Стенд для испытания гидравлических фрикционных муфт коробки передач Советский патент 1985 года по МПК G01M13/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к автомобилестроению и тракторостроению, где используется в качестве исиьггатепьного устройства, следящего за соетояниен фрикционных муфт, испояьзуемьк в коробках переключения передач с безразрывным силовым потоком.

Известно устройство вклизчения фрикционных гидравлических муфт коробок передач, содержащее двойную систему питания магистрали их привода с регулированием расхода и давления в гидроцилиндрах несколько муфт, что обеспечивает проверку быстрого и плавного включения l .

Недостатком этого устройства является то, что в нем не учтено перекрытие муфт, т.е. выполнение безразрывного силового потока, которое наблюдается при эксплуатации указанных коробок передач транспортных средств.

Известен стенд для испытания управляемых гидравлических фрикционных муфт, содержащий раму, опору, приводной двигатель, соединенный с маховиком, причем маховик кинематически связан с ведущими частями испытываемой фрикционной муфты, а опора соединяет ведомую часть испытываемой муфты с рамой стенда.

Стенд работает следующим образом. Приводной двигатель разгоняет маховик, после чего отключается, а испытуемая муфта замыкает вращающийся маховик на корпус стенда и останавливает его. Затем цикл испытаний повторяется Ш .

Однако описанный стенд позволяет одновременно испытывать только одну муфту, что приводит к значительным затратам времени при необходимости получения результатов испытаний нескольких муфт. I. ... :.

Наиболее близким к предлагаемому является стенд, содержащий основание, приводной двигатель, кинематически связанный с двумя валами, на которых установлены попарно четыре управляемые йуфты, и нагружающее устройство, выполненное в виде двух махови ков, сидящих на указанных валах, и тормоза, представляющего собой жестко закрепленную на корпусе шестерню, кинематически связанную с обоими валами и обеспечивающую при одновременном включении двух муфт на различных валах разгон одного и торможение друго.го маховиков J .

Однако данньй стенд не обеспечивает соответствия режима испытаний муф условиям их работы в коробке передач с переключением без разрыва силового потока, т.е. не обеспечивает точност контроля за состоянием испытываемых муфт. Частота вращения частей муфт, закрепленных на валах, изменяется от нуля до максимума и обратно, а части муфт, кинематически связанные с тормозом, не вращаются, в то время как в коробке передач при движении трактора ведомые и ведущие части муфт постоянно вращаются, причем скорость скольжения дисков в начальный момент включения муфты в 3-4 раза меньше, чем окружная скорость ведупщх частей муфты. Это существенно влияет на режим смазки и охлаждения дисков муфты, а также на условия работы подшипников шестерен постоянного зацепления, что приводит к неточным результатам испытаний. В известном стенде скорость скольжения дисков при включении муфт переменна. В начальньш момент, когда сжимакнцие усилие и, соответственно, момент трения небольшие, скорость скольжения максимальная. По мере разгона (замедления) маховика скорость скольжения дисков уменьшается, пока не становится равной нулю, при этом сжимающее усилие и фрикционньм момент муфты возрастают до номинального значения. Указанный режим работы характерен для главньк муфт сцепления транспортных средств при их трогании с места. Однако гидроподжимные фрикционные муфты коробок передач тракторов, как правило, не используются для троганйя с места и разгона машинотракторного агрегата. Режим работы гидроподжимных фрикционных муфт в коробке передач с переключением без разрыва силового потока характеризуется следующим. При переключении передач выключаемая муфта остается включенной до тех пор, пока давление масла в гидроцилиндре включаемой муфты не окажется достаточным для передачи муфтой номинального крутящего момента. При этом имеется период перекрытия времени включения муфт, на протяжении которого выключаемая муфта замкнута, а диски включаемой муфты пробуксовывают, причем скорость скольжения дисков включаемой муфты практически постоянна, а сжимающее усилие и, соответственно, фрикционный момент монотонно возрастают. Таким образом, известный стенд не обеспечивает требуемого закона изменения мощности трения, что сказывается на тепловом режиме испытываемых муфт, определяющим их износ. Кроме того, при работе известного стенда мощность двигателя расходуется как на буксование испытываемой в данный момент муфты, так и на разгон маховика, энергия (Которого затем расходуется на буксоТвакие другой муфты. Вследствие этого приводной двигатель должен иметь мощ ность в два раза выше, чем необходимо для обеспечения буксования одной муфты.

