Гидродинамическая передача Б.Ф.Кочеткова Советский патент 1993 года по МПК F16H41/00 

Изобретение относится машиностроению и может быть использовано в транспортном машиностроении и станкостроении. . . Цель изобретения - упрощение устройства, уменьшение размеров, массы динамических нагрузок, повышение надежности конструкции и нагрузочной способности.

На фиг,1 и 2 изображена гидродинамическая передача, общий вид, в двух проекциях соответственно (на фиг.1 разрез А-А на фиг.2); на фиг.З показана работа передачи; на фиг.4 и 5 приведены варианты конструктивного оформления передачи - разрез в вертикальной плоскости по оси 0-0.

Гидродинамическая передача (фиг. Т, 2) содержит соосные ведущий 1 и ведомый 2 валы, размещенные на оси 0-0 передачи. К ведущему валу наклонно в сторону ведомого вала прикреплен кривошип 3, несущий на своем конце шип 4. перпендикулярно к которому прикреплен тор 5, внутри которого соосно расположено лопаточное колесо 6. несущее от двух и более лопаток 7, расположенных в полости тора с минимальными зазорами с его внутренними стенками. В центральной части тора вне пределов его полости размещены находящиеся в зацеплении ведущее 8 и ведомое 9 конические зубчатые колеса. Ведущее колесо 8 при помощи промежуточного вала 10 соединено с центром лопаточного колеса 6, а ведомое колесо 9 установлено на ведомом валу 2. Шип 4 кривошипа, тор 5, лопаточное колесо 6; промежуточный вал 10 и ведущее крниче- ское колесо 8 размещены соосно на одной осевой линии Oi-Qi, которая располагается наклонно к оси 0-0 передачи и пересекается с этом осью в точке 01,-с которой совмещен совокупный центр масс всех элементов ведущего звена, включая тор 5 и лопаточное колесо 6,

На фиг.4 приведен вариант устройства передачи, при котором ведущее колесо $ имеет Меньший диаметр по сравнению с ведомым колесом 9.

СО

со

Ј

W

На фиг.5 приведен вариант устройства передачи, при котором ведущее колесо 8 имеет больший диаметр по сравнению с ведомым колесом 9.

Гидродинамическая передача работает следующим образом.

При вращении ведущего вала 1 и неподвижном ведомом вале 2 в связи с приложен- ной к нему нагрузкой или началом движения, кривошип 3 с шипом 4 и заполненным рабочей жидкостью тором 5 приводится во вращение вокруг оси 0-0 передачи, а ведущее колесо 8 обкатывается по неподвижному ведомому колесу 9, приводя лопаточное колесо 6 с лопатками 7 во вращение вокруг оси Oi-Oi, при этом лопатки приводит во вращение с той же угловой скоростью рабочую жидкость в полости тора 5. В связи с тем, что при вращений кривошипа ведущее колесо обкатывается по ведомому колесу, в данном случае, т.е. при неподвижном ведомом колесе 9, угловая скорость лопаточное колесо 6 и рабочей жидкости будет в два раза больше угловой скорости тора 5, жестко соединенного с кривошипом 3. Ось вращении тора и рабочей жидкости наклонна к оси 0-0 ведущуго 1 и ведомого 2 валов передачи, поэтому при вращении тора он будет совершать колебательное движение в плоскости, проходящей через ось 0-0 передачи. Амплитуды этих в два раза превышает угол наклона оси Oi-Oi к оси 0-0 и показана на фиг.З углом а. Вращение тора и его колебания происходит вокруг точки O i пересечения осей 0-0 и . Известно, что в гидродинамических передачах вращающий момент передается за счет изменения момента количества движении рабочей жидкости. Известно также, что момент количества движения является векторной величиной и в то же время он проявляется с соблюдением фундаментального физического закона сохранения.

Из сказанного выше следует, что рабочая жидкость в полости тора под воздействием лопаток 7 вращающегося лопаточного колеса б совершает вращение одновременно вокруг двух осей 6-0 и , которые наклонены относительно друг друга и пересекаются в точке OL При этом вращающаяся рабочая жидкость вместе с тором 5, совершающая одновременно колебательные движения вокруг той же точки O i с амплитудой угла я, подчиняется закону сохранения момента количества движения, включающего сохранение направление его вектора. Следовательно, исходя из фундаментального физического закона сохранения, ось Oi-Oi

принудительно колеблющегося тора 5 стремится занять стабильное положение. Этому препятствует перекатывание ведущего колеса 8 по ведомому 9, вызывающее колебательные движения тора с рабочей жидкостью. Возникающее при этом силовое взаимодействие пары колес 8, 9 обуславливает передачу вращающегося момента на ведомый вал 2, который, преодолевая нагрузку, начинает вращаться. Величина передаваемого вращающегося момента зависит от частоты (интенсивности) колебаний тора с вращающейся жидкостью, которая находится в прямой зависимости от разности

угловых скоростей ведущего 1 и ведомого валов.

