Гидротормоз вихревого типа Советский патент 1985 года по МПК F16D57/00 

i(

00

м

4

Изобретение относя-гся к машиностроению и может быть использовано для торможения вращающихся валов. .:

Известен гидровихревой тормоз, содержащий два элемента, расположенные рядом друг с другом с возможностью относительного вращения и образующие кольцо вихревых камер, центробежный насос с контуром всасывания и контуром давления, при этом жидкость из выходного зазора вихревых камер проходит через контур давления и далее через контур всасывания (1.

Недостатками указанного гидротормоза являются больщне габариты, сложность и высокая материалоемкость.

Известен гидротормоз вихревого типа, выполненный в виде насоса. Он включает рабочее колесо-ротор с установленными на его периферии радиальными лопатками выполненными в теле ротора по обеим его сторонам, корпус-статор с выполненным в нем проточным каналом, охватывающим лопатки, с всасывающей и нагнетательной полостями, разделенными радиальной перемычкой. Известно, что напор, развиваемый вихревым насосом, в 3-5 выше напора, развиваемого Насосом центробежного типа при той же частоте вращения и внешнем диаметре рабочего колеса (2.

Однако известные гидротормоза вихревого типа обладают сравнительно высокой материалоемкостью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является гидротормоз, содержащий ротор, с установленными на нем концентричными основным и дополнительным рядами радиальных лопаток, и статор.

На статоре также установлены концентричные основной и дополнительный ряды радиальных лопаток, образующие с лопатками ротора рабочие полости. При этом ротор с лопатками работает как колесо центробежного насоса, нагнетая жидкость на периферию, где она перетекает в межлопаточное пространство статора и движется в нем радиально (3).

Недостатком такого гидротормоза является его высокая материалоемкость, что приводит к неэффективности процесса торможения.

Целью изобретения является повышение эффективности торможения путем увеличения тормозного момента.

Поставленная цель достигается тем, что в гидротормозе вихревого типа, содержащем заполненный рабочей жидкостью статор в виде обечайкн, жестко и герметично связанны1б с ней торцовые крыщки, концентрично установленный внутри статора с возможностью взаимодействия с последним посредством упомянутой рабочей жидкости ротор с периферийными основными и установлеиг ными конаентрично им дополнительными

радиальными лопаткамЧч на внутренней стороне каждой торцовой крышки статора выполнены концентричные проточные каналы с радиальной перемычкой, причем уио мянутые каналы сообщены друг с другом у обеих сторон радиальной перемычки.

На фнг. I показан гидротормоз, продольный разрез; на фнг. 2 - разрез А-А на фиг. I; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. I; на фиг. 4 - вариант выполнения гидро0тормоза.

Гидротормоз вихревого типа включает ротор I, статор 2,.состоящий из корпусной обечайки 3 и торцовых крышек 4 и 5. Ротор 1 установлен внутри статора 2 на валу 6

5 в подшипниках 7. На периферии ротора 1 на обеих его сторонах выполнены ряды основных радиальных лопаток 8 и 9, которые охватывает основной проточный канал 10, выполненный в статоре 2 с полостями низкого давления И и высокого давления 12,

0 разделенными радиальной перемычкой 13. Концентрично основным лопаткам 8 9 в теле ротора I выполнены дополнительные ряды лопаток 14, 15, которые охвачены дополнительными кольцевыми проточными каналами 16 и 17, выполненными в статоре 2, с радиальными перемычками 18 и 19 и полостями высокого давления 20 н низкого давления 21. При этом полость высокого давления 12 основного канала 10 с полостямн 20 дополнительных каналов 16, 17,

0 а также полость 11 с полостями 21 сообщаются соответственно каналами 22 н 23, выполненными в статоре. Дополнительные проточные каналы 16 и 17 отделены от основного канала 10 цилиндрическими кольцевыми перемычками 24 и 25. Рабочая- жидкость поступает в полость ги дротормоза по трубе. 26 с запорным вентнлем 27, а сливается по трубе 28 с вентилем 29. Для выпуска воздуха при заполнении гидротормоза

служит воздушный клапан 30. Для плавного

0 регулирования величины тормозного момента, развиваемого гидротормозом, к каналам 22 подсоединяется трубопровод 31 с регулируемым дросселем 32, привод которого может быть осуществлен принудительно, например гидроцилиндром 33.