Целью изобретения является приближенне условий испытаний к условиям эксплуатации муфт.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для испытания гидрав- . лических фрикционных муфт коробки передач, содержащем основание, смонтированные на нем приводной двиг.атель центральный и боковые валы, кинематические шестеренчатые передачи, испытываемые фрикционные муфты с ведущими и ведомыми элементами, привод фрикционных муфт с гидродилиндрами и системы управления гидроцилиндров, причем приводной двигатель связан с центральным валом, кинематические передачи связывают центральный и боковые валы, на последних установлено по две испытываемые муфты, а их ведомые элементы жестко закреплены, на валах, передаточные отношения кинема-, тических передач к каждому боковому валу выбраны равными соответствующим передаточным отношениям коробки передач испытываемьтх муфт, гидроцилиндры обеих муфт, установленных на боковом валу, связаны одной системой управления, а с приводным 1вигателем связаны ведущие элементы муфт.

. Кроме того, каждая система управления гидроцилиндрами муфт вьтолнена в виде электрически связанных между собой датчиков давления, установленных в гидроцилиндре каждой муфты, пороговых переключаюпщх устройств и yctpoйctв задержки и электромагнитных золотников управления, причем датчик давления одной из фрикционныз муфт одного вала связан через пороговое устройство и устройство задержки с электромагнитным золотником второй муфты, а датчик давления последней - с электромагнитным золотником первой муфты.

Благодаря тому, что датчик давления масла в гидроцилиндре одной из двух муфт, установленных на боковом валу, связан с электромагнитным золотником BTOpoti муфты, и наоборот, золотник выключаемой муфты переводится на слив в тот момент, когда давление масла в гидроцилиндре, включаемой муфты достигнет .заданного значения. Буксование муфт при этом достигается за счет перекрытия времени их включения, благодаря чему отпадает необходимость в маховиках. В период перекрытия выключаемая муфта замкнута и не пробуксовывает, а проскальзывают диски только одной включаемой муфты. Таким образом, мощность двига теля расходуется на буксование одной муфты, в то время как при разгоне маховика посредством муфты мощность двигателя расходуется как на буксование муфтъ, так и на увеличение кинетической энергии маховика. Это . позволяет применять для привода предлагаемого стенда двигатель меньшей мощности, чем дпя привода стенда, выбранного в качестве прототипа, и отказаться от маховика-источника недостоверных результатов. Кроме того, конструкцией стенда обеспечена идентичность режима испытаний муфт условиям их работы в коробке передач, а именно: диски выключаемой муфты не проскальзьшают, а диски включаемой муфты буксуют с постоянной скоростью при монотонно увеличит вающемся сжимающем усилиии (моменте трения) до достижения номинального момента трения, после чего выключаемая муфта размыкается. При этом муфты постоянно вращаются, как и в коробке передач трактора при его движении, чем обеспечивается их надежная смазка, удаление продуктов износа и охлаждение маслом, поступающим по осевому отверстию в валу и разбрызгиваемым центробежньми лами.

