RU2618661C1 - Flutter-free muffling friction coupling for drive shaft connection with the possibility of different rotation - Google Patents
Flutter-free muffling friction coupling for drive shaft connection with the possibility of different rotation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618661C1 RU2618661C1 RU2016112846A RU2016112846A RU2618661C1 RU 2618661 C1 RU2618661 C1 RU 2618661C1 RU 2016112846 A RU2016112846 A RU 2016112846A RU 2016112846 A RU2016112846 A RU 2016112846A RU 2618661 C1 RU2618661 C1 RU 2618661C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- clutch
- piston
- possibility
- return mechanism
- Prior art date
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 61
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 40
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 6
- 235000015895 biscuits Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 19
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 241000282373 Panthera pardus Species 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 2
- 241000277329 Oncorhynchus keta Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000001667 episodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010230 functional analysis Methods 0.000 description 1
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D13/00—Friction clutches
- F16D13/22—Friction clutches with axially-movable clutching members
- F16D13/38—Friction clutches with axially-movable clutching members with flat clutching surfaces, e.g. discs
- F16D13/52—Clutches with multiple lamellae ; Clutches in which three or more axially moveable members are fixed alternately to the shafts to be coupled and are pressed from one side towards an axially-located member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D13/00—Friction clutches
- F16D13/58—Details
- F16D13/60—Clutching elements
- F16D13/64—Clutch-plates; Clutch-lamellae
- F16D13/69—Arrangements for spreading lamellae in the released state
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D21/00—Systems comprising a plurality of actuated clutches
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D25/00—Fluid-actuated clutches
- F16D25/06—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch
- F16D25/062—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces
- F16D25/063—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially
- F16D25/0635—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs
- F16D25/0638—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs with more than two discs, e.g. multiple lamellae
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D67/00—Combinations of couplings and brakes; Combinations of clutches and brakes
- F16D67/02—Clutch-brake combinations
- F16D67/04—Clutch-brake combinations fluid actuated
Landscapes
- Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, конкретно - к дисковым фрикционным муфтам (муфтам трения) для соединения (сцепления) приводных валов, в частности, в трансмиссиях наземных быстроходных транспортных средств и дорожных машин, судовых силовых установках (приводах гребных винтов).The invention relates to the field of engineering, specifically to disk friction clutches (friction clutches) for connecting (clutch) drive shafts, in particular, in transmissions of land high-speed vehicles and road vehicles, marine power plants (propeller drives).
В настоящее время основным типом многодисковых фрикционных муфт для соединения валов привода (далее - «классической» муфтой) можно назвать двухзвенные устройства (коаксиально установленные на подшипниках внешний и внутренний барабаны) со шлицами, на которых установлен пакет фрикционных дисков с чередующимся внешним и внутренним зацеплением с упомянутыми шлицами барабанов и с некоторой свободой осевого перемещения, при наличии гидроцилиндра включения-выключения муфты с поршнем (зачастую с последовательно расположенным нажимным диском), сжимающим пакет дисков при включении с одной стороны, и упорного диска с другой стороны пакета [Расчет и конструирование гусеничных машин: Учебник для вузов / Н.А. Носов, В.Д. Галышев, Ю.П. Волков, А.П. Харченко / Под ред. Н.А. Носова. - П.: Машиностроение, 1972. - 560 с. - С. 74-76, рис. II.2, II.3; С. 316, рис. VII.10; С. 361, рис. IX.6; С. 382-386, рис. IX.14-IX.16a].At present, the main type of multi-plate friction clutches for connecting drive shafts (hereinafter referred to as the “classical” clutch) are two-link devices (external and internal drums coaxially mounted on bearings) with splines on which a package of friction disks with alternating external and internal gears is installed with the mentioned splines of the drums and with some freedom of axial movement, in the presence of a hydraulic cylinder on-off clutch with a piston (often with a sequentially located pressure disk m) compressing the plate pack when you turn on the one hand, and the hard drive on the other side of the package [Calculation and design of tracked vehicles: Textbook for Universities / NA Nosov, V.D. Galyshev, Yu.P. Volkov, A.P. Kharchenko / Ed. ON. Nosova. - P .: Mechanical Engineering, 1972. - 560 p. - S. 74-76, fig. II.2, II.3; S. 316, fig. VII.10; S. 361, fig. IX.6; S. 382-386, fig. IX.14-IX.16a].
Хорошо зарекомендовав себя в приводах, у которых соединяемые ими валы не обладают свойством противовращения, «классические» муфты оказались недостаточно пригодными в качестве элементов управления реверс-редукторов и других приводов, где имеет место знакопеременная скорость вращения ведущего вала (т.е. имеет место противовращение соединяемых валов). Причина - возникновение так называемого в машиностроении флаттера в парах трения в пределах пакета фрикционных дисков, как резко негативного явления резонансно-динамического характера (аналогичен флаттеру в авиации).Having proved itself well in drives in which the shafts connected by them do not possess the counter-rotation property, the “classic” couplings have proved to be insufficiently suitable as controls for reverse gears and other drives where the alternating rotation speed of the drive shaft takes place (i.e., counter-rotation takes place connected shafts). The reason is the appearance of the so-called flutter in mechanical engineering in friction pairs within the package of friction discs, as a sharply negative resonance-dynamic phenomenon (similar to flutter in aviation).
