Гидродинамический вихревой тормоз Советский патент 1982 года по МПК F16D57/02 F16D57/00 

(54) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИХРЕВОЙ ТОРМОЗ

1

Изобретение относится к машиностроению и является тормозным устройством, преимущественно для высокоинерционных, высокоскоростных сепараторов, механизмов, использующих вихревое движение жидкости, и может быть использовано в автомобильном транспорте, летательных аппаратах, в пищевой, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Известен вихревой гидродинамический тормоз, преимущественно для автомобиля, содержащий корпус, вращающееся лопаточное колесо с множеством прикрепленных к нему лопастей, соединенное с вращающимся затормаживаемым валом, и неподвижное колесо с лопастями. Лопасти вращающегося и неподвижного колеса обращены друг к другу. При этом между ними образуется тороидальная рабочая полость для циркуляции рабочей жидкости. Лопатки расположены так, что ввод рабочей жидкости в рабочую полость вызывает передачу тормозного усилия от неподвижного колеса к вращающемуся лопастному колесу благодаря циркуляции рабочей жидкости. Имеются впускные отверстия для ввода рабочей жидкости в рабочую полость, выпускное отверстие и выпускной канал. Выпускное отверстие проходит через неподвижное лопастное колесо в направлении, параллельном углу наклона ло пастей неподвижного колеса. При этом рабочая жидкость выводится по касательной к рабочей полости с использованием динамического давления рабочей полости. В тормозе впускное отверстие образовано по крайней мере одним сверлением во вращающемся лопастном колесе и оканчивающемся тангенциально к рабочей полости 1.

Известный гидродинамический тормоз обладает ограниченным моментом торможения, недостаточным для быстрой остановки высо15коинерционного, высокоскоростного механизма. Это объясняется необходимостью для автомобильного тормоза иметь ограниченные габариты, массу, недостаточно вязкую тормозную жидкость.