Увеличение дпительности периода буксования включаемой муфты может быть достигнуто путем установки в устройстве перекрытия между пороговыми переключающийи устройствами и 511 электромагнитными золотниками реле задержки. Таким образом, увеличивает ся работа буксования за одно переклю чение и ускоряется процесс испытаний на износ фрикционных муфт. На фиг.1 представлена схема стен да для испытания четырех гидроподжимных муфт; на фиг. 2 - блок-схема автоматической системы управления стендом для испытания четырех гидроподжимных муфт на фиг. 3 - диаграмма изменения давления в гидроцилиндрах испытываемых муфт; на фиг. 4 стенд для испытания двух гидроподжимных муфт (вариант), общий вид; на фиг. 5 - сечение А-А на фиг. 4j на фиг. 6 - схема системы управления стенда для испытания двух гидроподжимных муфт (вариант). Стенд для испытания гидроподжймных муфт в исполнении, представленном на фиг. 1, содержит основание 1, на котором установлен центральный приводной вал 2, связанный с приводным двигателем 3 и валы 4 и 5, которые являются боковыми по отношению к центральному валу и на которых закреплены ведомые части испытываемьгх гидроподжимных муфт 6-9. Ведущие части 10 муфт жестко .закреплены на шестернях кинематических передач я далее связаны с приводным валом 2. .Кинематические передачи связывают ва иы 4 и 5 с валом 2, причем передагточные числа от приводного вала 2 к муфтам 6 и 7, установленным на одном валу, различны, и их соотнощение равно соотношению передаточных чисел соответствующих передач в коро ке передач, муфты которой испытывают ся. Соотношение передаточных чисел от приводного вала 2 к муфтам 9 и 8 равны передаточным соотношениям муфт 6 и 7. Гидроподжимные муфты имеют гидроцилиндры включения 11-14. Гидросистема включения и смазки муфт содержит насос 15, редукционный клапан 16 и золотники 17-20 с электромагнитным управлением. Система управ ления стенда имеет блок управления - (БУ), связанный с электромагнитными золотниками 17-20 (фиг. 2). Золотни ки управляют подачей масла в гидроцилиндры включения 11-14 гидроподжи ных фрикционнь)к муфт 6-9. Имеются также устройства перекрытия УП1-УП4 времени включения муфт, содержащие датчики давления Д1-Д4, пороговые п 16 реключающие устройства П1-П4 и реле задержки Р1-Р4. Выход устройства перекрытия УП1 связан с электромагнит ным золотником 17 муфты 6, а датчик Д1 этого устройства перекрытия связан с гидроцилиндром 11 муфты 7, и наоборот, выход, устройства перекрытия УП2 связан с электромагнитным золотником 18 муфты 7, а датчик Д2 - с гидроцилиндром 12 муфты 6. Аналогично построена система управления муфтами 8 и 9. Устройства перекрытия могут работать как при включенных реле задержки, так и без них, при этом выход порогового устройства соединяется непосредственно с соответствующим электромагнитным золот- . НИКОМ. Другой вариант исполнения стенда представлен на фиг. 4. Электродвигатель 21 связан со входным валом замыкающего редуктора 22. Один из выходных валов редуктора 22 соединен посредством муфты с первичным валом испытательного редуктора 23, имеющего гидроподжимную фрикционную муфту, а второй вал редуктора 22 посредством карданной передачи 24 связан с валом редуктора 25. Второй вал редуктора 25 соединен с первичным валом испытательного редуктора 26. Вторичные валы редукторов 23 и 26 соединены между собой муфтой 27. Имеются также тяговые электромагниты 28 и 29, штоки которых связаны с золотниками испытательных редукторов 23, 26. Замыкающие редукторы 25 и 26 имеют передаточные числа 1, 12, таким образом, благодаря установке редуктора 25 с разворотом на 180° относительно редуктора 22 передаточное число от первичного вала испытательного редуктора 23 через редуктор 22, карданную передачу 24 и редуктор 25. до первичного вала испытательного редуктора 26 составляет 1,254, что соответствует соотношению передаточных чисел соответствующих передач энергонасыщенного трактора, муфты которых испытываются. Испытательные редукторы 23 и 26 одинаковы. Каждый из них имеет корпус 30, в котором установлен с возможностью вращения первичный вал 31 (фиг. 5). На валу 31 закреплена шестерня 32, с ним связан тшсже приводной валик насоса 33. В нижней части корпуса установлен вторичный вал 34, на котором помещена гидроподжимная фрикционная муфта, причем- ведущая часть муфты связана с эубчатьм колесом 35, входящим в зацепление с шестерней 32, а ведомая часть муфты 36 жестко закреплена на вторичном валу 34. Редуктор имеет поддон 37, служащий емкостью для масла, и корпус механизма распредет ления и клапанов 38, в котором имеют ся устройства для подачи масла под давлением в осевые отверстия вторичного вала 34 для включения и смазки гидроподжимной муфты 36, а также редукционный клапан 39 и золотник вклю чения муфты (на фиг. 5 не показан). На выходном конце вала 31 посажена ведомая полумуфта 40, В.