Фрикционная муфта включения Советский патент 1991 года по МПК F16D25/62 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям фрикционных муфт включения гидромеханических передач мобильных машин, работающих в условиях резко меняющихся нагрузок.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств путем повышения плавности включения и упрощения конструкции.

На фиг. 1 изображена схема фрикционной муфты включения с источником давления жидкотекучей среды, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - характеристика совместной работы источника давления рабочей жидкости и гидромагистралей включения и смазки фрикционных муфт коробки передач при постоянной частоте вращения корпуса источника давления.

Фрикционная муфта 1 включения (фиг. 1 и 2), имеющая ведомый вал, содержит ведущие 2 и ведомые 3 фрикционные диски, поршень 4, размещенный внутри барабана 5, скрепленного.с ведущим валом 6. Канал 7, соединенный с магистралью 8 включения муфты, выполнен в ведущем валу б и предназначен для подвода рабочей жидкости под поршень 4. Канал 9 подвода рабочей жидкости для смазки фрикционных дисков 2 и 3 в зоне их контактов соединен с магистралью 10 смазки. Фрикционная муфта содержит также источник 1 1 давления рабочей жидкости, корпус 12 которого кинематически связан с насосным колесом 15 гидродинамической передачи 14 (посредством шестеренной передачи 13). Выходное турбинное колесо 16 гидродинамической передачи 14 через шестеренную передачу 17 связано с барабаном 5.

Подвод мощности ко всему устройству осуществляется от двигателя (не показан), вал которого кинематически связан с шестеренной передачей 13.

Шестеренные передачи 13 и 17 могут быть заменены, например, ременными передачами Нагнетательные элементы источника 11 давления неподвижно размещены Вдчутри корпуса 12, один из которых 18 выполнен в виде черпака и подключен к магистрали 8 включения муфты, а другой 19 выполнен с радиальным отверстием, вход 20 которого подключен к магистрали 10 смазки фрикционных дисков 2 и 3.

Входное отверстие 21 нагнетательного элемента 18 расположено на радиусе R, а входное отверстие 20 нагнетательного элемента 19 - на радиусе , составляющем 0,74-0,91 от радиуса R входного отверстия 21 в черпаке 8. Кроме того, источник 11 давления содержит неподвижную ось 22 с каналом 23 подвода и каналами 24 и 25 отвода рабочей жидкости, последние из которых разобщены гидравлически и соединены соответственно с магистралями включения 8 и смазки 10 муфты 1.

0

5

u

5

0

5

0

5

Золотник 26 включения встроен в магистрали 8 включения, бак 27 ;.«гет трубку 28 забора, подсоединенную к каналу :tJ подвода рабочей жидкости и обеспечивающую постоянный подпор, определяемый уровнем.

Нагнетательный элемент 2 ориентирован навстречу направлению вращения рабочей жидкости, поэтому последняя устремляется в него, имея давление, определяемое как скоростной составляющей напора, так и потенциальной (кривая 29, фиг. 3). В нагнетательный элемент 9 рабочая жидкость подается под давлением, определяемым только потенциальной составляющей напора (кривая 30, фиг. 3). Кривые 29 к 30 характеризуют зависимость указанных давлений Р от величин расходов QBO и QCM рабочей жидкости в соответственных магистралях включения 8 и смазки 10, а кривые 31-33 - гидравлические потери давления в этих магистралях, при этом кривая 31 определяет холостые потери, а кривая 32 - максимальные потери в момент замыкания фрикционных муфт.

График нарастания давления в магистрали 8 включения в зависимости от времени характеризуется кривой, обеспечивающей оптимальную плавность включения фрикционной муфты.

Фрикционная муфта включения работает следующим образом.

Рабочая жидкость поступает, например, за счет геометрического подпора, равного высоте h, из бака 27 во входной канал 23 к далее во вращающийся корпус 12 источник. 11 давления, раскручивается в нем и поступает во входное отверстие 21 нагнетательного элемента 18 и входное отверстие 20 нагнетательного элемента 19.

