Система смазки и управления фрикционной муфты сцепления
SYSTEM FOR LUBRICATION AND CONTROL OF FRICTION CLUTCH

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системе смазки и управления фрикционной муфты сцепления и предназначено для использования в редукторных передачах с приводом от двигателей внутреннего сгорания (далее - «ДВС»).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является система включения фрикционной муфты зубчатого редуктора (Система включения фрикционной муфты зубчатого редуктора: патент RU 2472047, Российская Федерация, заявка RU 2011131737, заявл. 29.07.2011, опубл. 10.01.2013). Данная система содержит фрикционную муфту с гидравлическим управлением для соединения валов зубчатого редуктора, масляный картер, шестеренные насос смазки и насос управления с редукционными клапанами, магистраль смазки, блок управления и трубопроводы. В магистрали смазки последовательно размещены фильтр масла и маслоохладитель. Вход насоса управления соединен трубопроводом с магистралью смазки между фильтром масла и маслоохладителем. Выходной патрубок насоса управления соединен трубопроводом, с размещенным в нем электроприводным запорно-регулирующим клапаном, с управляющей полостью фрикционной муфты. Редукционный клапан насоса управления выходным трубопроводом соединен с масляным картером. Данное техническое решение было выбрано в качестве прототип.
Недостатком прототипа является сложность в эксплуатации и относительно низкая надежность двигателя и редукторной передачи. Это обусловлено тем, что при открытии запорно-регулирующего клапана давление масла во включающей полости фрикционной муфты повышается скачкообразно, что приводит к мгновенному примыканию дисков и мгновенной передаче всего момента сопротивления потребителя на ДВС. В результате этого ДВС может заглохнуть из-за недостаточного запаса мощности на режиме подключения. При использовании такой системы при подключении ДВС к потребителю через редукторную передачу необходимо предусматривать особые режимы работы ДВС, что может негативно сказаться на долговечности двигателя и редукторной передачи.
Техническая проблема заключается в необходимости разработки системы смазки и управления фрикционной муфты сцепления, лишенной вышеприведенных недостатков и обеспечивающей высокую надежность ДВС и редукторной передачи.
Технический результат состоит в обеспечении возможности регулирования давления масла во включающей полости фрикционной муфты при открытии запорно-регулирующего клапана.
Технический результат достигается тем, что в системе смазки и управления фрикционной муфты сцепления, включающей масляный поддон, установленный в нем фильтр грубой очистки, трубопровод забора масла, с которым соединен фильтр грубой очистки, шестеренчатый насос, который соединен с трубопроводом забора масла, а также включающая блок управления, электроприводной запорно-регулирующий клапан, перепускной клапан, фильтр тонкой очистки, маслоохладитель, трубопровод, ведущий к элементам редукторной передачи, и трубопровод, ведущий к фрикционной муфте, согласно изобретению шестеренчатый насос состоит из двух секций, одна из которых последовательно через фильтр тонкой очистки и маслоохладитель соединена с трубопроводом, ведущим к элементам редукторной передачи, при этом вторая секция соединена с вторым фильтром тонкой очистки, который соединен с запорно-регулирующим клапаном, соединенным с блоком управления и трубопроводом, ведущим к фрикционной муфте, кроме того, система дополнительно снабжена буферным устройством, выполненным с возможностью задавать продолжительность времени плавного включения муфты сцепления путем изменения объема буферного устройства и включающим два обратных клапана, один из которых соединяет буферное устройство с трубопроводом, ведущим к фрикционной муфте, а другой соединяет буферное устройство с масляным поддоном, при этом после каждого фильтра тонкой очистки дополнительно установлены трубопроводы с перепускными клапанами, ведущие к масляному поддону, при этом фрикционная муфта выполнена с возможностью регулирования прижимающего усилия фрикционных дисков в течение времени наполнения буферного устройства.
Буферное устройство с обратными клапанами при описанной выше конструкции всей системы позволяет задавать продолжительность времени плавного включения муфты сцепления путем изменения объема буферного устройства, кроме того в предлагаемой системе смазки и управления фрикционной муфтой сцепления предусмотрена возможность регулирования прижимающего усилия фрикционных дисках в течение времени наполнения буферного устройства. Это позволяет обеспечить нормальное подключение ДВС, мощность которого передается посредством редукторной передачи к потребителю, а именно обеспечить оптимальный для ДВС крутящий момент при включении.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично представлена система смазки и управления фрикционной муфты сцепления, а на фиг. 2 представлено буферное устройство.
