Гидроуправляемая фрикционная муфта с регулируемым моментом трения

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к тракторостроению в отрасли машиностроения, в частности к гидроуправляемым фрикционным муфтам коробок передач транспортных средств.
Уровень техники
В последнее время конструкции фрикционных муфт тракторов с механическими механизмами управления заменяют на гидроуправляемые многодисковые фрикционные муфты. Эти муфты в большинстве случаев работают в масле, т.к. по сравнению с сухими имеют более стабильный момент трения и тепловой режим работы, соответственно большую долговечность. Современные сельскохозяйственные тракторы оснащены системами валов отбора мощности (ВОМ) для привода активных рабочих органов сельскохозяйственных машин, для включения которых в работу на тракторах устанавливают гидроуправляемые фрикционные муфты (ВОМ). [Проектирование универсально-пропашных тракторов / И.П. Ксеневич, А.С. Солонский, С.М. Войчинский. - Мн.: Наука и техника, 1980. - 320 с.].
Недостатком устанавливаемых на трактор гидроуправляемых фрикционных муфт (ВОМ) является постоянный момент трения для привода активных рабочих органов сельскохозяйственных машин, имеющих разных по величине приведенные моменты инерции. Максимальные динамические нагрузки в трансмиссии агрегатов возникают в процессе включения фрикционной муфты и разгоне активных рабочих органов, зависящих от величины их моментов инерции и значения момента трения муфты ВОМ.
Наиболее близкой к предлагаемой установке по технической сущности и достигаемому эффекту является муфта коробки передач транспортного средства, содержащая ступицу, закрепленную на валу коробки передач, выполненный на ступице гидроцилиндр с радиальными выступами, поршень с нажимным диском, упорный диск, внутренний барабан, выполненный за одно целое с ведомой шестерней и связанный посредством зубчатого соединения с ведущими дисками, ведомые диски, связанные с наружным барабаном, кольцевую канавку, выполненную на внутренней поверхности наружного барабана, и стопорное кольцо, отличающаяся тем, что наружный барабан и упорный диск выполнены в виде единой детали, наружный барабан имеет продольные выступы, в пазы между которыми входят наружные выступы ведомых дисков, концы выступов наружного барабана установлены между радиальными выступами гидроцилиндра, а стопорное кольцо размещено в кольцевом канале, образованном кольцевыми канавками, выполненными на внутренней поверхности наружного барабана и на наружной поверхности гидроцилиндра (патент RU 2251494, опубл. 10.05.2005, Бюл. 13).
Недостатком известной муфты является повышенный износ ее дисков.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является разработка конструкции фрикционной муфты ВОМ, позволяющей осуществлять регулирование величины её момента трения в зависимости от значения моментов инерции рабочих органов сельскохозяйственных машин присоединяемых к трактору.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью полезной модели, сводится к улучшению процесса разгона рабочих органов сельскохозяйственных агрегатов при включении фрикционной муфты ВОМ трактора, снижению максимальных динамических нагрузок в трансмиссии, повышение надежности и долговечности  её деталей.
Технический результат достигается с помощью фрикционной гидроуправляемой фрикционной муфты с регулируемым моментом трения, содержащей барабан, причем корпус муфты жестко закреплён на ведущем валу, при этом в корпусе муфты двигаются поршни, которые через фасонный нажимной диск, регулируемый отжимными пружинами, осуществляют давление на фрикционные диски и представляют собой конструкцию, состоящую из подвижных между собой частей разного диаметра, также ведомые диски установлены на шлицы ведомого барабана, при этом на внутренней поверхности корпуса выполнены шлицы, на которые установлены ведущие диски.
Таким образом, если в конструкцию гидроуправляемой муфты внести изменения, позволяющие осуществлять регулировку усилия сжатия фрикционных дисков, это даст возможность устанавливать необходимые значения момента трения этой муфты. Поэтому предлагаемая конструкция гидроуправляемой фрикционной муфты имеет составной поршень сжатия фрикционных дисков, который при включении муфты позволяет устанавливать необходимый момент трения за счет изменения диаметра поршня.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена конструктивная схема гидроуправляемой фрикционной муфты с регулируемым моментом трения.
На фиг. 2 представлен кран управления гидроуправляемой фрикционной муфты, установленный на ведущем валу с фиксирующим механизмом.
