ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ТОРМОЗ
HYDRODYNAMIC BRAKE

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве гидравлического тормоза с регулируемым сопротивлением вращению на транспорте и в составе тренажеров.
Известна гидравлическая передача гидродинамического типа, содержащая гидротрансформатор с кругом циркуляции, заключенным между наружным и внутренним торами, установленные последовательно лопаточные части насосного, тормозного, турбинного, реакторного и второго тормозного колес, роликовую муфту свободного хода, фрикцион блокировки насосного и турбинного колес, механический тормоз, входную и выходную гидролинии, входной и выходной валы. В области внутреннего тора установлен дополнительный круг циркуляции, гидравлически связанный с основным кругом циркуляции, одна половина которого размещена в тормозном колесе, другая - в насосном колесе. В каждой из них установлены плоские лопатки, жестко связанные соответственно с тормозным и насосным колесами (см. патент РФ №2227233).
Недостатком этого технического решения является его конструктивная сложность.
Наиболее близким к предложенному техническим решением является гидродинамический тормоз, содержащий корпус с выполненной в нем цилиндрической рабочей камерой, в которой касательно к стенке рабочей камеры размещен цилиндрический ротор, жестко закрепленный на центральном приводном валу и образующий в рабочей камере серповидную полость, два диаметрально противоположно расположенных подпружиненных вытеснителя, установленные с возможностью вращения на осях и выполненные в форме криволинейной призмы, образованной двумя пересекающимися цилиндрическими поверхностями, пересечения которых образуют два ребра вытеснителя, одно из которых - рабочее, крышку, перекрывающую рабочую камеру с торца, номинальная толщина ротора и вытеснителей соответствует глубине цилиндрической рабочей камеры (см. патент РФ №2241141).
Недостатком этого технического решения является конструктивная сложность и недостаточный диапазон регулировок тормозного момента.
Технической задачей, решаемой изобретением, является создание гидродинамического тормоза простой и надежной конструкции с большим диапазоном регулирования тормозного момента.
Для решения этой технической задачи предлагается гидродинамический тормоз, содержащий корпус с выполненной в нем цилиндрической рабочей камерой, в которой концентрично и касательно к стенке рабочей камеры размещен цилиндрический ротор, жестко закрепленный на центральном приводном валу и образующий в рабочей камере серповидную полость, два диаметрально противоположно расположенных подпружиненных вытеснителя, установленные с возможностью вращения на осях и выполненные в форме криволинейной призмы, образованной двумя пересекающимися цилиндрическими поверхностями, пересечения которых образуют два ребра вытеснителя, одно из которых - рабочее, крышку, перекрывающую рабочую камеру с торца, номинальные толщины ротора и вытеснителей равны и соответствуют глубине цилиндрической рабочей камеры, закрепленный на центральном приводном валу кулачок, в корпусе выполнены две диаметрально противоположно расположенные, примыкающие к цилиндрической рабочей камере полости, глубина которых соответствует удвоенной номинальной толщине ротора, в полостях установлены с возможностью вращения оси вытеснителей, на которых установлены с приводом продольного перемещения по оси вытеснители, оси вытеснителей снабжены толкателями, которые кинематически связаны с кулачком, ротор в плане выполнен овальным.
Других известных технических решений аналогичного назначения с подобной совокупностью существенных признаков при проведении поиска по научно-технической литературе и патентной документации заявителем не обнаружено. Совокупность существенных признаков заявляемого гидродинамического тормоза не следует явным образом из изученного уровня техники, имеет существенные отличия от рассмотренных аналогов. Поэтому заявитель считает, что заявляемый гидродинамический тормоз соответствует критерию «новизна» и имеет изобретательский уровень. Гидродинамический тормоз может быть изготовлен на известном оборудовании и использован в различных устройствах с механическими вращающимися элементами в качестве тормоза транспортного средства или тренажера с регулируемым сопротивлением вращению. Поэтому он соответствует критерию «промышленная применимость».
Основные технические особенности и преимущества предлагаемого технического решения описаны в представленном предпочтительном варианте осуществления. Объем защиты изобретения не ограничивается описанным примером, а включает различные варианты исполнения в соответствии с общей концепцией. В частности, применение передачи «винт-гайка» для смещения вытеснителя вдоль его оси является всего лишь одним из множества возможных конструктивных решений осуществить это перемещение.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых показан пример выполнения гидродинамического тормоза в соответствии с изобретением.