Система включает масляный поддон 1 редукторной передачи, в котором установлен фильтр 2 грубой очистки, связанный с трубопроводом 3 забора масла. Трубопровод 3 забора масла вне масляного поддона 1 соединен со сдвоенным шестеренчатым насосом 4. Насос 4 предназначен для соединения с валом двигателя (не показан на чертеже) и содержит две секции. Первая секция 4а насоса 4 предназначена для подачи масла в трубопроводы 7 контура управления. Вторая секция 46 насоса 4 предназначена для подачи масла в трубопроводы 5 контура смазки и охлаждения. В трубопроводах 5 контура смазки и охлаждения установлены последовательно фильтр 8 тонкой очистки масла, перепускной клапан 6, маслоохладитель 11 и клапан-терморегулятор 10. Трубопровод 9 соединен с элементами редукторной передачи и предназначен для их смазки и охлаждения. В трубопроводах 7 контура управления установлены последовательно фильтр тонкой очистки масла 17, перепускной клапан 18, электроприводной запорно-регулирующий клапан 16 и связанный с ним электрически блок управления 12, а также буферное устройство 15 с обратными клапанами 19 и 20 и гидравлическое устройство включения 14, входящее в состав фрикционной муфты сцепления 13.
Основными частями буферного устройства 15 являются корпус 21, в расточках которого перемещаются золотник наполнения 30, и золотник слива 41. В исходном положении оба золотника отжаты пружиной 28 (для золотника наполнения 30) и пружиной 42 (для золотника слива 41) соответственно до упора в крышки 39. Пружина 28 золотника наполнения 30 установлена в специальном стакане 22, уплотняемом в корпусе прокладкой. Усилие пружины 28 регулируется посредством регулировочного болта 25 через пяту 27. После окончания регулировки болт контрится гайкой 26, закрывается колпачком 24, который уплотняется кольцом 23 и пломбируется. Пружина 42 золотника слива 41 упирается непосредственно в крышку 43, которая уплотняется прокладкой. Крышки 39 уплотняются кольцами 40.
Сверху на корпус крепится буферная емкость, которая состоит из трубы 34 и крышки 33. Колпачковая гайка 32, навернутая на шпильку 35, прижимает крышку 33 и трубу 34 к корпусу 21. Стык колпачковой гайки 32 с крышкой уплотнен шайбой 31. Труба 34 уплотняется в корпусе 21 и крышке 33 двумя кольцами 36.
К входному штуцеру 29 подводится давление масла из магистрали управления фрикционной муфты сцепления 13. Слив масла из буферного устройства 15 происходит через отверстие К, уплотняемое кольцом 37, и далее, через отверстие в крышке лючка в корпус редуктора. При настройке буферного устройства для замера давления открытия клапана служит штуцер 38.
Заявляемое изобретение работает следующим образом.
Перед подключением ДВС фрикционная муфта 13 находится в выключенном состоянии, при этом электроприводной запорно-регулирующий клапан 16 перекрывает доступ масла от секции насоса 4а к буферному устройству 15 и устройству включения фрикционной муфты сцепления 13. Масло смазки и охлаждения по трубопроводу 3 забора масла через фильтр грубой очистки 2 всасывается из масляного поддона 1 редуктора секцией 46 сдвоенного шестеренчатого масляного насоса 4 и поступает трубопроводы 5 контура смазки и охлаждения через фильтр тонкой очистки масла 8 к маслоохладителю 11 и далее с давлением смазки, поддерживаемым перепускным клапаном 6, и температурой, задаваемой клапаном-терморегулятором 10, по трубопроводам 9 поступает к точкам смазки и охлаждения в редукторной передачи. Масло для управления гидравлическим устройством включения 14 фрикционной муфты сцепления 13 при помощи секции 4а сдвоенного шестеренчатого насоса 4 всасывается из масляного поддона 1 редукторной передачи по трубопроводу забора масла 3 пройдя фильтр грубой очистки 2, поступает в контур трубопроводов управления 7, где пройдя фильтр тонкой очистки 17 поступает к электроприводному запорно-регулирующему клапану 16; при этом перепускной клапан 18 поддерживает рабочее давление перед электроприводным запорно-регулирующим клапаном 16. Для передачи крутящего момента от двигателя к потребителю мощности (например, на гребной винт судна) масло управления, находящееся под давлением перед электроприводным запорно-регулирующим клапаном 16 при открытии последнего по команде из блока управления 12 начинает поступать в гидравлическое устройство включения 14 фрикционной муфты сцепления 13, при этом давление масла