Пускотормозная предохранительная гидродинамическая муфта Советский патент 1985 года по МПК F16D33/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к горному машиностроению, где может быть использовано в устройствах для передачи вращения. Цель изобретения - повьшение надежности путем улучшения защитных свойств муфты. На фиг. 1 схематично изображена пускотормозная предохранительная , продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1j на фиг. 4 развертка В-В на фиг. 1J на фиг.5 динамические характеристики известных (кривые 1, 2) и предлагаемой (кривая 3) муфт при времени торможения t 0,34 с, соответственно (кривые 2-4- статистические характери тики известной и предлагаемой муфт) ,на фиг. 6 - графики коэффициента по терь на трение в функции скольжения для данной муфты (кривая 1) и известных (кривые 1,2). Пускотормозная предохранительная муфта содержит насосное 1 и турбинное 2 колеса с лопатками 3, наклоне ными под некоторым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения. При этом в насосном колесе 90 , а в турбинном - , если за начало отсчета принять направление окружной скорости насоса на выходе. Угол /3 может составлять llO-ies для насосного колеса 1 и 20 75 для тубинного колеса 2. Муфта имеет также вькодной вал 4 на котором жестко установлено турби ное колесо 2 и охватывшощий защитный кожух 5, соединенный с насосным колесом 1. Лопатки 3 выполнены в виде полукру га и их кромки установлены с дополнительньм наклоном под углом 8 к радиусу колеса, проходящему нижний край лопатки. Угол 8 может колебаться от +2 до ±20. Кромки лопаток 3 могут быть установлены в насосном 1 и турбинном 2 колесах с одинаковым наклоном к радиусу колес либо могут иметь противоположные по знаку наклоны к радиусу. . Круг циркуляции, образуемый внут ренними полостями насосного 1 и турбинного 2 колес, имеет в попереч ном сечешш в обоих колёсах овальну форму.. Гидродинамическая куфта работает следующим образом. 252 При вращении насоса жидкость протекающая по его каналам, получает некоторый запас энергии. Попадая из насосного колесу 1 в турбинное колесо 2 жидкость приводит его во вращение, причем часть энергии, запасенной в насосе, отдается турбине, а вторая часть вьвделяется в виде тепловых потерь. При заданных угловых скоростях насосного 1 и турбинного 2 колес расход в круге хщркуляции будет тем больше, чем меньше коэффициент потерь на трение. Величина коэффициента потерь на трение в свою очередь определяется формой лопатки и углами установки ее уз и 5 . Эти же углы определяют величины напоров, насоса и турбины, а также расхода жидкости в круге циркуляции муфты. Иными словами углы / и О определяют моментную характеристику муфты, а этим самым и ее защитные свойства. Таким образом, выбирая оптимальное значение углов ft и S , можно получить моментную характеристику муфты, удовлетворяющую требованиям прочности. На фиг. 5 приведены статические и динамические характеристики гидродинамической муфты (кривая 3 и 4) при /J 60 о 12 . Из приведенных характеристик видно, что динамические характеристики предлагаемой муфты при времени торможения t 0,3 с лежат в пределах 2-3 М , а характеристика известной муфты при t 0,34 с. лежат в пределах М , т.е. предлагаемая гидродинамическая муфта в два раза снижает динамические нагрузки по сравнению с известной. Каналы образованные полукругль1ми лопатками с кромкой, наклонной к радиусу, и плоскостью, наклонной к плоскости, перпендикулярной оси вращения, обладают, повышенным коэффициентом трения особенно при скольжениях S .20%, что снижает расход муфт, а вместе с этим и пере даваемый момент в зоне S 20%. В зоне малых скольжений (S 3-10%), где коэффициент трения определяется вихревыми потерями, изменение формы канала практически не влияет на его величину, а значит, и на величину передаваемого момента. Как показывают выполненные исследования быстрое торможение

турбины сопровождается ростом расхода Q, причем чем больше коэффициент Трения, тем меньше темп роста

dQ dt.

вследствии чего расход в динамике не успевает увеличится до расхо да соответствующего статическим характеристикам.

Кроме того, наиболее оптимальные значения угла 8

находятся в пределах +2 - ±20 Так, при

динамические характеристики предлагаемой муфты будут практически такими же, как у известной, а при S 20 теряются защитные свойств гидромуфты.

Таким образом, принятые мероприятия действительно понижают передаваемые моменты при резких торможениях турбины, что и подтвердилось экспериментом.

При времени торможения t 0,3 с (фиг. 5, кривые 3 и 4) динамические нагрузки непревьшают 2-3,ОМнои то значительно ниже нагрузок в известн муфта 4-6 МнощПри времени торможения 0,34 с (фиг. 5, кривые 1 и 2).

Улучшенные защитные свойства муфты увеличивают срок службы прит вода и механизма в целом, а также безопасность обслзшивания за счет уменьшения вероятности аварийных Ситуаций.

1. ПУСКОТОРМОЗНАЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ГВДРОДИНАМРИЕСКАЯ МУФ содержащая насосное колесо с рабочими кромками на его лопатках, установленное на валу турбинное колесо с рабочими кромками на его лопатках, защитный кожух, причем л патки колес равномерно расположены по окружности, угол наклона плискости лопаток насосного колеса к плоскости его вращения выполнен в пределах 110 - 165°, а угол наклот на плоскости лопаток турбинного колеса к плоскости его вращения в пределах 20 - 75, отличаю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности путем улучшения ее защитных свойств, лопатки колес вьшолнены полукруглыми, а их рабочие кромки в плоскости вращения колес расположены под дополнительным углом наклона к .внешнему радиусу этих колес, причем каждая кромка лопаток данного колеса установлена под постоянным для этого колеса дополнительным углом наклона, а вершины дополнительных углов наклона направлены к оси муфты, 2.Муфта по п. 1, . о т л и ч а ющаяся-тем, что дополнительный угол наклона рабочих кромок лопаток выполнен в пределах 2 - 20.