Гидродинамический тормоз Советский патент 1981 года по МПК F16D57/04 

(54) ГИДГОДИНАМИЧЕСКИЙ ТОРМОЗ

I

Изобретение относится к транспортным сред ствам,. а именно к устройствам, предназначенHbnvi для торможения траноюртных машия и повозок, преимущественно железнодорюжных вагонов и автомобильных прицепов.

Известен гидродинамический тормоз, содержащий гидромуфту с неподвижно закрепленным в корпусе турбинным колесом и вращающимся насосным колесом с валом, воздущный шнбер, а также систему охлаждения в виде холодильника и вентилятора, ось которого связана с приводом 1,Недостатком данного гидродинамического тормоза является большой габарит, что является следствием использования в нем тормозной гидромуфты с выдвижным радиальньп внешним ишбером, иснолнения холодильника в индивидуальном корпусе и подсоединения его к корпусу тормозной гидромуфты посредством навесной рамы, размещения вентилятора между холодильником и тормозной гидромуфтой, использования гидромеханического редуктора в приводе вентилятрра и наличия воздухоотводных каналов между холодильником и тор.мозной гидромуфтой.

Цель изобретения - создание гидродинамического тормоза упрощенной конструкции с улучщенными габарито-весовыми характеристиками.

Поставленная цель достигается тем, что в гидротормозе, содержащем гидромуфту с неподвижно закрепленньпй в корпусе турбинным

JO колесом и вращающимся насосным колесом с валом, воздущный щибер, а также систему охлаждения в виде холодильника и вентилятора, ось которого связана с приводом, наружная боковая поверхность корпуса гидромуфты обISразована холодильником, насосное и турбинное колеса установлены в упомянутом корпусе соосно и, кроме того, ковдентрично холодильнику, а ось вентилятора закреплена в корпусе и расположена соосно валу насосного колеса.

20

Привод вентилятора в гидродинамическом тормозе вьшолнен в виде лопаточного колеса, оакрепленного на оси вентилятора, помещенйо)го в корпусе гидромуфты между воздущным

ибером и холодильником кощгнтрично заосному колесу.

На чертеже изображена кинематическая схеа гидродинамического тормоза.

Гидротормоз содержит тормозную гидромуфу 1, холодильник 2, вентилятор 3, резервуар ля рабочей жидкости 4. Тормозная гидромуфа 1 состоит из корпуса, образованного дис-. ком 5, холодильником 2 и крышкой 6, вала 7, насосного колеса 8, неподвижно установленных в корпусе турбинного колеса 9 и тора О, воздушного шибера 11 осевого типа, атмо ферного кланана 12 и лопаточного колеса 13, установленного на оси 14. Лопаточное колесо

13 расположено в круге циркуляции тормозной гидромуфты между насосным колесом 8 и турбинным колесом 9 и отделено воздушным шибером 11. Привод шибера 11 осушествляется тремя сервоцилиндрами, равцомерно расположенными по окружности. Каждый сервоцилиндр содержит Ш1линдр 15, который неподвижно установлен на диске 5, поршень 16, рычаг 17 для соединения шибера 11 с поршнем 16 и пружину 18. Полость цилиндра 15 с каналом 19 сообшена с входным, каналом 20 гидромуфты J. Внутренняя полость тора 10 каналом 21 сообшена с кругом циркуляции гидромуфты 1, а через трубопровод 22 и атмосферный клапан 12 сообшена с атмосферой полостью 23.

Вал 7 кинематически связан с опорными колесами транспортной машины (не показаны) и служит для привода насосного колеса 8, а ось 14 предназначена ддя привода вентилятора 3.

Холодильник 2 выполнен в. форме цилиндрического кольца с внутренней перегородкой 24, разделяющей холодильник на две секции 25 и 26. Холодильник размещен относительно оси вала 7 на радиусе, превышающем радиус турбинного колеса 9 и лопаточного 13. Перегородка холодильника 24 одновременно делит свободный объем корпуса гидромуфты 1, размещенный между колесами 9 и 13 и холодильником 2, на две полости 27 и 28. Полость 27 посредством канала 20 сообшена со входом насосного колеса 8, а полость 28 кольцевым каналом 29 сообщена с выходом лопаточного колеса 13. Холодильник 2, кроме того, имеет на внешнем радиусе кольцевую полость 30. Холодильник представляет собой воздушножидкостной теплообменник, в котором нагретая жидкость, постулающая из гидромуфты 1, охлаждается воздухом, прокачиваемым через холодильник вентилятором 3. Охлаждаемые элементы секций холодильника, по которым циркулирует нагретая жидкость, расположены перпевдикулярно оси вала 7.

