ГИДРОМУФТА

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к муфтам для плавного пуска и защиты приводов от перегрузок.
Известны гидромуфты, совокупность признаков которых сходна с совокупностью существенных признаков предполагаемой полезной модели.
Известна гидромуфта, содержащая насосное и турбинное колеса с лопатками (см. Гавриленко, Б.А. Гидродинамические передачи. Проектирование, изготовление и эксплуатация / Б.А. Гавриленко, Б.Ф. Семичастнов. - М.: Машиностроение, 1980. - С. 56, рис. 23.).
Недостатком известной гидромуфты является сложность стабильного поддержания постоянной частоты вращения турбинного колеса при переменной частоте вращения насосного колеса. Для достижения этого на периферии колокола гидромуфты, связанного с турбинным колесом, приходится размещать центробежные клапаны для частичного опорожнения муфты при превышении частоты вращения турбинного колеса. Данное устройство имеет значительную инерционность, в результате чего, при изменении частоты вращения вала дизеля в процессе работы, частота вращения вала компрессора отклоняется от номинальной, что приводит к повышению нагрузок на детали компрессора и сокращению срока его службы (см. Устройство тепловоза ТГМ6А / Логунов В.Н., Смагин В.Г., Доронин Ю.И. и др. - М.: Транспорт, 1989. - С. 214-217).
Известно устройство регулирования заполнения гидромуфты путем использования вне периферии рабочей полости дополнительного вращающегося резервуара, образованного между рабочим колесом и наружным кожухом гидромуфты, в котором опорожнение и заполнение рабочей полости производят изменением объема дополнительного вращающегося резервуара посредством возвратно-поступательного перемещения наружного кожуха (см. Гавриленко, Б.А. Гидродинамические передачи. Проектирование, изготовление и эксплуатация / Б.А. Гавриленко, Б.Ф. Семичастнов. - М.: Машиностроение, 1980. - С. 59, рис. 25).
Недостаток гидромуфты тот же, что и у описанной выше, поскольку на поступательное перемещение наружного кожуха муфты требуется определенное время. Кроме того, наличие кожуха, передвигающегося в осевом направлении, требует существенного увеличения осевых габаритов гидромуфты.
Наиболее близким решением к заявленной полезной модели является гидромуфта, содержащая насосное и турбинное колеса с лопатками, установленными между наружным и внутренним торами (см. Берковский, Б.М. Магнитные жидкости / Б.М. Берковский, В.Ф. Медведев, М.С. Краков. - М.: Химия. - 1989. - С. 48-50).
Недостаток данной муфты тот же, что и у описанных выше, поскольку при полном наполнении и постоянстве вращения ведущего вала основным путем передачи энергии с ведущего вала на ведомый является циркуляционный поток в рабочей полости гидромуфты.
Известно, что вязкость жидкости, содержащей ферромагнитные частицы, зависит от внешнего магнитного поля. В отсутствии магнитного поля частица свободно вращается в плоскости сдвига слоев жидкости друг относительно друга. При наличии магнитного поля на нее действует момент сил, пропорциональный напряженности магнитного поля, под действием которого скорость вращения частицы при сдвиге слоев жидкости изменяется, в результате чего возникает трение между частицей и жидкостью. Известно, что с ростом напряженности магнитного поля вязкость жидкости тем выше, чем выше концентрация частиц, напряженность магнитного поля (до наступления насыщения) и скорость движения соседних слоев жидкости друг относительно друга (см. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. - М.: Химия, 1989, с. 48-50).
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении надежности работы приводных от муфты агрегатов.
Поставленная задача достигается тем, что в гидромуфте, содержащей насосное и турбинное колеса с лопатками, установленными между наружным и внутренним торами, пространство между которыми заполнено жидкостью, содержащей ферромагнитные частицы, согласно полезной модели, внутренний тор содержит электромагнитную катушку, механически связанную с насосным колесом, соединенную через контактный токосъемник, расположенный на валу насосного колеса, подключенный через источник постоянного тока к регулятору тока, вход которого соединен с выходом сумматора, к входам которого подключены блок уставки и датчик частоты вращения, вход которого связан с валом турбинного колеса.
Технический результат предполагаемой полезной модели заключается в мгновенном изменении предельного момента, передаваемого гидромуфтой, и, соответственно, величины скольжения в ней, что позволяет поддерживать постоянной частоту вращения ведомого вала при изменении частоты вращения ведущего, и, соответственно, повысить надежность работы компрессора путем обеспечения номинального режима его работы.
Гидромуфта (фиг. 1) включает в себя насосное 1 и турбинное 2 колеса с лопатками, установленными между наружным и внутренним торами, рабочую жидкость 3, содержащую ферромагнитные частицы, электромагнитную катушку 4 во внутреннем торе, механически соединенную с насосным колесом 1, и источник постоянного тока 5, соединенный с электромагнитной катушкой 4 с помощью контактного токосъемника 6, размещенного на валу 7 насосного колеса 1 гидромуфты. Подчиненная система регулирования состоит из регулятора тока 8, подключенного к сумматору 9, к входам которого подключен блок уставки 10 и датчик 11 частоты вращения вала 12 турбинного колеса.
Гидромуфта работает следующим образом.
При наполнении гидромуфты рабочей жидкостью 3, содержащей ферромагнитные частицы, насосное колесо 1 отбрасывает жидкость на лопатки турбинного колеса 2, создавая на нем крутящий момент. Через электромагнитную катушку 4 с помощью контактного токосъемника 6 протекает постоянный электрический ток, регулируемый регулятором 8, катушка 4 создает в жидкости 3 постоянное магнитное поле, которое увеличивает вязкость рабочей жидкости 3 благодаря наличию в последней ферромагнитных частиц. Контактный токосъемник 6 обеспечивает передачу электрического тока к вращающейся катушке 4, при этом величина тока, проходящего через нее, задается подчиненной системой регулирования.
На регулятор тока 8 поступает сигнал с выхода сумматора 9. На сумматор 9 подается сигнал от блока уставки 10, который пропорционален заданной номинальной частоте вращения турбинного колеса 2, и сигнал с датчика частоты вращения 11 турбинного колеса 2, который пропорционален частоте вращения турбинного колеса 2. Пока сигнал от блока уставки 10 больше, чем сигнал с датчика частоты вращения 11 турбинного колеса 2, регулятор тока 8 открыт, и ток, проходящий от источника постоянного тока 5 через электромагнитную катушку 4, максимален. При этом максимальна напряженность магнитного поля, создаваемого электромагнитной катушкой 4, и, соответственно, максимальна вязкость рабочей жидкости 3 с ферромагнитными частицами, что приводит к увеличению составляющей момента, передаваемого за счет трения. При превышении сигнала от датчика 11 над сигналом от блока уставки 10 регулятор тока 8 начинает изменять величину тока обратно пропорционально величине превышения сигнала. Напряженность магнитного поля, создаваемого электромагнитной катушкой 4, снижается, вследствие чего снижается вязкость рабочей жидкости 3 с ферромагнитными частицами и составляющая момента, передаваемого за счет трения. Скольжение в гидромуфте возрастает, вследствие чего частота вращения турбинного колеса 2 гидромуфты, и, соответственно, вала 12 турбинного колеса, остается постоянной при увеличении частоты вращения вала 7 насосного колеса 1.
Данная полезная модель позволит повысить надежность работы приводимых от гидромуфты агрегатов за счет обеспечения постоянной частоты вращения ведомого вала при переменной частоте вращения ведущего.