На Фиг.1-3 показаны общий вид и устройство гидродинамического тормоза, на Фиг.4 - 5 - гидродинамический тормоз в состоянии свободного вращения (тормозной момент не создается), крышка и заглушка сняты, на Фиг.6-7 - гидродинамический тормоз в состоянии частичного притормаживания, на Фиг.8-9 - гидродинамический тормоз в состоянии максимального торможения, на Фиг.10-11 дополнительно поясняется работа гидродинамического тормоза.
На фигурах обозначены: корпус 1, крышка 2, заглушка 3, цилиндрический, выполненный овальным в плане ротор 4, кулачок 5, ось 6 затвора, подшипник 7 оси 6 затвора 8, который соединен шлицевым соединением с осью 6 с возможностью перемещения затвора 8 вдоль оси 6, пружина 9, прижимающая толкатель оси 6 затвора 8 к кулачку 5, серповидная полость 10, 11 - величина h открытия серповидной полости 10, рабочее ребро 12 затвора 8, винт 13, гайка 14 с вилочным усом, центральный вал 15, кулачок 5 жестко соединен с ротором 4.
Цилиндрический, выполненный овальным в плане ротор 4, жестко закрепленный на центральном валу 15 в цилиндрической рабочей камере корпуса 1, размещен касательно к стенке рабочей камеры и образует с ней две серповидные полости 10. Весь свободный объем цилиндрической рабочей камеры корпуса 1 и двух диаметрально противоположно расположенных полостей, примыкающих к цилиндрической рабочей камере корпуса 1, в которых установлены с возможностью вращения в подшипниках 7 оси 6 затворов 8, на осях 6 установлены с возможностью перемещения вдоль осей 6 затворы 8, полностью заполнены жидкостью. Ротор 4 и кулачок 5 жестко закреплены на центральном валу 15. Толкатель оси 6 затвора 8 прижат пружиной 9 к торцевой поверхностью кулачка 5. Профиль кулачка 5 при вращении центрального вала 15 с ротором 4 обеспечивает возвратно-вращательное движение оси 6 затвора 8 с затвором 8, при этом рабочее ребро затвора 8 точно повторяет профиль торцевой поверхности ротора 4. Вращение винта 13 перемещает гайку 14 с вилочным усом и находящийся в зацеплении с гайкой 14 затвор 8 по шлицевому соединению с осью 6 затвора 8 поступательно, не препятствуя их возвратно-вращательному движению. Роликовый толкатель, взаимодействующий с кулачком 5, подпружинен в направлении кулачка 5 пружиной 9, что обеспечивает точное повторение рабочим ребром 12 затвора 8 профиля торцевой поверхности ротора 4. Кулачок 5 и оси 6 затвора 8 в той их части, которые пружина 9 прижимает к кулачку 5, располагаются между крышкой 2 и заглушкой 3.
Работает гидродинамический тормоз в трех режимах.
1. Гидродинамический тормоз не создает тормозного момента (полное растормаживание).
Вращением винта 13 гайка 14 с вилочным усом смещает затвор 8 вдоль оси 6 за пределы торцового профиля ротора 4. Величина h 11 открытия полости максимальна и равна ширине торцевой поверхности ротора 4. Жидкость при вращении не встречает на своем пути препятствия, тормозной момент на роторе 4 не создается.
2. Гидродинамический тормоз создает тормозной момент.
Вращением винта 13 гайка с вилочным усом 14 перемещает затвор 8 вдоль оси 6 до частичного перекрытия его торцевым профилем торцевого профиля ротора 4. Величина открытия h 11 полости меньше ширины торцевой поверхности ротора 4. Жидкость при перетекании из объема, находящегося до затвора 8, в объем, находящийся после затвора 8, создает тормозной момент на роторе 4. Величина тормозного момента определяется величиной перекрытия торцевых профилей затвора 8 и ротора 4.
3. Гидродинамический тормоз полностью заблокирован (заторможен).
Вращением винта 13 гайка с вилочным усом 14 перемещает затвор 8 вдоль оси 6 до полного перекрытия торцевым профилем затвора 8 торцевого профиля ротора 4. При попытке вращать ротор 4 жидкость не может перетечь из объема, находящегося до затвора 8, в объем, находящийся после затвора 8, тем самым полностью блокируя вращение ротора 4.
Выбором конструктивных размеров устройства можно изменять плавность и диапазон регулирования тормозного момента на центральном валу 15.