Гидравлическая пуско-тормозная муфта Советский патент 1980 года по МПК F16D33/08 

(54) ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПУСКО-ТОРМОЗНАЯ МУФТА

1

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к устройствам для передачи вращения.

Известна гидравлическая муфта, содержащая насосное и турбинное лопастные колеса и систему питающих каналов 1.

Недостатком ее является сложность конструкции.

Известна гидравлическая пуско-тормозная муфта, содержащая турбинное лопастное колесо, соединенный с ним кожух, разделенный перегородкой на рабочую и дополнительную камеры, приводное насосное лопастное колесо, размещенное в рабочей камере и MepnafcoBoe устройство, размещенное в дополнительной камере и соединенное каналом с рабочей камерой, а также импеллерные лопатки, смонтированные на обращенных друг к другу поверхностях перегородки и насосного колеса 2.

Данное устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатком его является сложность конструкции, одностороннее вращение и перегрузки двигателя.

Цель изобретения - упрощение конструкции , обеспечение возможности передачи вращения в двух направлениях и уменьщение перегрузки двигателя при реверсировании.

, Это достигается тем, что муфта снабжена запорным устройством, встроенным в канал подачи жидкости и перекрывающим канал при работе муфты в режиме торможения, а в перегородке выполнены жиклерные отверстия, расположенные на окружности,

10 радиус которой больше радиуса импеллерных лопаток.

На фиг. 1 изображена гидродинамическая пуско-тормозная муфта и ее установка в приводе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, (разрез муфты по черпаку); на

фиг. 3 - моментные характеристики муфты при различных степенях ее заполнения, а также изображены кривые изменения момента на валу муфты во всех режимах ее работы.

