопастные роторы. Барабан соединен с ведущим валом, приводимым от двигателя, а зубчатые сателлиты входят в зацепление с центральным (солнечньм) колесом, смонтированным на ведомом валу муфты. Цилиндрический барабан частично заливается рабочей жидкостью, с которой взаимодействуют при работе планетарные лопастные роторы,, формирующие при этом вращанщий момент, передаваемый к ведомому механизму ij. Однако в этой гидромеханической муфте лопасти планетарных роторов имеют ковшеобразную форму, что не обеспечивает реверсивности передачи. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является гидромеханическая муфта, в которой цилиндрический барабан также является водилом планетарной передачи. На валах зубча х сателлитов этой муфты установлены герметичные планетарные лопастные роторы с ковщеобразными лопатками внутри ротора и плоскими упругими лопатками снаружи. Зубчатые сателлиты входят в зацепление с центральным колесом . Недостатками таких муфт являются их низкая энергоемкость вследствие нереверсивности, больщие габариты, а также ограниченные возможности при .ема лопатками рабочей жидкости. Цель изобретения - повьшение энергоемкости гидромеханической муфты. Поставленная цель достигается тем, что в гидромеханической муфте, содержащей установленный на валу корпус в виде барабана, частично заполненного рабочей жидкостью,внутри которого установлены на осях зубчатых сателлитов лопастные планетарные роторы с равномерно расположенными по окружности плоскими радиальными лопатками,причем зубчатые сател литы кинематически связаны с жестко 532 установленным на валу центральным зубчатым колесом, планетарные роторы снабжены крепежными элементами, концентрично установленными друг в друге и связанными между собой с возможностью ограниченного перемещения в окружном направлении внешними обечайками с пазами под крепежные элементы и сквозными отверстиями, расположенными по обе стороны от лопаток, равномерно установленных по окружности на внешней поверхности упомянутой обечайки, и внутренними обечайками со сквозными отверстиями,причем количество сквозных отверстий на внутренней обечайке вдвое больше, чем на внешней, все сквозные отверстия на внешнейобечайке связаны с соответствующими им СКВОЗТЫМИ ОТверстиями на внутренней обечайке, межосевое расстояние между сквозными отверстиями внутренней обечайки равно межосевому расстоянию паза на внешней обечайке, а плоские радиальные лопатки ротора жестко связаны с внутренней обечайкой и установлены симметрично относительно ее сквозных отверстий. На фиг. изображена конструктивная схема предлагаемой гидромеханической муфты; на фиг,2 - узел I на фиг. (иксируюдее устройство); на .З - разрез А-А на фнг.1; на фиг.4 - вид Б на фиг.З. Гидромеханическая муфта состоит из частично заполненного рабочей жидкостью корпуса в виде барабана I, внутри которого на осях 2 смонтированы планетарные лопастные роторы 3 с плоскими радиальными лопатками 4, закрепленными одним концом на внутренней неподвижной относительно планетарного лопастного ротора 3) обечайке 5, а другим - на ступице 6 ва- ла 2 планетарного лопастного ротора 3. Внутренняя обечайка 5 имеет сквозные отверстия 7 по обе стороны лопаток 4 для наполнения планетарных роторов 3 рабочей жидкостью и слива ее в барабан 1 при определенных режимах: работы. На внутренней обечайке 5 установлена внешняя обечайка 8, подвижная относительно первой (обечайки 5). Внешняя обечайка 8 имеет сквозные отверстия 9, подобные отверстиям 7 в обечайке 5,и-лопатки 10. Отверстия 9 в два раза меньше, чем отверстия 7. Совмещение отверстий 7 с отвгрстиями 9 осуществляется при повороте внешней обечайки 8 посредством 4иксируклцего устройства,выполненного в виде штифтов 11,закрепленных на внутренней обечайке 5. Штифты 11 занимают крайние положения в сквозных пазах 12,выполненных во внешней обечайке 8.Причем ге метрическая ось паза 12 перпендикулярна оси вращения планетарного лоп стного ротора 3, а межосевое расстоя ние между сквозными отверстиями внутренней обечайки равно межосевому расстоянию паза на внешней обечайке,а плоские радиальные лопатки ротора жестко связаны по всему контуру с внутренней обечайкой и установлены симметрично относительно ее сквозных отверстий, На ведомом валу 13 гидромеханической муфты установлено центральное зубчатое (солнечное) колесо 14, входящее в зацепление с зубчатыми сателлитами 15. При включении привода начинают вращаться планетарные лопастные рот ры 3. Направление их вращений зависит от направления вращения приводного двигателя. На лопатки 10 действует скоростной напор жидкости находящейся в барабане 1, и поворач вает внешнюю обечайку 8 в направлении, противоположном направлению вращения планетарного лопастного ро тора 3 до положения, определяемого штифтами 11. При этом происходит совмещение с ответствующих отверстий 7 внутренн обечайки 5с отверстиями 9 внешней обечайки В, обеспечивая сквозной проход для заполнения жидкостью пла нетарных роторов 3, а именно их меж лопаточного пространства. Накопленн жидкость создает дебаланс, максимал ное значение которого для данной лопастной систе планетарных ротор 3 обеспечивается предлагаемым расп ложением отверстий 7 и 9 соответственно внутренней 5 и внешней 8 обеч

ек. Воздействие центробежной силы переносного вращения на дебаланс передается через сателлиты 15 и центральное колесо 14 на вал 13, уравновешивая внешнюю нагрузку. увеличении внешней нагрузки планетарные роторы 3 приходят во вращение, частота которого тем больше, чем

