МУФТА
COUPLING

Изобретение относится к муфте, в частности к муфте для трансмиссии сельскохозяйственной машины, например трансмиссии машины для уборки корнеплодов сахарной свеклы (далее свеклоуборочная машина).
Известны муфты, например, по ГОСТ 15620-93 «Предохранительные кулачковые муфты»; по ОСТ 23.2.461-77: рабочие чертежи кулачковых и фрикционных муфт по альбому РТМ-А 23.2.038-90 «Муфты предохранительные цепных и ременных передач сельскохозяйственных машин с моментом срабатывания до 1000 Нм».
Недостатки кулачковых и фрикционных муфт следующие.
При срабатывании от кратковременной перегрузки кулачковая муфта существенно уменьшает передаваемый вращающий момент, так как выступы кулачков не успевают входить во впадины между кулачками сопряженной детали. Поэтому кратковременная перегрузка приводит к остановке ротации, например очистителя свеклоуборочной машины, к забиванию его корнеплодами и землей, особенно при повышенной влажности почвы, которые удаляют вручную тяжелым трудом, теряя каждый раз до получаса рабочего времени, или вообще останавливают уборку.
Фрикционная муфта при кратковременном и не очень частом срабатывании вращающий момент передает практически полностью, но трущиеся поверхности при срабатывании быстро разогреваются, фрикционные накладки при нагреве изменяют фрикционные свойства и прочность, что также приводит к технологическому отказу [1] с.262.
Известна муфта для передачи вращающего момента от первого вала ко второму валу, содержащая первое звено, имеющее возможность соединения его с первым валом, второе звено, имеющее возможность соединения его со вторым валом, и пружину, установленную так, что величина вращающего момента, передаваемого от первого звена ко второму звену зависит от величины сжатия пружины, например муфта СКБ-3 [1] с.264, рис.VII.12 - прототип.
Недостаток ее такой же, как указанно выше, фрикционные накладки муфты из ферродо при частых или не очень кратковременных перегрузках «сгорают», становятся тоньше, поэтому передают меньший вращающий момент.
Задача и технический результат изобретения - муфта, передающая номинальный вращающий момент устойчиво.
Сущность изобретения - муфта для передачи вращающего момента от первого вала ко второму валу, содержащая первое звено, имеющее возможность соединения его с первым валом, второе звено, имеющее возможность соединения его со вторым валом, и пружину, установленную так, что величина вращающего момента, передаваемого от первого звена ко второму звену, зависит от величины сжатия пружины, при этом по изобретению муфта содержит гидронасос объемного вытеснения, причем первым звеном является средний винт трехвинтового насоса объемного вытеснения с хвостовиком, вторым звеном муфты является корпус гидронасоса объемного вытеснения, полости которого заполнены рабочей жидкостью, всасывающая и напорная полости гидронасоса объемного вытеснения сообщены между собой каналами через гидроклапан так, что его пружина расположена со стороны всасывающего канала гидронасоса объемного вытеснения.
Благодаря этому при перегрузках муфта устойчиво передает вращающий момент не меньше номинального.
Устроена муфта, включающая гидронасос объемного вытеснения (далее насос), например, следующим образом.
На фиг.1 изображена муфта в позиции осей всех винтов трехвинтоваго насоса в плоскости чертежа.
На фиг.2 изображена муфта в позиции осей всех винтов трехвинтового насоса перпендикулярно плоскости чертежа.