20 Гидродинамическая пуско-тормозная муфта содержит насосное лопастное колесо 1 с рабочими лопатками 2 и импеллерными лопатками 3, расположенными на его тыльной стороне. Насосное колесо установлено на подшипниках 4 в турбинном колесе 5 с рабочими лопатками 6. К турбинному колесу прикрепляется кожух 7 с установленной внутри него перегородкой 8, отделяющей рабочую полость муфты от дополнительной полости 9. В перегородке по ее периферии выполнены жиклерные отверстия 10, соединяющие рабочую полость с дополнительной полостью, а на стенке перегородки 8 со стороны насосного колеса установлены лопатки 11. В дополнительной полости 9 размещено неподвижное черпаковое устройство 12, каналы которого соединены трубопроводами 13 и 14 с соленоидным вентилем, содержащим обмотку 15, управляющую золотниковым устройством 16 с золотником 17. Обмотка соединена проводами 18 с электродвигателем 19 привода таким образом, что она находится под током при рабочем направлении вращения двигателя и обесточена при его реверсе. Для возможности включения и реверсирования электродвигателя 19 предусмотрен реверсивный переключатель 20. Перед вводом в эксплуатацию муфта частично заполняется рабочей жидкостью, а с приводимым ротором соединяется клиновыми ремнями через щкив 21. Перегородка 8 имеет центральное отверстие 22. Моментные характеристики гидромуфты представлены при различных степенях ее заполнения (q ,,; q Г, qs qinai() координатах S, .Л d-Ikuinr .Q.O/ 11-м А ; где S - скольжение муфты, Л-коэффициент момента, -момент на валу муфты в кгм, D - активный диаметр муфты в м, у-удельный вес рабочей жидкости скорость вращения насосного колеса об/мин, n,-f-скорость вращения турбинного колеса об/мин. Процесс разгона приводимой ман1ины на фиг. 3 графически представлен линией b - I . Процесс реверса и торможения представлени линией о - b I - b h b. Гидродинамическая пуско-тормозная муфта работает следующим образом. 1. Пуск двигателя и разгон приводимой мащины. При включении приводного электродвигателя 19 в сторону рабочего направления вращения насосное колесо 1 приобретает полную угловую скорость, а турбинное колесо 5, будучи связанным с приводимой мащиной клиновыми ремнями через щкив 21 остается неподвижным. При этом параметры импеллера с лопатками 3 насосного колеса и объем дополнительной камеры 9 выбирают такими, чтобы к концу разгона приводного двигателя дополнительная камера 9 оказалась заполненной, а импеллерные лопатки 3 развивали противодавление, определяющее степень заполнения рабочей полости .муфты, обесгючивающую величину момента на ее валу, достаточную для начала разгона приводимой машины. На графиках величина этого момента представлена ординатой точки в, лежащей на моментной характеристике о-bi-b-h.i соответствующей упомянутой выще начальной степени заполнения qo рабочей полости. При этом утечка рабочей жидкости в дополнительную камеру 9 через жиютерные отверстия 10 не ведет к опустощению рабочей полости муфты, гак как такое же количество жидкости одновременно возвращается в рабочую полость через отверстие 22 черпаковым устройством 12. Таким образом, в начальный период разгон осуществляется по моментной характеристике, соответствующей первоначальной степени заполнения q:, играфически представлен отрезком b-b ,. После достижения турбинным колесом 5 скорости, определяющей образование в дополнительной камере 9 жидкостного кольца, начинается подача рабочей жидкости из камеры 9 по трубопроводу 14, через открытое npOTOKV золотниковое устройство 6 и трубопровод 13 в рабочую полость муфты. При этом в связи с приобретением угловой скорости лопатками 11 кожуха 7 развиваемый ими напор, суммируясь с напором, развитым лопатками 3, обеспечивает увеличение степени заполнения рабочей полости муфты, что компенсирует дальнейшее падение момента в связи с уменьшением скольжения в муфте. При этом каждому значению заполнения q ,, q, соответствует свое значение момента на валу муфты ординатам точек «с, «d, «1 соответственно. После достижения полного заполнения окончательный разгон происходит по характеристике, соответствую щей максимальному заполнению Весь процесс разгона представлен линией b -- I-- с -f. К окончанию полного заполнения рабочая жидкость переведена черпаковым устройством из дополнительной камеры 9 в рабочую полость муфты, а утечка жидкости через жиклеры. 10 компенсируется ее возвратом черпаковым устройством 2. 2. Торможение. Для торможения реверсом в начале производится отключение приводного электродвигателя. При этом происходит обесточивание обмотки 15, в результате чего золотник 17 отпускается и перекрывает проток жидкости в системе питания муфты. В связи с продолжающимся истечением рабочей жидкости через жиклеры 10 в дополнительную камеру 9 рабочая полость муфты постепенно оп)&тошается. При этом поступающая через жиклеры 10 в камеру 9 жидкость тормозится неподвижным черпаком и угловая скорость формируемого в этой камере жидкостного кольца значительно ниже угловой скорости жидкости в рабочей полости муфты. В связи с этим гидростатический напор в жидкостном кольце камеры 9 на радиусе расположения жиклеров 10 будет меньше гидростатического напора на том же радиусе в рабочей полости муфты и даже при достижении радиусом свободной поверхности жидкостного кольца камеры 9 размера радиуса кольцевого канала 22. При достижении свободной поверхностью жидкостного кольца камеры 9 кромки канала 22 жидкость начинает возвращаться в рабочую полость муфты. Такому циркулированию жидкости, как это было описано выще, соответствует начальная степень заполнения муфты q о, а моментная характеристика муфты в этой степени Заполнения соответствует кривой . При включении приводного двигателя в сторону торможения роли рабочих колес взаимно меняются, турбинное колесо превращается в насосное и наоборот, насосное Б турбинное. Так как в рабочих колесах лопатки выполнены радиальными, моментные характеристики муфты будут одинаковы независимо от того, какое колесо является турбинным или насосным. Заполненная до qo муфта при реверсе двигателя обеспечивает его беспрепятственный разгон в сторону торможения. При снижении скольжения в муфте от 200% в начале торможения до lOCF/o в конце торможения, вновь восстанавливаются роли насосного и турбинного рабочих колес. Процесс торможения от 200% до 100% скольжения представлен отрезком h - b. Все процессы в муфте должны осуществляться при значениях моментов, не превышающих максимальный момент двигателя АЧ- motxПри этом значение максимального момента в асинхронном двигателе превышает его номинальный момент в -2 раза гМд Муфта дает возможность использовать в пуско-тормозных муфтах рабочие колеса С радиальными (без наклона) лопатками, что позволяет выполнять муфты правого и левого вращения в одном исполнении, ограничиваясь только поворотом черпака на 180° при наладке; выполнять рабочие колеса литыми из алюминия, что практически исключено для муфт с наклоненными лопаткч ми, снизив тем самым вес муфты и труд( кость их изготовления в сравнении со CBJijv ными стальными конструкциями; уменьшить перегрузку двигателя при его реверсировании в связи с частичным самоопустощением рабочей полости муфты при отключении двигателя, предшествующем его реверсированию. Формула изобретения Гидравлическая пуско-тормозная муфта, содержащая турбинное лопастное колесо, соединенный с ним кожух, разделенный перегородкой на рабочую и дополнительную камеры, приводное колесо, размещенное в рабочей камере и черпаковое устройство, размещенное в донолнительной ка.мере и соединенное каналом с рабочей камерой, а также импнелерные лопатки, смонтированные на обращенных друг к другу поверхностях перегородки насосного колеса, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности передачи вращения в двух направлениях и уменьшения перегрузок привода, она снабжена запорным устройством, встроенным в канал подачи жидкости и перекрывающим канал при работе муфты в режиме торможения, а в перегородке выполнены жиклерные отверстия, расположенные на окружности, радиус которой больще радиуса импеллерных лопаток. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 287524, кл. F 16 D 23/08, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 559051, кл. F 16 D 33/08, 1975 (прототип) .