Вентилятор 3 установлен на оси 14 лопаточного колеса 13 и приводится им во вра728584

щение. Вентилятор 3 прокачивает атмосферный воздух через холодильник 2, воздушный поток протекает в холодильнике параллельно оси 14. На входе вентилятора 3 установлена 5 защитная сетка 31. Со стороны холодильника 2, противоположной вентилятору 3, установлен кожух 32 для поворота выходящего из холодильника воздушного потока в направлении, безопасном по условиям эксплуатации. to Резервуар 4 служит емкостью для рабочей жидкости гидротормоза, он установлен в нижней части гидротормоза и жестко соединен с холодильником 2. Объем резервуара на 85-90% заполнен рабочей жидкостью 33. Рабочей жидкостью гидротормоза служит антифриз, не замерзаюший при низких температурах атмосферного воздуха. Оставшийся верхний объем 34 резервуара заполнен воздухом. Нижняя часть резервуара 4 постоянно сообщена трубопроводом 35 с полостью 28 гидромуфты 1. На конце трубопровода 35, находящегося в резервуаре 4, установлен фильтр 36. Цр трубопроводу 35 осуществляется наполнение и опорожнение гидромуфты 1. Верхний объем 34 резервуара сообщается посредством трубопровода 37 и тормозного крана (не показан) с атмосферой при неработающем гидротормозе и с источником (не показан) воздушного давления при включенном гидротормозе. Кожух 32 закрыт защитной сеткой 38.

Управление гидротормозом, т-е. включение тормоза, изменение величины тормозной силы и выключение тормоза, осуществляется путем регулирования воздушного давления в объеме 34, осуществляемого машинистом с помощью 35 тормозного крана.

Работа гидротормоза на различных режимах происходит следующим образом.

. Включение тормоза. При движении транспорт г ного средства вал 7 и насосное колесо 8 вра40 шдются с угловой скоростью, пропорциональной угловой скорости вращения опорных колес транспортного средства. Включение тормоза осуществляется машинистом путем установки тормозного крана из нулевого положения ,в 45 рабочее положение, соответствующее первой тормозной позиции. При этом тормозной кран разобщает трубопровод 37 от атмосферы и сообщает его с источником воздушного давле1ШЯ, из которого сжатый воздух поступает 50 по трубопроводу 37 в верхний объем резервуара 34 и создает давление на поверхность рабочей жидкости 33. Действием сжатого воздуха рабочая жидкость вытесняется из резервуара 4 по трубопроводу 35 в .полость тормозной гидромуфты 28, а затем по кольцевому каналу

29,межлопаточным каналом турбинного колеса 9 и параллельно через секцию 26, полость