На фиг. 4 показана схема варианта гидротормоза, предназначенного для длительного торможения или поддержания постоянной скорости, например, буровых лебедок. В конструкции дополнительно установлен

g трубопровод 34 с вентилем 35, который подсоединяется к полостям 21 дополнительных проточных каналов 16, 17. При этом полость 11 основного проточного канала 10 отделена от полостей 21 дополнительных каналов. 16 и 17 цилиндрическими перемыч5 .ками 24 и 25, т. е. каналы 23 здесь отсутствуют. Кроме того, для охлаждения рабочей жидкости в баке 36 может быть установлеи Холодильник 37. Гидротормоз работает следующим образом. Для торможения вращающегося вала гидротормоз заполняется рабочей жидкостью из внешней системы через трубу 26 при открытом вентиле 27. При этом вентиль 29 закрыт, а ротор I вращается как указано на чертежах стрелкой. Жидкость поступает в полость низкого давления 11 основного проточного канала 10 и по сообщающим каналам 23 в полости 21 дополнительных проточных каналов 16 и 17, захватывается лопатками 8, 9 и 14, 15 и перемещается, как показано пунктирными стрелками на фиг. 3, по каналам 10, .16, и 17, а затем по трубопроводу 31 через дроссель 32. Воздух, сталкиваясь в верхней части гидротормоза, удаляется через клапан 30. При полностью открытом дросселе 32 лопаточные сист.емы 8, 9 и 14, 15 работают как два вихревых насоса параллельно на один трубопровод 31. Тормозной момент, создаваемый гидротормозом, при этом небольщой, для его увеличения необходимо ущемлять проходное сечение дросселя 32 посредством, например, гидроцилиндра 33. Напор, создаваемый лопаточной системой ротора 1, а следовательно, и тормозной момент, создаваемый гидротормозом, при этом будет возрастать. При некотором положении дросселя 32 подача лопаточной системы 14, 15 будет нулевой, в то время как лопаточная система 8, 9 продолжает подавать жидкость в трубопровод 31. Это объясняетсятем, что диаметр основной лопаточной системы 8, 9 больше диаметра дополнительной лопаточной системы 14 и 15. .Поэтому и напор, создаваемый.лопаточной системой 8, 9, больше напора, создаваемого системой 14, 15. Поэтому при определенном положении дросселя 32 жидкость, подаваемая лопатками 14, 15, не сможет преодолеть сопротивление в трубопроводе 31 и дросселе 32, и подача этой лопаточной системы будет равна нулю, При дальнейшем ущемлении проходного сечения дросселя 32 сопротивление в трубопроводе 3 с дросселем 32 возрастает, при этом часть жидкости,- подаваемой лопаточной системой 8, 9, продолжает поступать в трубопровод 31, а остальная часть - в полости 20 и каналы 16, 17. При полностью закрытом дросселе 32 лопатки 8, 9 захватывают жидкость и перемещают ее из полости 11 .в полость 12 по проточному каналу 10. Так как лопаточная система 8, 9 расположена на большем диаметре, чем система 14, 15, то давление Р, жидкости в полости 12 Р, больше давления Р в полостях 20 Р . За счет разницы этих давлений жидкость из полости 12 поступает в полости 20 по сообщающим каналам 22 и далее движется по дополнительным проточным каналам 16, 17 в направлении, обратном направлению вращения лопаточной системы 14 15 - впротивоток, и далее по каналам 23 вновь поступает в полость II. Т. е.,при полностью закрытом дросселе 32 лопаточные системы 8, 9 и 14, 15 работают как два вихревых насоса навстречу друг другу, обеспечивая максимальный тормозной момент. Утечки через цилиндрические перемычки 24 и 25 благодаря расположению радиальных перемычек 19 и 13, а также 18 и 13 друг над другом будут незначительны, так как они пропорциональны разнице давлений Р и Р,, которая определяется потерями напора жидкости в каналах 22. По окончании процесса торможения жидкость может быть слита по трубопроводу 28 при закрытом вентиле27. Таким образом, выполнение в статоре концентричных проточных кольцевых каналов 10, 16 и 17, охватывающих основные 8, 9 и дополнительные 14, 15 ряды лопаток; установка в этих каналах радиальных перемычек 14, 18 и 19 позволяет создать тормозную систему из двух насосов вихревого типа, а соединение полостей высокого давления 12 и 20 каналами 22 позвол 1ет работать этим вихревым насосом паралельно друг другу или впротивоток, что значительно повышает тормозной момент и снижает материалоемкость гидротормоза. Расположение перемычек 13 и 18, а также 13 и 19 соответственно друг над другом позволяет уменьшить переточки из основного проточного канала 10 в дополнительные 16 и 17 и тем самым повысить эффективность торможения. Гидротормоз данной конструкции может быть использован при кратковременном торможении, когда жидкость, заполняющая его, не успевает вскипеть, например, при торможении становой лебедки земснаряда или транспортногосредства. Гидротормоз работает следующим обрязом. Для торможения открываются вентили 27 и 35 и рабочая жидкость по трубопроводам 26 и 34 поступает в полость 11 и полости 21, захватывается лопатками 8, 9 и 14, 15 и перемещается по каналам 10 и 24, 25 в полости 12 и 20 и в трубопровод 31 с дросселем 32. При этом лопаточные системы 8, 9 и 14, 15 работают.как два вихревых насоса параллельно на один трубопровод 31. При полностьк) открытом дросселе 32 тормозной момент, создаваемый гидротормозом, незначительный и определяется только сопротивлением трубопровода 31 с дросселем 32. По мере ущемления проходного сечения дросселя 32 тормозной момент увеличивается. При некотором положении дросселя 32 подача лопаточной системы 14, 15 нулевая, жидкость в трубопровод 31 поступает только от лопаточной системы 8 и 9. При даль нейшем ущемлении проходного сечения дросселя 32 часть жидкости, подаваемой лопаТОЧНОЙ системой 8 и 9, поступает в трубопровод 31 с дросслем 32, а часть - в полости 20 дополнительных каналов 16, .17 и далее через трубопровод 34 в бак 36. При полностью закрытом дросселе 32 жидкость поступает по трубопроводу 26 в полость II, захватывается лопатками 8, 9 и перемещается по основному проточному каналу 10 в полость 12, далее через сообщающие каналы 22 поступает в полости 20 дополнительных каналов 16, 17 и движется по ним к полостям 21 навстречу вращения ротора - влротивоток,. как показано стрелками на чертеже. Из полостей 21 жидкость поступает по трубопроводу 34, в бак 36 с холодильником 37, где она охлаждается и затем вновь поступает в трубопровод 26. Таким образом, лопастные системы 8, 9 и 14, 15 работают как два вихревых насоса Навстречу друг