и гидромеханическая иуфта переходит в рабочий режим, который характеризуется равенством частот вращения ведущего и ведомого валов.При увеличении внешней нагрузки выше допустимой, на которую рассчитан привод мащины, для предохранения от перегрузок которого предназначена муф534больше внешняя нагрузка. Это сопровождается опорожнением планетарных роторов 3, которые освобождаются отжидкос-ш практически полностью при стоповом моменте. В этом случае передаваем гй момент определяется гидродинамическим сопротивлением, воздействующим на лопатки 10. Совмещение отверстий внутренней 5 с внешней 8 обечаек происходит следующим образом. При включении приводного двигателя начинают вращаться барабан 1 и 1ш1анетарные лопастные роторы 3, При вращении барабана 1 жидкость, находящаяся в нем, принимает форму кольца. В нее погружена часть лопаток 10 внешней обечайки 8. Скоростной напор жидкости, находящейся в барабане 1, действует на лопатки 10 и поворачивает внешнюю обечайку 8 относительно внутренней обечайки 5 в направлении, противоположном направлению вращения планетарного ротора 3 до положения, определяемого штифтаки 11. При этом происходит совмещение половины общего числа отверстий 7 во внутренней обечайке 5 с отверстиями 9 во внешней обечайке 8. За счет скоростного напора жидкости на лопатки 10 гидромеханическая муфта передает момент через сателлиты 15 и центральное колесо 14 на ведомый вал 13, который начинает разгонятьсяi По мере разгона ведомого вала 13 частота вращения планетарных лопастных роторов 3 относительно их собственной оси снижается и становится равной О при равенстве чисел оборотов ведущего к ведомого валов муфты. этом происходит заполнение жидкостью планетарных роторов- 3 иэ жидкостного кольца, а именно их межлопаточного гфостранства. Накопленная жидкость создает дебалансную массу,благо дар я которой формируется момент от центробежных сил переносного вращения. Этот момент уравновешивает внешний момент сил сопротивления та, планетарные роторы 3 приводятся во вращегше, а ведомый вал 13 затормаживается. Это сопровождается опорожнением планетарных роторов 3 через те же сквозные отверстия во внутренней 5 и внешней 8 обечайках. Момент, передаваемый гидромеханиче.ской муфтой, при этрм опять определя ется гидродинамическим напором на ло патки 10. Плоские радиальные лопатки,прикрепленные одним концом к ступице вала сателлита, а другим - к неподвижной относительно этого вала обечайке, образуют такую лопастную систему в планетарном лопастном роторе, кото рая позволяет накопить в нем одинаковое количество дебалансной жидкост гфи любом направлении вращения муфт Сквозные отверстия по обеим сторонам лопаток в неподви5кной обечайке обеспечивают одинаковые условия для заполнения планетарных роторов при реверее. Подвижная обечайка, имеющая вдвое меньше сквоз -1ых отверстий,чем во внутренней обечайке, служит для автоматического открытия и закрытия соответствзтощих отверстий в неподвижной обечайке, для обеспечения про хода жидкости в планетарный лопасть IS Г S S 6

К

ной ротор в зависимости от направления вращения муфты. Лопатки на наружной поверхности подвижной обечайки обеспечивают ее поворот под действием гидродинамического напора в нужном направлении относительно , неподвижной обечайки. Прорези в подвижной обечайке и штифты, закрепленные I на внутренней обечайке, обеспечивают -ограничение поворота подвижной обечайки под действием гидродинамического напора относительно внутренней для совпадения соответствующих отверстий в обечайках. При изменении направления вращения приводного двигателя внешняя обечайка 8 поворачивается в противоположном направлении и обеспечивает равноценную характеристику гидродинамической муфты по сравнению с предыдущим случаем. Использование гидромеханической муфты позволяет более экономно расходовать электроэнергию5потребляекгую приводами машин, и рабочую жидкость, заливаемую в муфты,за счет более высокого КПД по сравнению с гидром фтами типа ГПВ,выбранными за базовый объект.

1 12 11

I

/

Ж

Фиг.2

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ МУФТА, содержащая установленный на валу корпус в виде барабана, частично заполненного рабочей жидкостью, внутри которого установлены на осях зубчатых сателлитов лопастные планетарные роторы с равномерно расположенными по окружности плоскими радиальными лопатками,причем зубчатые сателлиты кинематически связаны с жёстко установленным на валу центральным зубчатым колесом, отличающаяся тем,что, с целью повышения энергоемкости, планетарные роторы снабжены крепежными элементами,концентрично установленными друг в друге и связанными между собой с возможностью ограниченного перемещения в окружном направлении внешними обечайками с пазами под крепежные эле-гменты и сквозными отверстиями, расположенными по обе стороны от лопаток, равномерно установленных по окружности на внешней поверхности упомянутой обечайки,и внутренними обечайками со сквозНЫ№1 отверстиями, причем количество сквозных отверс- тий на внутренней обечайке вдвое боль- SS ше, чем на внешней, все сквозные (П отверстия на внешней обечайке связаны с соответствуюпщми им сквозными отверстиями на внутренней обечайке, межосевое расстояние между сквозными отверстиями внутренней обечайки равно межосевому расстоянию паза на внешней обечайке, а плоские ради- . альные лопатки ротора жестко связаны с внутренней обечайкой и установлены симметрично относительно ее сквозных отверстий.

A-A

Фиг.5

8

W