RU159552U1

RU159552U1 - HYDRODYNAMIC LOCKABLE SAFETY CLUTCH

Info

Publication number: RU159552U1
Application number: RU2015103250/11U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Коперчук; Алексей Викентьевич Мурин; Вячеслав Юрьевич Бегляков
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2016-02-10

Abstract

Гидродинамическая блокируемая предохранительная муфта, содержащая корпус, насосное колесо, соединенное с ведущим валом, турбинное колесо, соединенное с ведомым валом, блокирующий механизм, установленный между насосным и турбинным колесом, отличающаяся тем, 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.A hydrodynamic lockable safety clutch comprising a housing, a pump wheel connected to the drive shaft, a turbine wheel connected to the driven shaft, a locking mechanism mounted between the pump and turbine wheel, characterized in that the locking mechanism is made in the form of a cylindrical centrifugal clutch with a shot, a disk with radial protrusions and with through holes evenly spaced between them, the diameters of which are larger than the maximum sizes of the shot.

Description

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.The utility model relates to mechanical engineering and can be used in the drives of various machines to reduce energy losses in the fluid coupling at a steady state of operation, as well as to protect the engine, executive and transmission mechanisms from excessive overloads in all operating modes.

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, МКИ⁴ 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.A known fluid coupling comprising a pump, turbine wheel and a locking device made in the form of a friction centrifugal clutch, consisting of a disk with a friction pad mounted on the pump wheel, and a mating bearing surface on the turbine wheel, on the hub of which a separator with balls interacting with balls wedge surfaces of the pump wheel and disk (A.S. 136129 USSR, MKI ⁴ F16D 33/02, F16D 41/06. Hydraulic coupling / S.V. Gilyarevsky (USSR). - No. 664350/25; declared. 25.04.60; publ. 15.04.61, Bull. No. 4. - 3 s). The known fluid coupling creates large dynamic loads in the drive when the turbine wheel is locked due to the hard connection of the separator with ball weights to the hub of the turbine wheel. These loads lead to the rapid destruction of parts of the coupling, drive and actuator. As calculations show, the locking device of this clutch has a low load capacity (can transmit a small torque), as a result of which the clutch has increased dimensions in the axial direction, increased mass, which complicates the design and reduces reliability and durability.

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, МКИ⁴ F16D 39/00. Гидродинамическая предохранительная блокируемая муфта / А.В. Мурин, В.А. Осипов (СССР). - опубл. 23.02.84, Бюл. №7).The closest to the utility model in technical essence is a hydrodynamic safety lock-up clutch containing a housing mounted on the driven shaft, a pump wheel mounted on the drive shaft, a turbine wheel and a locking mechanism mounted between the pump and turbine wheels. The locking mechanism is made in the form of a centrifugal clutch with a shot and with a corrugated disk, a flange is made at the end of the drive shaft, axial semi-oval recesses are made in the central parts of the flange and pump wheel, the drive shaft and pump wheel flange are rigidly interconnected, and in a centrifugal clutch of the locking mechanism is located in their recesses, the corrugated disk of the centrifugal clutch being rigidly fixed to the driven shaft of the turbine wheel. (A.S. 1075027A USSR, MKI ⁴ F16D 39/00. Hydrodynamic safety lock-up clutch / A.V. Murin, V.A. Osipov (USSR). - Publ. 23.02.84, Bull. No. 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.As calculations and experimental studies show, the maximum torque of the locking mechanism with semi-oval recesses, provided it is placed between the pump and turbine wheels, is less than the rated (working) torque of the fluid coupling, which does not allow the fluid coupling to operate without slipping and energy loss at rated load.

Задачей полезной модели является увеличение номинального момента гидродинамической блокируемой предохранительной муфты, передаваемого без скольжения и потерь энергии.The objective of the utility model is to increase the nominal moment of a hydrodynamic lockable safety clutch, transmitted without slipping and energy loss.

