Гидродинамическая муфта преимущественно для наземных транспортных средств Советский патент 1985 года по МПК F16D33/08 

Изрбретение относится к машиностроению и применяется в гидродинамических передачах для использования в приводах моторно-трансмиссионных установок наземных транспортных средств, таких как автомобили, тягачи и др, при этом предполагаетс применение гидромуфты главным образом в маломощных приводах с большим моментом инерции ведомых элементов, например в приводах вентиляторов, генераторов, для разгона маховиков и в различных стендовых установках.

В таких приводах целесообразно применение гидромуфт, с нежесткими характеристиками, что уменьшает динамические нагрузки в приводе и повышает его надежность.

Известны гидромуфты с нежесткой тяговой характеристикой, обеспечива ющейся специальными конструктивными мерами при постоянном заполнении гидромуфты.

Известна гидромуфта с большим числом лопаток ij.

При увеличении скольжения в этой гидромуфте возрастает частота противостояния лопаток колес насоса и турбины, что при толщинах лопаток, сравнимых при большом их числе с межлопаточньш каналом, вызывает большое сопротивление центробежным силам. Это приводит к относительному снижению расхода в гидромуфте и передаваемому моменту при возрастаНИИ скольжения, т.е. к понижению жесткости тяговой характеристики.

Недостатком указанной конструкции гидромуфты является ограниченная возможность получения нежесткой тяговой характеристики при тех нологически оправданном увеличении числа лопаток, поэтому этот путь уменьшения жесткости характеристики рекомендуется сочетать с другими известными техническими решениями, что приводит к усложнению конструкции.

Известна гидромуфта, снабженная планетарным дифференциальным механизмом, взаимодействующим с рабочим колесами гидромуфты. Кроме планетарного механизма, эта гидромуфта содержит насосное колесо и турбинно кояесо, расчлененное на два венца, входной и выходной валы. Благодаря тому, что по мере разгона выходного вала.гидромуфты увеличивается доля

мощности, передающаяся механическим путем через дифференциал, в этой гидромуфте можно получать различные по жесткости тяговые характеристики подбирая параметры планетарного механизма и относительные размеры рабочих колес 1идромуфты 2J ,

Недостатками гидромуфты являются сложность конструкции, обусловленна наличием трехрядного планетарного дифференциала, и большой осевой габарит.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является гидропередача с применением многовенцовых лопастных колес, содержащая ра.зъемный корпус, установленное внутри корпуса насосное колесо в виде жестко связанных с входным валом концентрично расположенных венцов с прямоугольными лопастями, установленными на венцах с кольцевыми зазорами, и турбинное колесо в виде жестко соединенных с выходным валом через корпус венцов с установленными на них и в кольцевых зазо- pax прямоугольных Лопастей, причем лопасти .насосного и турбинного коле последовательно чередуются fj .

Недостатком устройства является то, что рабочая полость не замкнута в общий круг циркуляции. Передача мощности в нем осуществляется путем локальных циркуляции, возникающих н стыках разноименных лопаточных венцов с реализацией типовой по жесткости тяговой характеристики в каждом отдельном месте. Это проявляетс и в полной внешней характеристике гидропередачи, поэтому в случае . использования ее в качестве гидромуфты не представляется возможным получение нежесткой тяговой характеристики и в диапазоне скольжений 0-100%, что является недостатком.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем снижения жесткости тяговой характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что гидродинамическая муфта, содержащая разъемный корпус, установленные внутри корпуса насосноеколесо в виде жестко связанных с входным валом концентрично расположенных венцов, с прямоугольньми лопатями на них, установленными на венцах с кольцевьми зазорами, и турбин3

ное колесо в виде жестко связанных выходным валом через корпус венцов с установленными на них и в кольцевых зазорах прямоугольных лоцастей, причем лопасти насосного и турбинного колес последовательно чередуются, снабжена промежуточным.корпусны элементом, прямоугольной лопасти турбинного колеса выполнены с жестк срязаннымй одна с другой по вершинам и промежуточным корпусным элементом, пследний жестко закреплен между разъемными частями корпуса, насосное колесо выполнено составным, а его прямоугольные лопасти расположены в окружном направлении между лопастями турбинного колеса, причем одна из составных частей насосного колес выполнена съемной в виде венца с прямоугольными лопастями, зафикси-, рованными в окружном и в осевом направлениях.

На фиг.1 показана гидромуфта, разрез (насосное и турбинное колеса содержат по два лопаточных венца), на фиг.2 и 3 - тяговые характеристики гидромуфты.

Гидромуфта состоит из связанного с выходным валом разъемного корпуса 1, внутри которого с целью выполнения быстрого монтажа расположены насосное и турбинное колеса. Насосное колесо 2 жестко связано с входным валом, а турбинное колесо 3 жестко связано с промежуточной съемной частью корпуса, которая герметично и жестко закреплена между двумя другими частями корпуса 1. Насосное колесо 2 выполнено составньгм в виде ротора с жестко закрепленным на нем диском с прямоугольным несъемным лопаточным венцом 4 и съемным лопаточньм венцом с прямоугольной лопастью 5. Съемная лопасть 5 установлена на роторе насосного колеса подвижно, на1тример на шпицах, дпя того чтобы осуществить работослойную, сборную конструкцию. От перемещения съемная лопасть 5 зафиксирована в осевом направлении, например, пружинным кольцом. Венцы насосного колеса расположены концентрично один относительно другого, а между ихлопастямй выполнены кольцевые зазоры. Прямоугольные лопасти 6 турбинного колеса жестко связаны друг с другом по вершинам и с промежуточной съемной частью корпуса 1. Прямоугольные ло7294

, пасти 6 установлены в кольцев 1х зазорах между прямоугольной съемной и несъемной лопастями насосного колеса, причем каждая лопасть турбиннго колеса последовательно чередуется с лопастью насосного колеса. В данном случае при использовании четырех прямоугольных лопастей эффективно чередовать лопасти в-окружном направлении. Число лопаточных венцов в общем случае должно увязываться с передаваемым моментом и может быть равно 6,8 и т.д., т.е. кратное двум. Последовательное чередование венцов в общей рабочей полости корпса 1 должно быть выполнено как по горизонтали, так и по вертикали. Величина диагональной перемычки между вершинами прямоугольных лопастей 6 турбинного колеса выбирается из условий жесткости и прочности лопа точной системы в целом.