в гидравлическом устройстве включения 14 во время наполнения буферного устройства 15 определяет обратный клапан 19. Давление, на которое рассчитан обратный клапан 19, подбирается таким образом, чтобы диски фрикционной муфты сцепления 13 на время наполнений буферного устройства 15 имели возможность пробуксовывать относительно друг друга, при этом происходит частичное сцепление дисков фрикционной муфты 13, что позволяет ДВС плавно принять нагрузку. Обратный клапан 20 при наличии в системе давления находится в закрытом положении. После наполнения буферного устройства 15 давление масла в гидравлическом устройстве включения мгновенно доходит до значения, определенного пропускным клапаном 18, и происходит полное сцепление фрикционных дисков муфты 13; при этом муфта передает полный крутящий момент на ДВС. В результате описанного процесса происходит задержка полного включения фрикционной муфты сцепления 13 и двигатель (например, ДВС) успевает среагировать на возросшую нагрузку, таким образом, появляется возможность производить подключения двигателя к потребителю, не прибегая к использованию специальных режимов работы двигателя. Для выключения фрикционной муфты сцепления 13 необходимо и достаточно закрыть электроприводной запорно-регулирующий клапан 16, при этом масло из буферного устройства 15 сливается в масляный поддон 1 редуктора через обратный клапан 20, который открывается при сбросе давлений в системе.
Ниже более подробно расписана работа буферного устройства 15.
2
2
При переводе рукоятки устройства управления в положение «ПХ» или «ЗХ» происходит увеличение давления масла в магистрали включаемой фрикционной муфты. При этом масло поступает в соответствующее буферное устройство через входной штуцер 29 и сверления И, П в корпусе 1 в полости Ж и Л золотников 30 и 41. Таким образом, оба золотника испытывают с одной стороны усилия от своих пружин, с другой стороны -усилия от давления масла. При повышении давления до 0,3 МПа (3,0 кгс/см) золотник 30 смещается, открывая кольцевую щель между расточкой Г корпуса и полостью Д золотника. При этом масло из магистрали фрикционной муфты перепускается внутрь емкости буферного устройства, препятствуя дальнейшему повышению давления во фрикционной муфте. Одновременно золотник слива 41 под действием давления масла, сжав пружину 42, перемещается до упора в крышку 43 отсоединяя емкость буферного устройства от сливного отверстия К. При указанном давлении масла управления во фрикционной муфте сила сжатия дисков муфты недостаточна для жесткого замыкания муфты, и происходит проскальзывание ведомых дисков по отношению к ведущим, этим обеспечивается плавное принятие нагрузки дизелем. После заполнения объема емкости происходит подъем давления масла управления в магистрали включаемой фрикционной муфты до значения от 1,3 до 1,6 МПа (от 13 до 16 кгс/см), ограничиваемый перепускным клапаном, установленным в системе управления редуктора. При данном давлении происходит жесткое, без проскальзывания замыкание дисков муфты и дизель принимает полную нагрузку.
Протечки по зазорам между корпусом и золотниками отводятся через пазы Н, сверления Е, П и сливное отверстие К. При выключении фрикционной муфты ее магистраль соединяется со сливом, давление действовавшее на золотники снимается и они возвращаются в исходное положение. При этом золотник 41 соединяет емкость с отверстием К и происходит ее опорожнение. Буферное устройство готово к следующему включению фрикционной муфты.
Система смазки и управления фрикционной муфты сцепления согласно изобретению после успешно пройденных испытаний была установлена на редукторах шести кораблей различного типа. В рамках многолетней эксплуатации данных кораблей была отмечена повышенная надежность ДВС и редукторной передачи, что специалисты связывают с использованием заявляемого изобретения, обеспечивающего возможность регулирования давления масла во включающей полости фрикционной муфты при открытии запорно-регулирующего клапана. Замечания по остановкам дизелей при экстренном реверсировании в процессе эксплуатации отсутствовали на всех кораблях.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет обеспечить возможность регулирования давления масла во включающей полости фрикционной муфты при открытии запорно-регулирующего клапана и может найти широкое применение в области машиностроения.