Условные обозначения на фиг.1 и 2:
1 - средний винт трехвинтового насоса-муфты первое звено, имеющее возможность соединения, например, шлицами его хвостовика, с первым валом трансмиссии сельхозмашины (далее звено),
2 - корпус насоса-муфты второе звено, имеющее возможность соединения его, например, шлицами, со вторым валом трансмиссии сельхозмашины (далее звено),
3 - со сквозным отверстием для хвостовика звена 1 крышка корпуса насоса (далее крышка),
4 - глухая крышка корпуса насоса со шлицевым хвостовиком звена 2 (далее хвостовик),
5 - канал, сообщающий напорную полость насоса с всасывающей полостью этого же насоса (далее канал),
6 - расположенный в канале 5 гидроклапан:
а) прямого действия для муфт, рассчитанных на небольшой номинальный вращающий момент, например клапан типа У495 [2] с.172, рис.4.46, строки 9…6 снизу;
б) непрямого действия для муфт, рассчитанных на большой номинальный вращающий момент, например клапан типа 510.32.10 [2] с.178, 1-й абзац сверху, с.177, рис.4. 54 (далее клапан),
7 - клапана 6 пружина, величину сжатия которой регулируют винтом и гарантируют пломбой (далее пружина),
8 - обечайка с ребрами охлаждения (далее обечайка),
9 - кольцевая емкость вокруг звена 2, заполненная рабочей жидкостью (далее емкость),
10 - щель в стенке насоса, сообщающая емкость 9 с всасывающим каналом насоса (далее окно),
11 - компенсатор теплового расширения рабочей жидкости - с заглушенными торцами и заполненная воздухом трубка из термостойкой резины, несколько витков которой размещены в емкости 9 (далее компенсатор),
12 - свисток, имеющий сопло и пластину, например по [3] с.33, рис.14, с.34, левая колонка, с параметрами звукового излучения в диапазоне частот, воспринимаемых ухом человека, например, с частотой от 4 до 20 кГц [4] с.94, строки 3…1 снизу, (далее свисток).
Муфта содержит первое 1 и второе 2 звенья. Хвостовиком звена 1, выведенным через крышку 3, и хвостовиком 4 муфту соединяют с первым и вторым валом привода, например, очистителя от земли корнеплодов свеклоуборочной машины. В корпусе насоса муфты имеется группа каналов 5 и в них клапаны 6 с пружинами 7. Звено 2 включает еще обечайку 8, емкость 9, заполненную негорючей и взрывобезопасной рабочей жидкостью на основе фторированных углеводородов (далее жидкость), окна 10, компенсатор 11 и свисток 12, установленный в канале 5 перед клапаном 6.
Работа. Пусть хвостовик звена 1 соединен с первым валом (валом трансмиссии свеклоуборочной машины), а хвостовик 4 соединен со вторым валом (валом привода очистителя корнеплодов свеклоуборочной машины). Пока муфтой передают вращающий момент не больше номинального, то детали качающего узла вращают вокруг оси звена 1 практически взаимно неподвижно, так как при этом в напорной полости насоса не хватает давления жидкости, чтобы открыть клапан 6. Но за счет небольшого и постепенного просачивания жидкости из напорной полости насоса во всасывающую полость через зазоры качающего узла, относительное проворачивание деталей качающего узла (и, следовательно, звеньев 1 и 2 муфты) все же возможно, но настолько медленное, что передачу вращающего момента не нарушает. Как только сопротивление на втором валу превысит номинальный вращающий момент муфты, то давление жидкости возрастет настолько, что ею откроют клапаны 6. Этим жидкость из напорной полости насоса направят во всасывающую полость через свисток 12 и клапаны 6 при сохранении давления жидкости, определяемого величиной сжатия пружины 7. Поэтому муфтой на вал очистителя передают вращающий момент не меньше номинального, хотя и с несколько меньшей частотой вращения. При этом работа клапана 6 сопровождается характерным звуком (таким же, как при срабатывании предохранительного клапана штатного распределителя трактора). Одновременно и свистком генерируют звуковой сигнал о перегрузке. При этом жидкость нагревается, расширяется и через окна 10 частично поступает в полость 9, сжимает воздух в компенсаторе 11. Как только сопротивление на втором валу становится меньше номинального, то этим клапаны 6 закрывают и муфту возвращают в исходную позицию. Тепло от нагревшейся жидкости отводят через обечайку 8 и компенсатором под действием сжатого в нем воздуха жидкость через окна 10 возвращают во всасывающую полость.