20 Известному тормозному устройству свойственно также небольщое отнощение ширины роторного колеса к его максимальному диаметру. Это является предпосылкой для больщого времени торможения. Гидродинамический тормоз, преимущественно для автомобиля, имеет низкую надежность, так как лопатки ротора и корнуса не обладают прочностью, достаточной для принятия удара тормозной жидкости при ее подаче в рабочую полость. Кроме того, большой объем рабочей полости, на заполнение которой требуется определенное время, ухудшает быстродействие тормоза, так как рабочая поверхность трения тормозной жидкости у лопаток невелика. Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия за счет снижения динамических нагрузок. Поставленная цель достигается тем, что лопатки расположены на внутренней боковой поверхности корпуса и на внешней боковой поверхности ротора по всей ширине вдоль оси тормоза, а поверхность каждой лопатки ротора, обращенная к корпусу, выполнена со скосом по направлению вращения ротора. На фиг. 1 изображен гидродинамический вихревой тор.моз, разрез; на фиг. 2 - профиль лопаток корпуса и ротора со скосом лопаток ротора. Гидродинамический вихревой тормоз состоит из цилиндрического корпуса 1 с прямоугольными лопатками 2, направляющими вдоль образующей цилиндра. Корпус 1 закрыт верхним 3 и нижним 4 корпусами подшипников. Верхний корпус подшипника 3 вклрчает в себя верхний подшипник 5, который закреплен на вертикальном валу 6 неподвижно с помощью стопорных колец 7. Корпус тормоза снабжен верхним 9 и нижним 9 уплотнениями. Верхнее уплотнение 8 вертикального вала 6 помещено в корпус 10, который закреплен на верхнем корпусе 3 подшипника. Внутрь корпуса 1 тормоза на вертикально.м валу б помещен цилиндрический ротор 11 с радиальными, прямоугольными лопатками 12. Ротор 11 закреплен неподвижно на валу 6 шпонкой 13. Корпус 1 установлен неподвижно с помощью упругой диафрагмы 14. Прочность тормоза во время работы обеспечивается креплением верхнего 3 и нижнего 4 корпусов подшипников шпильками 15. Наружная обойма нижнего подшипника 16 неподвижно закреплена в корпусе подшипника 4 с помощью двух стопорных колец 17, внутренняя обойма подщипника 16 с одной стороны упирается в буртик вала 6, а с другой закреплена на валу 6 стопорным кольцом 18 так, что нижний корпус 4 подшипника неподвижен относительно вала 6. Подача тормозной жидкости в гидродинамический вихревой тормоз происходит через подводящий канал 19, выполненный в корпусе подшипника 4, который открыт между соседними лопатками I корпуса тормоза 1 по трубопроводу 20. Клапан 21 на трубопроводе 20 открывается при включении насоса 22, подающего тормозную жидкость из резервуара 23. Отход тормозной жидкости из тормозной полости тормоза происходит по трубопроводу 24 в резервуар 23. После остановки вала 6 и отвода тормозной жидкости из тормозной полости, насос 22 выключается и клапан 21 будет закрыт. Все управление подачей и отводом тормозной жидкости осуществляется с пульта 25 управления. На фиг. 2 показан профиль лопаток корпуса и ротора, при котором обесггечивается эффективное торможение. Минимальный зазор между лопаткой обозначен ho. . симальный зазор Пгра, угол скоса лопаток ротора в направлении вращения по отношению к плоскости, перпендикулярной оси лопаток - ot, направление враш.екия ротора - CJ. При это.м зазор между лопаткам;; переменный и определяется соотношением 1 Дрэ .« 2, что обеспечивает исключение о..противотока частиц вблизи неподвижной плоскости, т. е. позволяет осуществить надежное торможение. Гидродинамический вихревой торгл,.;:;, работает следующим образом. Когда тормоз выключен, ротор 11 вращается на валу 6 в корпусе 1, преодолевая сопротивление воздуха. При торможении сигналом с пульта 25 управления открывается клапан 21 и включается насос 22, подающий тормозную жидкость из резервуара 23. Она проходит по трубопроводу 20 и подводящему каналу 19 в пространство между двумя соседними лопатками 2 корпуса 1. После заполнения тормозной полости гидродинамического вихревого тормоза, тормозная жидкость, циркулирующая между лопатками 2 и 12 корпуса 1 и ротора 1, вызывает тормозящий момент на приводном валу 6. Лопатки 2 и 12 на корпусе и роторе расположены таким образом, что жидкость, циркулирующая в тормозной полости между лопатками 2корпуса 1 при выходе из рабочей полости, отбрасывается на лопатки 12 ротора II и оказывает тормозящее воздействие на ротор 11 и вместе с ним на вал 6. К демфирующему действию тормозной жидкости между лолопатками 2 и 12 корпуса 1 и ротора 11 при вращении ротора 11 добавляется демпфирующее действие жидкости, находящейся в тормозной полости. Достоинством гидродинамического вихревого тормоза является надежное и быстрое торможение, компактность конструкции тормоза и небольшой объем его рабочей полости, что увеличивает быстродействие тормоза. Предложенная форма лопаток корпуса и ротора позволяет демпфировать поперечные колебания вала с ротором. Гидродинамический вихревой тормоз является безопасным для обслуживающего персонала устройством, прост в изготовлении и обслуживании, имеет элементарную схему управления. Формула изобретения Гидродинамический вихревой тормоз, содержащий неподвижный корпус с лопатками, установленный в нем на подшипниках ротор с лопатками, систему впускных и выпускных каналов для подачи рабочей жидкости в тормозную полость, образованную внешним контуром ротора и внутренним контуром корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия за счет снижения динамических нагрузок, лопатки расположены на внутренней боковой поверхности корпуса и на внешней

боковой поверхности ротора по всей ширине вдоль оси тормоза, а поверхность каждой лопатки ротора, обрашенная к корпусу, выполнена со скосом по направлению врашения ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3942613, кл. F 16 D 57/02, 1976 (прототип).