Осуществление полезной модели
Корпус 1 муфты жестко закреплён на ведущем валу 2. Внутри корпуса 1 двигаются три поршня 3, 4, 5, которые через фасонный нажимной диск 6 осуществляют давление на фрикционные диски. Ведомые диски 7 установлены на шлицы ведомого барабана 8. На внутренней поверхности корпуса 1 выполнены шлицы, на которые установлены ведущие диски 9. Отжимные пружины 10 при выключенном состоянии муфты отводят фасонный диск 6 от фрикционных дисков, чтобы они находились в свободном состоянии. Включение муфты осуществляется краном управления 11, представляющим собой золотник, соединяющего нагнетательную магистраль А с каналами В, C, D и подающие под давлением масло к поршням 3, 4, 5. Сливная магистраль Е на кране управления 11 в соответствующем для него рабочем положении позволяет соединять необходимые каналы подвода давления масла к поршням со сливной магистралью для их выключения. Установка крана управления 11 в заданное рабочее положение осуществляется фиксирующим механизмом 12.
сж
сж
Предлагаемая гидроуправляемая фрикционная муфта с регулируемым моментом трения работает следующим образом. Включение фрикционной муфты осуществляется краном управления 11, перемещая который соединяется нагнетательная магистраль А с одним из трех каналов В, C, D и затем происходит нарастание давления масла в бустере перед соответствующем поршнем. После этого поршень перемещается, выбирает зазоры между фрикционными дисками через фасонный нажимной диск 5 и осуществляет на них давление F. Между фрикционными дисками (7, 9) появляется момент трения, который передает крутящий момент от ведущих частей 1 фрикционной муфты на ведомые 7. От ведомых частей фрикционной муфты ВОМ через хвостовик трактора и трансмиссию сельскохозяйственной машины крутящий момент передается на активные рабочие органы. При включении фрикционной муфты ВОМ и разгоне активных рабочих агрегата в их приводе могут возникать большие динамические нагрузки. Для их снижения в конструкции предлагаемой муфты предусмотрен поршень, состоящий из трех подвижных частей относительно друг друга. Так как каждая составная часть поршня имеет разный свой диаметр, то давление Fна фрикционные диски будет ими осуществляться разным. Чем больше диаметр составной части поршня, тем выше будет давления на фрикционные диски и соответственно у фрикционной муфты повышается значение момента трения. Значение устанавливаемого момента трения фрикционной ВОМ выбирается в зависимости от приведённого момента инерции активных рабочих органов сельскохозяйственных машин агрегируемых с трактором. Выбор соответствующей из трех частей поршня участвующих в процессе включения фрикционной муфты осуществляется за счет установки крана управления 11 в фиксированное положение и соединяющего один из трех каналов В, C, D с нагнетательной магистралью А. После соединения канала с нагнетательной магистралью происходит рост давления в соответствующей полости перед поршнем и в работу включается один из выбранных трёх составных его частей для сжатия фрикционных дисков. Следует отметить, что кран управления имеет три фиксированных положения (В, C, D). Каждое положение служит для подвода давления к одному из трех частей поршня. При этом у двух других частей их каналы подвода давления масла соединены со сливом через сливную магистраль Е. Выключение муфты происходит при отводе крана управления в крайнее левое положение, когда все три канала В, C, D соединены со сливом масла из бустеров составных частей поршня (3,4,5).
Разработка конструкции гидроуправляемой фрикционной муфты с регулируемом моментом трения, которая технически выполнена в соответствии с установкой величины момента трения осущствляется следующим образом: момент трения гидроуправляемых фрикционных муфт определяется по формуле
mp
сж
cp
M=μ·F·R·k, (1)
сж
где μ - коэффициент трения; F - сила сжатия ведущих и ведомых дисков;
cp
R - радиус приложения равнодействующей сил трения;
k - число пар поверхностей трения.
Сила сжатия гидроуправляемых фрикционных муфт определяется:
сж
cm
nop
F=q·S, (2)
cm
где q - давление масла в гидросистеме трактора, постоянное по величине;
nop
S - площадь поршня сжимающего фрикционные диски.
В результате использования разработанной полезной модели позволит снизить максимальные динамические нагрузки в трансмиссии сельскохозяйственных агрегатов с активными рабочими органами, так как даст возможность регулировки значения момента трения фрикционной муфты ВОМ в зависимости от агрегируемой с трактором сельскохозяйственной машины.