ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ БЛОКИРУЕМАЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ МУФТА

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в приводах различных машин для снижения потерь энергии в гидромуфте на установившемся режиме работы, а также для обеспечения защиты двигателя, исполнительных и передаточных механизмов от действия чрезмерных перегрузок на всех режимах работы.
4
Известна гидромуфта, содержащая насосное, турбинное колеса и блокирующее устройство, выполненное в виде фрикционной центробежной муфты, состоящей из диска с фрикционной накладкой, установленного на насосном колесе, и ответной опорной поверхности на турбинном колесе, на ступице которого жестко закреплен сепаратор с шариками, взаимодействующими с клиновыми поверхностями насосного колеса и диска (А.с. 136129 СССР, МКИ F16D 33/02, F16D 41/06. Гидромуфта / С.В. Гиляревский (СССР). - №664350/25; заявл. 25.04.60; опубл. 15.04.61, Бюл. №4. - 3 с). Известная гидромуфта создает большие динамические нагрузки в приводе при стопорении турбинного колеса вследствие жесткого присоединения сепаратора с шаровыми грузами со ступицей турбинного колеса. Эти нагрузки приводят к быстрому разрушению деталей муфты, привода и исполнительного механизма. Как показывают расчеты, блокирующее устройство этой муфты имеет невысокую нагрузочную способность (может передавать небольшой крутящий момент) вследствие чего муфта имеет увеличенные размеры в осевом направлении, повышенную массу, что усложняет конструкцию и понижает надежность и долговечность.
4
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности является гидродинамическая предохранительная блокируемая муфта, содержащая корпус, установленный на ведомом валу, насосное колесо, установленное на ведущем валу, турбинное колесо и блокирующий механизм, установленный между насосным и турбинным колесами. Блокирующий механизм выполнен в виде центробежной муфты с дробью и с гофрированным диском, на конце ведущего вала выполнен фланец, в центральных частях фланца и насосного колеса выполнены обращенные одна к другой осевые полуовальные выемки, фланец ведущего вала и насосного колеса жестко связаны между собой, а в их выемках расположена центробежная муфта блокирующего механизма, причем гофрированный диск центробежной муфты жестко закреплен на ведомом валу турбинного колеса. (А.с. 1075027А СССР, МКИ F16D 39/00. Гидродинамическая предохранительная блокируемая муфта / А.В. Мурин, В.А. Осипов (СССР). - опубл. 23.02.84, Бюл. №7).
Как показывают расчеты и экспериментальные исследования максимальный момент блокирующего механизма с полуовальными выемками, при условии его размещения между насосным и турбинным колесами, меньше, чем номинальный (рабочий) момент гидромуфты, что не позволяет обеспечить работу гидромуфты без скольжения и потерь энергии при номинальной нагрузке.
Задачей полезной модели является увеличение номинального момента гидродинамической блокируемой предохранительной муфты, передаваемого без скольжения и потерь энергии.
Поставленная задача решена за счет того, что блокирующий механизм выполнен в виде цилиндрической центробежной муфты с дробью, диском с радиальными выступами и с равномерно расположенными между ними сквозными отверстиями, диаметры которых больше максимальных размеров дроби. Цилиндрическая форма позволяет разместить в полости блокирующего механизма большее количество дроби, тем самым увеличив нормальную силу, прижимающую дробь к внутренней поверхности полости устройства блокировки при вращении ведущего вала. Диск с радиальными выступами исключает возможность скольжения дроби по поверхности диска при действии перегрузки.
На фиг. 1 представлена конструкция гидродинамической блокируемой предохранительной муфты.
На фиг. 2 показана конструкция диска блокирующего механизма.
2
На фиг. 3 представлены механические характеристики предохранительной гидродинамической муфты без блокирующего механизма (кривая I), блокирующих механизмов с цилиндрической (кривая II) и полуовальной (кривая III) формой полости. На осях координат отложены: М - момент на ведомом валу муфты (Нм), S - скольжение в муфте.
Гидродинамическая блокируемая предохранительная муфта содержит ведущий вал 1, соединенный с насосным колесом 2 и корпусом 3, ведомый вал 4, соединенный с турбинным колесом 5 и диском 6 блокирующего механизма. Блокирующий механизм состоит из диска 6, помещенного в цилиндрическую полость 7 с гладкой внутренней поверхностью, образованную насосным колесом 2, фланцем ведущего вала 1, и дроби 8, частично заполняющей полость 7. Блокирующий механизм расположен во вспомогательной полости 9 гидромуфты, что не увеличивает размеры устройства в целом. Для предотвращения попадания дроби 8 из полости 7 во вспомогательную полость гидромуфты 9, рабочую полость гидромуфты 10, подшипники 11, 12 в конструкции предусмотрены контактные уплотнения 13. Отверстия 14 в диске 6 предназначены для равномерного заполнения полости 7 по разные стороны диска 6 и имеют диаметр, превышающий наибольший диаметр дроби. Радиальные выступы 15 в диске 6 предназначены для предотвращения скольжения дроби по поверхности диска при действии перегрузки.
Гидродинамическая блокируемая предохранительная муфта работает следующим образом. При разгоне насосного колеса 2 под действием в основном только гидравлического момента, передаваемого от него турбинному колесу 5, последнее также начинает вращаться. Увеличение частоты вращения приводит к увеличению центробежной силы, действующей на дробь 8 и прижимающей ее к стенкам цилиндрической полости 7, поверхностям диска 6 и, в итоге, к плавному возрастанию момента, передаваемого блокирующим механизмом. При частоте вращения турбинного колеса 5, близкой к частоте вращения насосного колеса 2, происходит блокирование гидродинамической муфты, т.е. момент от ведущего вала, соединенного с насосным колесом 2, к ведомому валу 4 передается только за счет сил трения между гладкими стенками полости 7 и дробью 8 с зажатым в ней диском 6. При нагрузке меньшей, чем максимальный момент блокирующего механизма, муфта работает без скольжения.
При превышении максимального момента блокирующего механизма происходит проскальзывание дроби 8 совместно с зажатым в ней диском 6 относительно стенок полости 7. Частота вращения диска 6 уменьшается, а значит и уменьшаются центробежные силы, действующие на частицы дроби, что приводит к уменьшению момента, передаваемого блокирующим механизмом.
Предлагаемая конструкция блокирующего механизма при тех же габаритных размерах, что и у прототипа, обеспечивает увеличение номинального момента гидродинамической блокируемой предохранительной муфты, передаваемого без скольжения и потерь энергии, на 24%, не снижая ее защитных и пусковых свойств, а за счет более простой формы деталей позволяет снизить стоимость изготовления устройства в целом.