качестве испытательных редукторов использованы серийно выпускаемые редукторы вала отбора мощности энергонасыщенного сельскохозяйственного трактора, имею щие гидроподжимные фрикционные муфты, унифицированные с муфтами коробки передач этого трактора. Система управления стенда содержит программное реле РЗ, контакты РЗ.1 и Р3.2 которого включены в цепи питания катушек Р1, Р2 соответственно электромагнитов 28 и 29, управляющих золотниками включения испытываемых муфт (фиг. 5). Параллельно контактам Р3.1 и Р3.2 включены контакты Р1.1, Р4.1 и Р2.1, Р5.1, причем контакты Р1.1, Р2.1 сблокированы со щтоками электро магнитов, а нормально замкнутые контакты Р4.1 и Р5.1 управляются реле задержек Р4 и Р5. Устройства перекрытия времени включения муфт содержат датчики Д1 и Д2 давления масла в гидроцилиндрах муфт, установленных соответственно в редукторах 26 и 23, а также пороговые переключающие устройства, собранные, на транзисторах Т1, Т2 и реле Р7,а также .транзисторах ТЗ,Т4 и реле Тб. Резисторы Р2, РЗ, а также Р5, Р6 представляют собой делители напряжения и предназначены для регулирования предела срабатывания порогового переключающего устройства. Стенд работает следующим образом. Включается приводной двигатель 3; 1Гри этом насос 15 создает в гцдросйс теме стенда давление масла, на которое отрегулирован редукционный клапа 16 (фиг. 1). От приводного вала 2 приводятся во вращение ведущие час191 ти муфт 6-9. Затем замыкают две муф-. ты, расположенные на разных валах, например муфты 6 и 9, и во вращение приводятся валы 4 и 5. При этом муфты 7 и 8 разомкнуты, а их ведущие и ведомые диски вращаются с различной скоростью (передаточные числа от приводного вала 2 к муфтам 7 и 8 отличаются от передаточных чисел от этого вала к муфтам 6 и 9). В дальнейшем стенд переводится в автоматический режим работы, при котором- БУ (фиг. 2) через определенные интервалы времени поочередно включает муф:ты, причем при включении одной из двух муфт,расположённых на общем ва лу, вторая муфта выключается устройством перекрытия в тот момент, когда давление масла в гидроцилиндре включаемой муфты достигнет номиналь-/ ного значения. Работу стенда иллюстрируют графики изменения давления в гидроцилиндрах муфт, предстгйленные на фиг. За. Например,.в момент времени t, БУ подает сигнал.на электромагнитный золотник 18, который включает подачу масла под давлением в гидроцилиндр 11 муфты 7. Муфта 6 в .. это время замкнута и давление масла в ее гидроцилиндре 12 равно номинальному давлению Р,. Таким образом, в момент времени t давление Р. мае Ла в гидроцилиндре 11 начинает постепенно нарастать, что связано с заполнением гидроцилиндра и выбиранием зазоров между дисками муфты 7. В момент времени ty заполнение гидроцилиндра завершается, и давление PJJ резко нарастает, пока не, достигнет в момент времени tn номинального значения Р, как и в гидроцилиндре 12 муфты 6, Давление масла Р в гидроцилиндре 11 измеряется датчиком Д1 устройства перекрытия УП1 (фиг. 2), когда оно становится равным номинальному, срабатывает пороговое переключающее устройство П1, и, если реле задержки Р1 выключено, пороговое устройство переводит золотник 17 в положение слива, вследствие чего давление Р, в гидроцшшндре 12 резко падает и муфта 6 выключается. Очевидно, что интервал времени tj-t, равный по величине itt, это дремя, когда включаемая муфта 7 буксует при постоянной скорости скольжения и возрастающем моменте трения. Муфта 6 в это время не пробуксовывает. Далее, в момент времени включается подача масла в гидроцилиндр и муфты 8 и, когда давление Р( достигнет номинального значения рт сигнала датчика ДЗ срабатывает п роговое устройство ГО и золотник 20 переводится в положение слива. Давл ние Рц в гидроцилиндре 14 резко падает, и муфта 9 выключается. В момент времени опять начинает включаться муфта 6, а в момент времени tj выключается муфта 7 и т.д. Таким образом, процессы переключения муфт происходят поочередно на двух валах. Работу реле задержки иллюстрирует график на фиг. 38. Напри мер, включается муфта 7 (давление P а выключается муфта 6 (давление В момент времени tj золотник 18 пе реводится по команде БУ в положение подачи масла в гидроцилиндр 11 муфты 7 ,и давление масла Р начинает возрастать. В комент времени t заполнение гидроцилиндра завершается, и диски муфты .7 начинают сжиматься осевым усилием, при этом давление Р резко нарастает.В момент времени t сигнал датчика Д1 становится достаточным для срабатывания порогового устройства П1, которое включает рел задержки Р1. По истечении установленного времени utn реле задержки Р1 переводит золотник 17 в положение слива масла из гидроцилиндра 12 муфты 6, давление резко падает и муфта 6 выключается, таким . образом, период перекрытия времени включения муфт it увеличивается на величину д ty,2 йа которую отрегулировано реле задержки btn &t, + Согласно варианту исполнения сте работает следующим образом. Включается приводной злектродвигатель 21, который через замыкающие редукторы 22, 25 приводит по , вращение первичные валы испытательных редукторов 23 и 26 (фиг. 4). Пр этом в гидросистемах редукторов 23 и 50 26 насосами создается давление. Затем программное реле РЗ (фиг. 6) замыкает контакты Р3.2 и напряжение подается на катушку Р2, при этом шток электромагнита 29 (фиг. 4) втя- 5