При средней урожайности сахарной свеклы на плантации 200…300 ц/га отдельные небольшие участки имеют урожайность до 1000 ц/га и более. Поэтому подача корнеплодов на очиститель периодически и кратковременно возрастает.При этом в местах с локально большей влажностью почвы, чем в основном на плантации сахарной свеклы, колея копирующих колес глубже. Поэтому копачи в таких местах идут глубже и подают на очиститель значительно больше земли повышенной влажности. В результате нагрузка на привод очистителя периодически и кратковременно также возрастает. Поэтому муфта периодически срабатывает, но передаваемый ею вращающий момент при этом не уменьшают, как это происходит при кулачковой муфте, и фрикционные накладки интенсивно не изнашивают, как при фрикционной муфте. Поэтому ротацию очистителя не останавливают, ворох корнеплодов и земли на нем не сгруживают, а продвигают на выход хотя несколько медленнее, но зато также несколько улучшают эффективность очистки корнеплодов от земли, машину не останавливают, рабочее время не теряют. Если все же очиститель переполнят корнеплодами и землей так, что продвижение вороха излишне замедлится, то свеклоуборочную машину останавливают, но трансмиссию привода рабочих органов не выключают. Муфтой продолжают передавать вращающий момент на очиститель и пусть медленно, но корнеплоды продвигают на выход, а землю просеивают на поверхность почвы под очиститель. Поэтому потери рабочего времени существенно меньше, чем при ручной выгрузке тяжелым трудом. Аналогично муфта работает и на других сельхозмашинах.
Известно, что практически у всех тракторов на сельскохозяйственных работах переключение передач каретками, зубчатыми муфтами и синхронизаторами производится при остановленном агрегате [5] с.200, строки 22…15 снизу.
Пусть муфта по изобретению установлена между муфтой сцепления трактора и ступенчатой коробкой переключения передач (далее КПП), не имеющей возможности переключения передач без разрыва потока мощности. В таком случае разгон остановленного машинно-тракторного агрегата до рабочей скорости на любой включенной передаче КПП выполняют за меньшее время и на меньшей допустимой частоте вращения вала дизеля трактора, чем без муфты по изобретению. Этим улучшают важнейшую динамическую характеристику трактора [5] с.206, 2-й абзац сверху. Поэтому на энергоемкой работе, например на пахоте, появляется возможность загрузить двигатель трактора более полно, чем без муфты, описанной выше, то есть соизмеримо с загрузкой его в тракторе, имеющем коробку переключения передач без разрыва потока мощности. Разгон остановленного машинно-тракторного агрегата до рабочей скорости выполняют автоматически без манипуляций тракториста по переключению передач на ходу от первой передачи к рабочей.
Возможно применение муфты по изобретению и в других машинах, например в щековой дробилке в качестве противоударной муфты, в шаровой мельнице в качестве пусковой муфты и т.д.
Итак, муфта, охарактеризованная приведенными выше признаками, даже при срабатывании устойчиво передает номинальный вращающий момент. Этим достигают повышение производительности при надежном упреждении технических и технологических отказов различных машин.
Источники информации
1. B.C. Поляков и др. Справочник по муфтам. Под ред. B.C.Полякова. 2-е изд., испр. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1979. - 344 с.
2. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983, 301 с.
3. Гончаренко С.У. Нечутнi звуки-трударi. - К.: Технiка, 1987. - 192 с.
4. Енухович А.С. Краткий справочник по физике. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Высшая школа», 1976. - 288 с.
5. Тракторы: теория: Учебник для студентов вузов по специальности «Автомобили и тракторы». / В.В.Гуськов и др. Под общ. ред. В.В.Гуськова. - М.: Машиностроение, 1988. - 376 с.