Гидромуфта работает, следующим образом.

При включении приводного двигате ля насосное колесо 2, связанное с ним, создает циркуляцию рабочей жидкости, заполняющей полость гидромуфты, которая при этом последовательно обходит все лопаточные венцы. На стоп-режиме, когда турбинное колесо 3 неподвижно (100% скольжения), расход в круге циркуляции гидромуфты и передаваемый момент определяется разностью центробежных давлений создаваемых венцами 5 и 4 насосного колеса, расположенных на разных радиусах. По мере разгона турбинного колеса 3 и перехода муфты на малые скольжения турбинный венец 6 начинает компенсировать .противодавление насосного венца 5, что приводит к относительному возрастанию расхода в гидромуфте и передаваемого момента. При этом в гидромуфте возрастает и активный напор и расход, что увеличивает передаваемую мощность. Тяговая характеристика гидромуфты деформируется, т.е. становится нежесткой по сравнению с типовой характеристикой двухколесной гидромуфты. Возрастание момента обусловливается не только тем, что венец 6 способствует прокачке жидкости, находясь на одной вертикали с основным насосным лопаточным венцом 4, но и тем, что на средних передаточньк отношениях венец 6 сам начинает актив но срабатывать гидравлическую энергию, отдавая ее на выход гидромуфты. Таким образом, при наличии венцов 5 и 6 характеристика гидромуфты становится менее жесткой. На фиг.2 показана экспериментальная тяговая характеристика предлагаемой гидромуфты. Коэффициент для такой гидромуфты вычисляется по формуле: y.lo, NH - мощность на насосном колесе гидромуфты, л.с., Jf - удельный вес рабочей жид кости, Т/м , I5g - активный диаметр гидромуфты, м, HH - частота вращения насосно го колеса, об/мин. Характеристика гидромуфты имеет явно выраженную обратную прозрачность, что подтверждает описанный принцип действия. Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения заключается в его конструктивных и эксплуатационных преимуществах по сравнению с известными гидромуфтами, в которых нежесткость характеристики достигается переменностью заполнения, механическим изм нением формы проточной полости и др Предложенная гидромуфта по сравнени с ними не имеет неустойчивых режимо проста по конструкции. Использование изобретения по сра нению с известными муфтами позволит улучшить эксплуатационные характери тики. Так известную гидромуфту можно условно рассматривать как ряд обычных гидромуфт, работающих на один вьнходной вал. При этом принципиально каждая из муфт (и муфта в целом) обладает типовой, т,е, жесткой тяговой характеристикой (прямой прозрачности - по аналогии с комплексным гидродинамическим трансформатором) . Ориентировочное сравнительное протекание коэффициентов мощности Кц в зависимости от передаточного отношения показано на фиг.З. Сплошной линией показана тяговая характеристика предлагаемой гидромуфты, пунктиром - известной. Сопоставление характеристики предлагаемой гидромуфты с типовыми жесткими характеристиками известных гидромуфт показывает, что может быть легко достигнуто уменьшение жесткости до 2 раз. Количественно жесткость характеристики может быть оценена по коэффициенту прозрачности К„ нагрузочной характеристики, как это делаетг ся для гидродинамических трансформаторов. Коэффициент прозрачности представляет собой отношение коэффициента мощности при трогании к коэф мциен ту мощности, по которому выбирается размер гидромуфты. Для предлагаемой гидромуфты Ifn 2,5, дпя базовой kf,5,8. Таким образом, предлагаемая гидромуфта имеет в 2,3 раза меньшую жесткость, чем базовая, что во столько же раз снижает перегрузки в приводе при запуске и примерно во столько же раз повышает его-срок службы, что приводит к улучшению эксплуатационных возможностей.

0U.i

ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МУФТА ПРЕИМЩЕСТВЕННО НАЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, содержащая разъемный корпус, установленные внутри корпуса насосное колесо в виде жестко связанных с входным валом концентрично расположенных венцов с прямоуголь ными лопастями на них, установленными на венцах с кольцевыми зазорами и турбинное колесо в виде жестко м :;х ;;.i связанных с выходным валом через корпус венцов с установленньвга на них и в кольцевых зазорах прямоугольных лопастей, причем лопасти насосного и турбинного колес пocлeдoвaтeJ|ьнo чередуются, отличающаяся тем, что, с целью, расширения эксплуатационник возможностей путем снижения жесткости тяговой характеристики, она снабжена промежуточным корпусным элементом, прямоугольные лопасти турбинного колеса жестко связаны одна с другой по вершинам и с промежуточн№ корпусньм элементом, последний жестко закреплен между разъемными частями корпуса насосное колесо выполнено составным, а его прямоугольные лопасти расположены в окружном направлении между лопастями турбинного колеса, причем одна из составных частей насосного колеса выполнена съемной в виде венца с прямоугольной лопастью зафиксированной в окружном и в осевом направСП лениях.

Фа.г,Ч

80 60 0 20

0,.6

0.1

иг.З

QJ