Для включения фрикционной муфты 1 необходимо, чтобы золотник 26 включения находился в положении, соответствующем фиг. 1. При этом рабочая жидкость поступает в магистраль 8 включения фрикционной муфты 1 и по каналу 7 подводится под поршень 4, который, перемещаясь под воздействием давления, определяемого кривой 29, преодолевает усилие, развиваемое возвратной пружиной (не показана) под поршнем 4, и сжимает ведущие 2 и ведомые 3 фрикционные диски, обеспечивая передачу крутящего момента.

Крутящий момент Мт,,подводимый к барабану 5 фрикционной муфты от турбинного колеса 16 гидродинамической передачи 14, пропорционален квадрату угловой скорости насосного колеса 15 последнего.

Как видно из графика (фиг. 3), в начальный момент времени включения совмещение характеристик источника 11 давления (кривая 29, фиг. 3) и гидравлических потерь в магистрали 8 включения (кривая 31) осуществляется в точке а, определяющей начальные расход Qo и давление /V По мере

движения поршня 4 и сжимания фрикционных дисков 2 и 3 требуемое давление плавно нарастает в соответствии с участком кривой 29 от точки а до точки б, а рас; j- рабочей жидкости снижается до значения QK. Соответственно плавность изменения напора Н (давления) обеспечивает плавность нарастания крутящего момента М.

Выполнение второго нагнетательного элемента 19 с радиальным отверстием обеспечивает малую зависимость развиваемого им напо, -. явления) от величины расхода в магистра . 0 смазки (кривая 30, фиг. 3). Точка s, полученная при пересечении кривых 30 ч 32, определяет расход Qcv и давление Рсм, которые не зависят от работы черпака 18. За счет этого обеспечивается надежная смазка фрикционных дисков 2 и 3 в зоне их контакта.

Экспериментапьно установлечо, что при расположении входа 20 радиального отверстия нагнетательного элемента 9 на расстоянии , равном 0,, имеет место поедель но допустимая величина давления, например 14 кг/см2, при которой достигается удовлетворительная плавность включения муфты. При этом время полного включения фрикционных дисков муфты уменьшается и составляет для наиболее нагруженных фрикционных муфт 1 передачи мощных гидромеханических передач (550 л. с.) практически 0,4-0,5 с. При расположении входа 20 радиального отверстия нагнетательного элемента 19 на расстоянии меньше, чем 0,74/,, имеет место избыточная величина давления Н в магистрали включения муфты, что приводит к снижению плавности ее включения. Кроме того, происходит снижение давления ниже допустимого в магистрали 10 смазки фрикционных дисков 2 и 3.

При , давление в магистрали 8 включения фрикционной муфты снижается до предельно допустимой величины, при которой обеспечивается требуемая плавность включения. Время полного включения муфты в этом случае увеличивается, но остается достаточным для ее надежной работы.

Снижение давления в магистрали 8 включения муфты происходит за счет перераспределения потоков рабочей жидкости внутри корпуса 12 таким образом, что расход рабочей жидкости через вход 20 радиального отверстия нагнетательного элемента 19 увеличивается вследствие увеличения его радиуса отбора, а давление на выходе из нагнетательного элемента 18 уменьшается.

При , время полного включения муфты практически соответствует необходимому, что обеспечивает ее плавное включение с минимальным нагревом фрикционных дисков 2 и 3. Для наиболее нагруженных фрикционных муфт это время составляет 0,6-0,8 с, а давление равно 14 кг/см2. При зтом давление в магистрали 10 смазки имеет величину, соответствующую требуемой.

При ,74-0, время по.сл включения муфты практически соответствует необходимому, что обеспечивает ее плавное включение и снижение динамических нагру- .-ж в трансмиссии гидромеханических коробок передач без дополнительных устройств платности. При этом давление в магистрали Ю смазки имеет величину, соответствующую требуемой.