гивается, переводя золотник в положение пЬдачи масла в гидроцилиндр муфты редуктора 23, и муфта этого

смазки муфты позволяет проводить сравнительные испытания муфт при различных условиях смазки (разные 91О редуктора замыкается. При зтом перемещение штока электромагнита 29 приводит также к замыканию контакта Р2.1/ Через заданный промежуток времени программное реле РЗ размыкает контакты Р3.2 и замыкает контакты РЗ. 1 при этом напряжение подается на катушку Р1, вследствие чего срабатывает электромагнит 28 и золотник редуктора 26 переводится в положение подачи масла в гидроцилиндр муфты этого редуктора. Муфта редуктора 23 остается озключенной, так как катушка Р2 питается через контакт Р2.1, При дост йжении заданного давления масла в гидроцилиндре включения муфты редуктора 26 сигнал датчика Д1 возрастает настолько, что срабатывает пороговое устройство, выполненное на транзисторах Т1, Т2 и реле Р7. Контакты Р7.1 замыкаются и включается реле задержки Р5, которое по истечении за- . данного интервала времени размыкает контакты Р5.1 и выключает питание катушки Р2. Возвратная пруясина переводит золотник в положение слива, и муфта редуктора 23 выключается. Через заданный промежуток времени программное реле размыкает контакты РЗ.1 и замыкает контакты Р3,2 и цикл повторяется. Таким образом, муфты периодически переключаются, причем имеется период перекрытия времени их включения. Характер изменения давления масла в гидроцилиндрах испытываемых муфт соответствует изображенному на фиг. 3S. Во время перекрытия дис-, ки включаемой муфты пробуксовывают, так как вторичные валы испытательных редукторов вращаются с одинаковой скоростью (они соединены муфтой 7), а первичные валы имеют различную частоту вращения (передаточное число кинематических передач, связывающих эти валы, равно 1,25). Преимуществом второго варианта исполнения тенда (фиг. 4) является возможность спользования в качестве основы стена серийно вьтускаемых редукторов с гидроподжимными муфтами, унифицированными с муфтами коробки передач, что существенно упрощает и удешевляет изготовление стенда. Кроме того, наличие у каждого из редукторов автономной гидросистемы включения и сорта масел, разная степень их окисления и т.п.), дает возможность зада вать разные температурные режимы и т.п. При необходимости одновременного испытания четырех муфт редукторы 25 и 22 (фиг. 4) должны быть заменены трехзальными, изменяется также конструкция рамы стенда. Использование изобретения по срав нению с прототипом позволяет приблизить условия испытания к условиям эксплуатации, повысить точность конт роля испытываемых муфт, например про 112 шедших ремонт. Кроме того, точность или достоверность снимаемых результатов повышается из-за того, что в конструкции стенда нет вращающихся инерционньЕх масс, используемых для нагружения муфт. В нем не могут быть изменены конечные результаты из-за потери указанными маховиками скорости вращения. При этом отказ от маховиков позволяет использовать приводой двигатель вдвое меньшей мощности что упрощает конструкцию стенда и удешевляет его.

1. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ФРИКЦИОННЖ МУФТ КОРОВКИ ПЕРЕДАЧ, содержавши основание, смонтированные на нем приводной двигатель, центральный и боковые валы, кинематические шестеренчатые передачи, испытываемые фрикционные муфты с ведущими и ведомыми элементами, привод фрикционньж муфт с гидроци.линдрами и системы управления гидроцилиндров, причем приводной двигатель связан с центральным валом, кинематические передачи связывают центральный и боковые валы, на последних установлено по две испытываемые муфты, а их ведомые элементы жестко закреплены на валах, отличающийся тем, что, с целью приближения условий испытаний к условиям эксплуатации муфт, передаточные отношения кинематических передач к каждому боковому валу, выбраны равными соответствующим передаточным отношениям коробки передач испытываемых муфт, гидроцнпиндры обеих муфт, установленных на боковом валу, связаны одной системой управления, а с приводным двигателем связаны ведущие элементы муфт. 2. Стенд по п. 1, отличаюS щийся тем, что система управления гидроцилиндрами муфт выполнена в виде электрически связанньк между собой датчиков давления, установленных в гидроцилиндре каждой муфты, пороговых переключающих устройств, устройств задержки, и электромагнитных 3anoTHjfKOB управления, причем датчик давления одной из фрикционных муфт одного вала связан через &Р пороговое устройство и устройство СО задержки с электромагнитным золотником второй муфты, а датчик давления :о со ррследней - с электромагнитным золояником первой муфты.

/J 19 т Фие.1

фиг. 2

Piz Pii

РН 0.

..1-

Pf

p

3

&

//b

Фиг.Ъ

v./ Pti P.1

P2

PZ.i PB.i

Км1

Pd

РЛ

P6,1

P7.L

P5