другу. Наличие трубопровода 34 позволяет пропускать жидкость через бак 36 с холодильником 37 и охлаждать ее, что дает возможность работать гидротормозу в длительном тормозном режиме без вскипания рабочей жидкости. При этом при работе лебедки в режиме «Подъем, когда вал лебедки вращается в противоположную сторону, гидротормоз при закрытых дросселе 32 и вентиле 29 автоматически освобождается

от заполняемой его жидкости и не создает дополнительного сопротивления.

Использование -изобретения, например, в становых лебедках земснарядов по сравнению с базовым объектом - лопастным

гидродинамическим тормозом ГДТ540, позволит повысить материалоемкость на 57%, т. е. позволит повысить эффективность торможения данного тормоза.

ГИДРОТОРМОЗ ВИХРЕВОГО ТИГ1А, содержащий заполненный рабочей жидкостью статор в виде обечайки, жесткб и герметично связаннь1е с ней торцовые крышки, крнцеитрнчно установленный внутри статора с возможностью взаимодействия посредством упомянутой рабочей жидкости ротор с периферийными основными и установленными концеитричио им дополнительными радиальными лопатками отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности торможения путем увеличения тормозного момента, на внутренней стороне каждой торцовой крышки статора выполнены концентричные проточные каналы с радиальной перемычкой, причем упомянутые каналы сообщены друг с другом у обеих сторон радиальной перемычки. (Л с

г iput.f

15

9uz.2

21

18,r3j2

22

31

4J 33

fpui.