Цель изобретения достигается применением заполненного рабочей жидкостью вращающегося тора, центр массы которого

совмещен с осью вращения и центром колебаний, который благодаря установки его оси под углом к оси передачи совершает колебательные движения, обеспечивающие передачу вращательного движения без

применения раздельных насосного и турбинного колес, имеющих большое число лопаток. При этом благодаря тому, что угловая скорость рабочей жидкости превышает угловую скорость ведущего вала 1, нагрузоч0 ная способность передачи повышается.

Приведенные на фиг.4 и 5 передачи работает аналогичным образом с тем лишь различием, что относительная частота вращения ведущего колеса 8 совместно с лопа5 точным колесом 6 вокруг оси по сравнению с частотой вращения ведущего вала 1 вокруг оси 0-0 при прочих равных условиях у передачи по фиг.4 больше, чем у передачи по фиг.5. Это достигается указан0 ным выше соотношениями в размерах колес 8 и 9.

Предложенная гидродинамическая передача величие от известных не имеет лопаточных насосного и турбинного колес с

5 обтеканием их потоком рабочей жидкости, что уменьшает потери на трение. Уменьшение потерь способствует также вращение тора и рабочей жидкости в одном направлении, что уменьшает скорость жидкости от0 носительно стенок камеры тора. В передаче принципиально невозможны удары жидкости о лопатки, поскольку лопатки и жидкость относительно друг друга всегда неподвижны, т.к. движутся совместно в одном направ5 лении с одинаковой скоростью. Исключены резкие изменения направления потока жидкости, что также снижает гидравлические потери и устраняет возможность кавитации. Отсутствие большого числа лопаток упрощает устройство. В целом предложенная

гидродинамическая передача проста по устройству, компактна, долговечна благодаря отсутствию явления кавитации, экономична в связи с уменьшением гидравлических потерь. Полость тора сообщается с внешним пространством только в одном месте входа в полость промежуточного вала, что уменьшает возможность утечки рабочей жидкости. В связи с наклонным положением оси Oi-Oi тора 5 относительно оси 0-0 пере- дачи рабочая жидкость совершает независимые вращательные движения одновременно вокруг обоих этих осей. Вращение жидкости вокруг оси является циркуляцией, поскольку оно приводит к из- менению ее расстояния от оси вращения 0-0 и соответствующему изменению момента количества движения. При этом проявляется закон сохранения момента количества движения, обеспечивающий пе- редачу вращающего момента на ведомый вал 2.

Формула изобретения Гидродинамическая передача, содержащая ведущий и ведомый валы, лопастное колесо, ведомый элемент, заполненный рабочей жидкостью и выполненный в виде тора, отличающаяся тем, что, с целью

упрощения устройства, уменьшения размеров, массы и динамических нагрузок, повышения надежности и нагрузочной способности, к ведущему валу наклонно в сторону ведомого вала прикреплен кривошип, на конце которого находится шип, перпендикулярно к которому расположен тор, внутри него соосно расположено лопастное колесо, несущее по меньшей мере две плоские лопатки, находящиеся в полости тора с минимальными зазорами с его внутренними стенками, в центральной части тора со стороны ведомого вала расположен промежуточный элемент, выполненный в виде промежуточного вала, который соединяет лопастное колесо с ведущим коническим зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с ведомым коническим зубчатым колесом, установленным на ведомом валу, причем шип, тор, лопастное колесо, промежуточный вал и ведущее коническое зубчатое колесо размещены на одной осевой линии, которая расположена наклонно коси передачи и пересекающейся с ней в точке, с которой к оси передачи и пересекающейся с ней в точке, с которой совмещен центр масс всех элементов, заключенных в объеме тора.

Сущность изобретения: к ведущему валу наклонно в сторону ведущего вала прикреплен кривошип, на концы которого находится шип, перпендикулярно к которому расположен тор, Внутри тора соосно расположено лопастное колесо, несущее плоские лопатки, находящиеся в полости тора с минимальными зазорами с его внутренними стенками. В центральной части тора со стороны ведомого вала расположен промежуточный элемент, выполненный в виде промежуточного вала, соединенного с ведущим коническим зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с ведомым коническим зубчатом колесом, установленным на ведомом валу. Шип, тор, лопастное колесо, промежуточный вал и ведущее колесо размещены на одной осевой линии, которая расположена наклонно коси передачи в пересекающейся с ней точке, с которой совмещен центр масс всех элементов, заключенных в объеме тора. 5 ил.