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.The problem is solved due to the fact that the blocking mechanism is made in the form of a cylindrical centrifugal clutch with a shot, a disk with radial protrusions and through holes evenly spaced between them, whose diameters are larger than the maximum sizes of the shot. The cylindrical shape allows you to place more fractions in the cavity of the locking mechanism, thereby increasing the normal force pressing the fraction to the inner surface of the cavity of the locking device when the drive shaft rotates. A disk with radial protrusions eliminates the possibility of the fraction sliding on the surface of the disk under the action of overload.

На фиг. 1 представлена конструкция гидродинамической блокируемой предохранительной муфты.In FIG. 1 shows the design of a hydrodynamic lockable safety clutch.

На фиг. 2 показана конструкция диска блокирующего механизма.In FIG. 2 shows a design of a disk of a locking mechanism.

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: М₂ - момент на ведомом валу муфты (Нм), S - скольжение в муфте.In FIG. 3 shows the mechanical characteristics of a hydrodynamic safety coupling without a blocking mechanism (curve I), blocking mechanisms with a cylindrical (curve II) and semi-oval (curve III) cavity shape. On the coordinate axes, the following are plotted: M ₂ is the moment on the driven shaft of the coupling (Nm), S is slip in the coupling.

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.Hydrodynamic lockable safety clutch contains a drive shaft 1 connected to the pump wheel 2 and the housing 3, the driven shaft 4 connected to the turbine wheel 5 and the disk 6 of the locking mechanism. The locking mechanism consists of a disk 6 placed in a cylindrical cavity 7 with a smooth inner surface formed by a pump wheel 2, a flange of the drive shaft 1, and a fraction 8 partially filling the cavity 7. The locking mechanism is located in the auxiliary cavity 9 of the hydraulic coupling, which does not increase the size of the device generally. To prevent the passage of fraction 8 from cavity 7 into the auxiliary cavity of the fluid coupling 9, the working cavity of the hydraulic coupling 10, bearings 11, 12, contact seals 13 are provided in the design. The holes 14 in the disk 6 are designed to uniformly fill the cavity 7 on different sides of the disk 6 and have a diameter of exceeding the largest diameter of the fraction. Radial protrusions 15 in the disk 6 are designed to prevent the fraction from sliding on the surface of the disk under the action of overload.

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.Hydrodynamic locking safety clutch operates as follows. When accelerating the pump wheel 2 under the influence of mainly only the hydraulic moment transmitted from it to the turbine wheel 5, the latter also starts to rotate. An increase in the rotation frequency leads to an increase in the centrifugal force acting on the fraction 8 and presses it against the walls of the cylindrical cavity 7, the surfaces of the disk 6 and, as a result, to a smooth increase in the moment transmitted by the blocking mechanism. When the speed of the turbine wheel 5 is close to the speed of the pump wheel 2, the hydrodynamic clutch is blocked, i.e. the moment from the drive shaft connected to the pump wheel 2, to the driven shaft 4 is transmitted only due to friction between the smooth walls of the cavity 7 and the shot 8 with the disc 6 clamped in it. When the load is less than the maximum moment of the locking mechanism, the clutch works without sliding .

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.If the maximum moment of the blocking mechanism is exceeded, the fraction 8 slides together with the disk 6 clamped in it relative to the walls of the cavity 7. The rotational speed of the disk 6 decreases, and hence the centrifugal forces acting on the particles of the fraction decrease, which leads to a decrease in the moment transmitted by the blocking mechanism.

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.The proposed design of the locking mechanism with the same overall dimensions as the prototype, provides an increase in the nominal moment of the hydrodynamic lockable safety clutch, transmitted without slipping and energy loss, by 24%, without reducing its protective and starting properties, but due to a simpler form of parts reduces the cost of manufacturing the device as a whole.

Claims

A hydrodynamic lockable safety clutch comprising a housing, a pump wheel connected to the drive shaft, a turbine wheel connected to the driven shaft, a locking mechanism mounted between the pump and turbine wheel, characterized in that the locking mechanism is made in the form of a cylindrical centrifugal clutch with a shot, a disk with radial protrusions and with through holes evenly spaced between them, the diameters of which are larger than the maximum sizes of the shot.