ГИДРОТРАНСФОРМАТОР С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ВРАЩЕНИЕМ РЕАКТОРА
FLUID CONVERTER WITH FORCED ROTATION OF REACTOR

Изобретение относится к машиностроению, в частности к гидродинамическим передачам крутящего момента.
Известны комплексные гидротрансформаторы, содержащие симметричные друг другу насосное и турбинное колеса и осевой реактор, связанный с неподвижным валом через механизм свободного хода (см. В.И.Лапидус и В.А.Петров. Гидродинамические передачи автомобилей. М.: Машгиз, 1961, с.93-98). Они имеют режим работы как с трансформацией крутящего момента, так и без трансформации, с кпд, стремящимся к 100% (режим трансформации и режим гидромуфты). Однако суммарный рабочий диапазон комплексных гидротрансформаторов (режим трансформации плюс режим гидромуфты) с приемлемым кпд не превышает 2, в то время как для железнодорожных транспортных машин он должен быть не менее 5 (И.Ф.Семичастнов. Гидравлические передачи тепловозов. М.: Машгиз, 1961, с.7), а для автомобилей, естественно, еще больше.
Известен гидротрансформатор шведской фирмы SRM с принудительным вращением реактора, содержащий насосное колесо, несимметричное ему двухступенчатое турбинное колесо, центростремительный реактор, планетарный редуктор, связывающий реактор и колесо турбины с возможностью вращения реактора в сторону, противоположную направлению вращения турбинного колеса, и два ленточных тормоза, позволяющих затормаживать или отпускать водило планетарного редуктора или реактор. Указанный гидротрансформатор имеет рабочий диапазон 4 (см. S.R.M. Hydraulic Transmission, DRT, №330, 1959). Принят за прототип как наиболее близкое устройство того же назначения к заявленному устройству по совокупности признаков.
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании прототипа, относится то, что несимметричность его насосного и турбинного колес не позволяет обеспечить передачу крутящего момента без трансформации его величины (режим гидромуфты).
Сущность изобретения в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении рабочего диапазона гидротрансформатора с принудительным вращением реактора.
Указанная задача решается за счет достижения технического результата при осуществлении изобретения, заключающегося в обеспечении дополнительной возможности простой передачи крутящего момента без его трансформации (режима гидромуфты).
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предлагаемый гидротрансформатор с принудительным вращением реактора содержит симметричные друг другу насосное колесо и турбинное колесо, реактор, планетарный редуктор, связывающий реактор и турбину с возможностью вращения колеса реактора в сторону, противоположную направлению вращения колеса турбины и тормоза, позволяющие затормаживать или отпускать водило планетарного редуктора и реактор. При этом насосное колесо выполнено центробежным, турбинное - центростремительным и симметричным насосному, а реактор - осевым.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяют сделать вывод, что не обнаружено аналога с признаками, тождественными признакам заявляемого изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по назначению и совокупности существенных признаков позволило выявить существенные отличительные признаки по отношению к достигаемому изобретением техническому результату, изложенные в формуле изобретения.
Следовательно, заявляемое устройство соответствует условию «новизна». Дополнительный поиск известных технических решений показал, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не установлено влияние преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения, на достижение технического результата.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
На прилагаемом чертеже представлена кинематическая схема предлагаемого гидротрансформатора.
Сведения, подтверждающие возможность получения вышеупомянутого технического результата, заключаются в следующем.
Гидротрансформатор содержит центробежное насосное колесо 1, связанное с приводным валом 2, симметричное ему центростремительное турбинное колесо 3, связанное с выходным валом 4, осевой направляющий аппарат (реактор) 5, планетарный редуктор, состоящий из солнечной шестерни 6, коронной шестерни 7, сателлитов 8, водила 9, ленточного или дискового тормоза реактора 10 и ленточного или дискового тормоза водила 11.
Гидротрансформатор работает следующим образом.
В начальный момент работы тормоз 10 отпущен, тормоз 11 зажат, водило 9 неподвижно. При заполнении гидротрансформатора жидкостью и вращении центробежного насосного колеса 1 начинает вращаться центростремительное турбинное колесо 3 в ту же сторону, что и центробежное насосное колесо 1. Осевой реактор 5 под действием реактивного момента начинает вращаться в сторону, противоположную направлению вращения насосного колеса 1 и центростремительного турбинного колеса 3. При этом крутящий момент, действующий на осевой реактор 5, через сателлиты 8 суммируется с крутящим моментом центростремительного турбинного колеса 3. Таким образом, в стоповой точке момент на выходном валу 4 увеличивается по сравнению с моментом на насосном колесе 1 в 8÷10 раз. При достижении передаточного отношения гидротрансформатора, когда крутящий момент на реакторе 5 приближается к 0, тормоз 11 отпускается, а тормоз 10 зажимается и работа происходит, как в обычном гидротрансформаторе. При достижении передаточного отношения, равного 0,7, тормоз 10 также отпускается, осевой реактор 5, освобожденный тормозом 10, свободно вращается в потоке жидкости, не оказывая на него влияния, и крутящий момент благодаря симметричности турбинного 3 и насосного 1 колес передается без трансформации с высоким кпд, то есть в режиме гидромуфты, за счет чего рабочий диапазон по сравнению с прототипом увеличивается с 4 до 5.
Таким образом, изобретение позволяет расширить диапазон экономичной работы гидротрансформатора по сравнению с прототипом за счет использования режима гидромуфты.
Следовательно, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности для преобразования крутящих моментов на валах;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «промышленная применимость».