Гидродинамическая муфта Советский патент 1981 года по МПК F16D33/04 

54).ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МУФТА

Изобретение относится к машино строению и в частности к устройствам для передачи вращения. Известна гидродинамическая муфта содержащая расположенные в корпусе насосное и турбинное колеса f1J. Недо.статком ее является отсутствие регулировки положения лопаток Наиболее близким к изобретению п технической сущности и достигаемому результату является гидродинс мическая муфта, содержащая расположенные в кожухе колеса, насосное и турбинное с лопатками, установленными на пальцах, расположенных параллельно оси вращения колес 2. Недостатком ее является сложные условия эксплуатации. Цель изобретения - улучшение условий эксплуатации. Поставленная цель достигается те что лопатки турбинного колеса установлены на пальцах с возможностью поворота и выполнены с массой, опре деляемой соотношением V inotcosoC где Р - окружное усилие одной лопатки в среднем положений; R - радиус расположения осей лопаток; V - окружная скорость центра тяжести лопаток в среднем положении; Ot - угол между плоскостью лопа: ток и радиальной линией, соединяющей центр тяжести ее с осью вращения муфты. На фиг. 1 показана гидродинамическая муфта,продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 схема сил, приложенных к лопатке. Гидромуфта содержит насосное колесо 1, соединенный с ним корпус 2, образующие полость гидромуфты, турбинное колесо, состоящее из вала 3 и пальцев 4, закрепленных на валу турбинного колеса и расположенных параллельно оси вращения гидромуфты. На этих осях свободно установлены лопатки 5. Полость гидромуфты уплотняется щелевым уплотнением, составленным из деталей 3 (вал) и 6 (крышка) . Гидромуфта работает следующим образом. Черезотверстие в насосном колесе маслоподается вполость гидромуфты дополного ее заполнения и создания в ней небольшого избыточного давления. Затем (или одновреме но с заполнением) включают приводно двигатель, соединенный с насосным колесом. Вращающееся кольцо жидкост с насосного колеса поступает в турб ное колесо, отклоняя его лопатки до упора и создавая на нем крутящий момент. Если гидромуфта не нагружена то турбинноеколесо приобретает ско рости вращения, близкие к скоростям вращения насосного колеса, а лопатк турбинного колеса под действием цен робежных сил занимают практически радиальное положение. Если гидромуф нагрузить, то лопатки турбинного ко леса под воздействием вращакяцегося кольца жидкости, сходящего с насос ного колеса, отклонятся от радиаль ного положения, сойдя с максимально го радиуса. При этом уменьшится окружная проекция лопаток. При дальне шем нагружении гидромуфты поворот ло паток и их складывание будет еще бол ше, что приведет к относительному уменьшению энергоемкости и увеличени скольжения в гидромуфте, т.е.гидромуфта будет ограничивать (относитель но уменьшать) передаваемый крутящий момент. При предельном угле относительного поворота, как показано штрихпунктирным тонким контуром на фиг. 2, радИус. турбинных лопаток уменьшается до (0,7-0,8)Rg, что выбрано конструктивно, момент, переда ваемый гидромуфтой, уменьшится при- 5,9-3,1 близительно в Со,7+0,8)5 раза, что достаточно для практического использования в реальных приводах. Очевидно, складывание лопаток будет происходит только при правильном выборе массы лопаток по отношению к действующим моментам. Если лопатки окажутся тяжелыми, то их отклонение от вертикального положения будет незначительным и гидромуфта окажется практически нерегулируемой . Если лопатки будут легкими, то .он не смогут уйти с положения на упоре и гидромуфта тоже не будет управляться. Лопатка турбинного колеса находится в промежуточном (среднем) положении с векторами действующих сил (фиг. 3){ центробежнаясила, действующая на лопатку; сила взаимодействия лопатки с потоком жидкости в гидромуфте; суммарная сила от центробежного ускорения и воздей ствия потока; проекция гидравлической силы Р на окружное направ ление ; Р окружное усилие, передаваемое одной лопаткой, приведенное к оси лопатки; радиус центра тяжести лопатки ; радиус расположения оси лопатки;угол между плоскостью лопатки и радиусом, проведенным из оси вращения гидромуфты через центр тяжести лопатки. В постановке вектора силы от взаимодействия лопатки с потоком принято небольшое допущение, легко реализуемое конструктивно, что эта сила проходит через центр тяжести лопатки. Гидродинамическая сила по своей природе является нормальной силой, поэтому Pg перпендикулярна плоскости а сумма центробежной и гидлопатки. равлической сил Р будет направлена вдоль плоскости лопатки, поскольку лопатка может свободно поворачиваться относительно своей оси. С учетом этого можно записать следующие соотношения : Гидравлическая сила (обеспечивается правильным выбором R) Р с о S ОС Далее -- s i п о( откуда Р Р р ; 1 ; ОКР sinot binoi 009об I-D Центробежная сила Приравниваем выражение для Р Po) тЗц S i по( COS ОС откуда т. РС у д, 5 i п СХ. СО S оС Имея ввиду, что . - получим окончательно V si nOC- cosoc что является одним из отличительных признаков новой муфты. Техническую эффективность предлагаемой гидромуфты можно показать на примере ее использования в приводе поршневого компрессора системы возушного запуска двигателя транспортной машины. Нагрузочный момент комрессора прямо пропорционален давлеию в воздушном баллоне, куда податся воздух. Выбирая номинальное пеедаточное отношение в гидромуфте по авлению, равному 90-95% от максиального давления в воздушном аллоне, можно получить, что до 9095% давления баллон будет зарях аться очень малым скольжением в гидроуфте, а дозаправка на остальные 510% будет происходит с повышающимся кольжением при ограничении муфтой ередаваемого момента, причем с выодом на полное давление гидромуфта отеряет примерно до 50% скорости по сравнению с ведущим валом. Это приведет к существенному повышению ресурса компрессора. Формула изобретения Гидродинамическая муфта, содержащая корпус и расположенные в нем насосное колесо и турбинное с лопат ками, установленными на пальцах коле са, расположенных параллельно оси вращения колес, отличающаяс я тем, что, с целью улучшения усло ВИЙ эксплуатации, лопатки турбинного колеса установлены на пальцах с возможностью поворота и выполнены с мае сой, определяемой соотношением: i noCCosoC Р - окружное усилие одной лопатки в среднем положении; R - радиус расположения осей лопаток; V - окружная скорость центра тяжеоти лопг. ГОК в среднем положении; ОС - угол между плоскостью лопатки и радиальной линией, соединяющей центр тяжести ее с осью вращения муфты. Источники информации, нятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 59051, кл. F 16 О 33/08, 1976. 2.Гавриленко Б. А. и Минин-В, А родинамические муфты, М., Оборон, 1959, с.193, рис. 134 (прото) .