Для выключения фрикционной муфты

0 необходимо золотник 26 включения перевести во второе положение. При этом рабочая жидкость, вытесняемая из надпоршне- вой полости фрикционной муфты под воздействием возвратной пружины (не показана) и поршня 4 и нагнетаемая источником 11 давления в магистраль 8 включения, сливается в бак 27 через соответствующие отверстия в золотнике 26 включения, которые (фиг. 1) показаны условно стрелками.

0 Таким образом, кинематическая связь между барабаном 5 фрикционной муфты и вращающимся корпусом 12 источника 11 давления через гидродинамическую передачу 4 позволяет обеспечить соответствие между моментом трения, развиваемым при

° контакте фрикционных дисков 2 и 3 и моментом, подводимым к барабану 5 муфты. Введение второго нагнетательного элемента 19 с радиальным отверстием и гидравлическая связь его выходного отверстия с зоной кон /акта фрикционных дисков 2 и 3 позволяет обеспечить надежную смазку последних. Выполнение входного отверстия 20 нагнетательного элемента 19 с радиусом, составляющим 0,74-0,91 радиуса входного отверстия 21 нагнетательного элемента 8, подключенного к магистрали 8 включения муфты, позволяет рациональным образом перераспределять давление в магистралях включения 8 и смазки 10, что обеспечивает повышение плавности включения муфты и надежную смазку ее дисков 2 и 3.

0

Формула изобретения

Фрикционная муфта включения, содержащая ведущие и ведомые фрикционные диски, кинематически связанные соответст5 венно с ведущим и ведомым валами, зафиксированный на ведущем валу и кинематически связанный с гидродинамической пере- -ачей барабан, внутри которого с образо- -нием полости размещен поршень, взаимодействующий с ведущими фрикционными

0 дисками, и источник давления рабочей жидкости, имеющий корпус с размещенным внутри него двумя нагнетательными элементами и гидравлически связанный с полостью барабана и с зоной трения фрикционных дисков, отличающаяся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных качеств путем повышения плавности включения и упрощения конструкции, корпус источника давления

5

кинематически связан с насосным колесом гидродинамической передачи, один нагнетательный элемент выполнен в виде черпака, а другой нагнетательный элемент выполнен с радиальным отверстием, вход которого расположен на радиусе 0,,91 от радиуса входного отверстия первого нагнетательного элемента, при этом нагнетательные элементы установлены неподвижно, их выходы разобщены гидравлически и сообщены соответственно с полостью барабана и с зоной трения фрикционных дисков.

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено во фрикционных системах включения с гидравлическим приводом. Цель - повышение эксплуатационных качеств путем повышения плавности включения и упрощение конструкции за счет обеспечения пропорциональной зависимости давления сжатия фрикционных дисков от подводимого крутящего момента. Цель достигается введением кинематической связи между корпусом источника давления и барабаном через гидродинамическую передачу 14. Муфта имеет ведомый 1 и ведущий 6 валы, барабан 5, привод включения, источник давления (ЙД) 11 рабочей жидкости. Корпус 12 ИД 11 кинематически связан с насосным колесом 15. ИД II имеет два нагнетательных элемента (НЭ) 18 и 19, связанных гидравлически с полостью барабана 5 и зонами трения фрикционных дисков 2 и 3 соответственно. Вход 20 радиального отверстия НЭ 19 выполнен на радиусе R-2. Радиус составляет 0,74...0,91 радиуса R расположения входного отверстия 21 в НЭ 18, выполненного в виде черпака. Выходы каналов 24 и 25 НЭ 18 и НЭ 19 разобщены гидравлически. Рабочая жидкость за счет геометрического подпора из бака 27 поступает во вращающийся корпус 12 ИД 11, раскручивается в нем и поступает во входные отверстия 20, 21 НЭ 19 и 18, а затем под поршень 4. Через каналы 25, 10 и 9 рабочая жидкость поступает в зону трения фрикционных дисков 2 и 3 для их смазки. 3 ил. Ч 2 J (О (Л С5 оо со оэ оо о

А-А

18

Фиг. 2

2§ /51

33

5S

ОQKQ. в.

Фиг. 5

о см О