30,секцию 25, полость 27 и капал 20 поступает на вход вращающегося насосного колеса 8. Одновременно жидкость из полости 28 поступает в цилиндр 15 и перемещает поршень 16 и связанный с ним ишбер 11 в крайнее левое положение. При этом шибер выдвигается из круга циркуляции и устанавливается на торе 10 После освобождения круга циркуляции жидкость из насосного колеса 8 поступает в лопаточное колесо 13, затем в неподвижное турбинное колесо 9 и далее на вход в насосное колесо 8. Под действием потока жидкости, выходящего из насосного колеса 8, лопаточное колесо 13 получает вращение и приводит в движение вентилятор 3. Поток, выходящий из лопаточного колеса 13, поступает в неподвижное турбинное колесо 9, где и получает основ ное торможение. Суммарный момент, воспринимаемый от торможения циркулирующего потока колесами 9 и 13, равен моменту, развиваемому насосным колесом 8. На долю лопаточного колеса 13 приходится примерно 10% величины общего тормозного момента, а оставшиеся 90% тормознога момента воспринимаются неподвижным турбинным колесом 9. В процессе наполнения тормозной гидромуфты по мере увеличения степени заполнения каналов рабочих колес з еличивается толщина потока, вращающегося в круге циркуляции, и пропорци нально увеличению толщины потока возрастает давление во внешнем слое циркулирующего потока. В момент, когда давление жидкости в кольцевом канале 29 круга циркуляции становится равным давлению жидкости в полости 28,процесс заполнения гидромуфты 1 заканчив ется. При этом устанавливается равенство дав лений в полостях 23 и 34 и подача жидкости из резервуара 4 в тормозную гидромуфту 1 по трубопроводу 35 прекращается. В процессе заполнения тормозной гидромуфты воздух, содержащий в ее корпусе в холодильнике 2, вытесняется в атмосферу по трубопроводу 22 и атмосферный клапан 12. Степень заполнения круга даркуляции гидромуфты 1 определяется скоростью движения транспортной машины и величиной задаваемой тормозной позиции. В режимах частичного заполнения круга циркуляции внутренняя полость тора 10 постоянно сообщена через клапан 12 с атмосферой, а в режимах полного заполнения в процессе заполнения после выхода из корпуса воздуха атмосферный клапан действием рабочей жидкости закрывается. При работе гидромуфты 1 циркуляцию жидкости через холодильник 2 осуществляет насосное колесо 8 по следующему контуру: колесо 8, лопаточное колесо 13, кольцевая щель 29,камера 28, секция холодильника 26, коль- цевая полость 30, секция 25, полость 27, канал 20, вход насосного колеса 8. Регулирование тормозного усилия. Регулирование осуществляется изменеш1ем степени наполнения круга циркуляции в случаях изменения скорости движения транспортной машины и величины тормозной позиции. При всяком изменении в процессе торможения скорости движения транспортной мапшны происходит изменение давления рабочей жидкости на выходе насосного колеса 8 и. в круге циркуляции, в частности в кольцевой щели 29. При снижении скорости движения транспортной машины давление в круге циркуляции снижается, а при возрастании скорости - увеличивается. Изменение давления в кольцевой щели 29 вызывает изменение давления в полости 28 и появление перепада давления между полостями 28 и 34, под действием которого рабочая жидкость поступает при снижении скорости транспортной машины из резервуара 4 в тормозную гидромуфту, а при увеличении ско- . рости (этот случай возможен при торможении на зклоне) жидкость из круга циркуляции частично вытекает в резервуар 4. Увеличение либо снижение степени заполнения круга цирку,ляции продолжается до момента выравнивания давления в полостях 28 и 34. Изменение тормозного момента на валу 7 при постояшюй скорости движения транспортной машины осуществляется также изменением степени наполнения крута циркуляции посредством изменения тормозной позиции, т.е. путем перестановки машинистом рукоятки управления тормозного крана из одного рабочего положения в новое положение. При изменении тормозной позиции изменяется давление воздуха в полости 34, в результате чего возникает перепад давления между резервуаром 4 и полостью тормозной гидромуфты 28. При увеличении тормозной позиции давление воздуха в полости 34 увеличивается, а при снижении по зиции - уменьшается. Создание перепада давления между резервуаром 4 и полостью 28 вызьшает изменение степени наполнения круга циркуляции и тормозного момента на валу 7. Изменение степени наполнения гидромуфты 1 вызывает изменение давления в круге циркуляции и кольцевой щели 29. При достижении давления в круге циркуляции, равного задаваемому машинистом давлению в полости 34, процессы изменения степени наполнения круга циркулящии и тормозного момента на валу 7 заканчиваются. Выключение гидротормоза. Выключение осуществляется переводом тормозного крана в нулевое положение, при этом полость 34 через трубопровод 37 сообщается с атмосферой, рабочая жидкость по трубопроводу 35 сливается полностью из гидромуфты 1 и частично из холодильника 2 в резервуар 4. В процессе слива рабочей жидкости в результате уменьшения давления в полости 28 поршень 16 действием пружины 18 перемещается в цилиндре 15 в крайиее правое положение, при этом ишбер 11 сдвигается с поверхности тора 10 в круг цирку ляции. После перекрытия шибером 11 круга циркуляции вращение лопаточного колеса 13 и связанного с Ш1М вентилятора 3 прекращаетс Окончание слива жидкости из гидромуфты 1 соответствует (цчалу работы гидротормоза Н9 холостом ходу. Работа на холостом ходу. В режимах холостого хода гидромуфта 1 заполнена воздухом и сообщена через атмосферный клапан 12 с атмосферой, шибер 11 закрыт, т.е расположен в круге циркуляции, насосное колесо 8 вращается с угловой скоростью, пропорщюнальной скорости вращения опорных колес транспортной машиш 1, лопаточное колесо 13 и вентилятор 3 неподвижны. При закрьпом шибере И даижекие воздуха по кругу циркуляции отсутствует, благодаря чему вентиляционные потери незначительны и неопасны по условиям нагрева тормоза без принудительного охлаждения .ег в режимах холостого хода, в частности максимальные вентиляционные потери предлагаемого гидротормоза, расстатанкого на длительн то . мощность 500 л.с. при частоте вращения насоса 3000 об/мин, не превышают 1 л.с. Использование гидродинамического тормоза на транспортных машинах и повозках повышает срок их фрикционных тормозов в 3-6 раз в зависимости от условий зксплуатаиии. Формула изобретения 1.Гидродинамический тормоз, содержащий гидромуфту с неподвижно закрепленным в корпусе турбинным колесом и вращающимся колесом с валом, воздушный шибер, а также систему охлаждения в виде холодаЬьника и вентилятора, ось которого связана с приводом, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, снижения веса и уменьшения габаритов, наружная боковая поверхность корпуса гидрбмуфты образована холодильником, насосное и турбинное, колеса установлены в упомянутом корпусе соосно и, кроме того, концентрично холодильнику, а ось вентилятора закреплена в корпусе и расположена соосно валу насосного колеса. 2.Тормоз ПОП.1, отлича щийс я тем, что привод вентилятора выполнен в виде лопаточного колеса, закрепленного на оси вентилятора и помещенного в корпусе гидромуфты между воздушным шибером и холодильнико концентрично насосному колесу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Патент ФРГ № 1625738, кл F 16 D 57/04, 1969.