Флаттер возникает именно при высоких относительных скоростях разведенных пар трения, что и имеет место при противовращении (а значит - удвоении относительной скорости) пары смежных дисков внешнего и внутреннего зацепления со шлицами внешнего и внутреннего барабанов соответственно. На фоне флаттера несколько уступают на второй план более выраженью при противовращении такие изначально присущие фрикционным дисковым муфтам и тормозам недостатки, как безнагрузочные потери, износ и коробление дисков трения и их перегрев.Flutter arises precisely at high relative velocities of diluted friction pairs, which occurs during counter-rotation (and hence doubling of the relative velocity) of a pair of adjacent disks of external and internal engagement with splines of the external and internal drums, respectively. Against the background of flutter, the disadvantages, such as unloading losses, wear and warping of friction disks and their overheating, are initially somewhat less significant when counter-rotating, with a more pronounced counter-rotation.
Ряд отраслей современного машиностроения (транспортное машиностроение, судостроение и др.), повышая тактико-технические и технико-эксплуатационные характеристики изделий - скорости и маневренность, вплотную столкнулось с этим явлением, что и определяет актуальность темы. Борьба с флаттером - это борьба с безнагрузочными потерями, безнагрузочным износом и перегревом дисков, сокращением ресурса фрикционных элементов управления.A number of branches of modern engineering (transport engineering, shipbuilding, etc.), increasing the tactical, technical and technical and operational characteristics of products - speed and maneuverability, came up against this phenomenon, which determines the relevance of the topic. The fight against flutter is the fight against lossless losses, loadless wear and overheating of disks, and a reduction in the life of friction controls.
Близким аналогом заявляемого изобретения является переключающее устройство реверс-редуктора в составе гидромеханической трансмиссии немецкого танка «Леопард 2А6» [Брилев О.Н. Танки. - М.: ООО «Изд-во «Планета». - ISBN 978-5-903162-70-3. - 564 с., ил. - С. 332, рис. 4.3.2.9]. Оно содержит трехзвенный планетарный зубчатый механизм (ряд) с «классическим» многодисковым тормозом эпицикла, со встроенным в его неподвижную часть (корпус) двухпозиционным гидроцилиндром управления и монтажом дисков внутреннего зацепления на шлице-вой части (барабане) эпицикла упомянутого планетарного ряда. Водило ряда соединено с зубчатой частью ведущего вала привода, а солнечная шестерня - с зубчатой частью ведомого вала. В коническом трехзвенном реверс-редукторе предусмотрены два таких устройства «ряд + тормоз» с зеркально-симметричным расположением справа и слева от ведомых конических шестерен реверс-редуктора, при этом последние жестко закреплены на ведущих валах, связанных с близлежащими водилами.A close analogue of the claimed invention is a reversing gear switching device as part of the hydromechanical transmission of the German tank "Leopard 2A6" [Brilev ON Tanks. - M .: Planet Publishing House LLC. - ISBN 978-5-903162-70-3. - 564 p., Ill. - S. 332, Fig. 4.3.2.9]. It contains a three-link planetary gear mechanism (row) with a “classic” multi-disc epicyclic brake, with a two-position control cylinder integrated in its stationary part (body) and mounting of internal engagement disks on the splined part (drum) of the epicycle of the said planetary gear set. The carrier of the row is connected to the gear part of the drive drive shaft, and the sun gear to the gear part of the drive shaft. In a three-link bevel gearbox, there are two such “row + brake” devices with a mirror-symmetrical arrangement to the right and left of the driven bevel gears of the reverse gearbox, the latter being rigidly fixed to drive shafts connected to nearby carriers.
Несмотря на улучшение условий работы фрикционных дисков элементов управления, в том числе принципиальное решение проблемы флаттера в пакетах фрикционных дисков при противовращении, известный аналог приобрел новые недостатки: заменяющий подверженную флаттеру «классическую» многодисковую фрикционную муфту трехзвенный планетарный зубчатый механизм (ряд) с принудительно затормаживаемым эпициклом, причем за счет опять же «классического» многодискового гидравлического тормоза, резко увеличивает стоимость и массогабаритные характеристики устройства, что не соответствует высоким требованиям к компактности, напрямую влияющей на один из трех важнейших показателей - защиту, и тактико-технические характеристики в целом.Despite the improvement of the operating conditions of the friction discs of the controls, including a fundamental solution to the flutter problem in the friction disc packs during counter-rotation, the well-known analogue has acquired new drawbacks: replacing the “classic” multi-plate friction clutch prone to flutter with a three-link planetary gear mechanism (row) with a forcefully braked epicycle Moreover, due to the “classic” multi-disc hydraulic brake, it sharply increases the cost and weight and size characteristics. device tics, which does not meet the high requirements for compactness, which directly affects one of the three most important indicators - protection, and tactical and technical characteristics in general.
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого изобретения, то есть совпадающим с ним по назначению и по общим существенным конструктивным признакам, является бесфлаттерная многодисковая муфта сцепления валов привода с возможностью разнонаправленного их вращения, содержащая корпус барабанного типа с внутренними шлицами, последовательно расположенные вдоль продольной оси муфты первый и второй пакеты фрикционных дисков с чередующимся внутренним и внешним зацеплением соответственно для связи со шлицевыми участками соединяемых валов, установленных на неподвижной части привода, и со шлицами корпуса, разделяющий указанные пакеты промежуточный фрикционный диск внешнего зацепления со шлицами корпуса, гидроцилиндр управления включением-выключением муфты путем обратимого сжатия между собой всех перечисленных фрикционных дисков, с кольцевым уплотненным поршнем и возможностью управленческой подачи в гидроцилиндр масла под давлением как при неподвижном, так и при вращающемся корпусе, механизм возврата поршня в составе распорной пружины и ее направляющего устройства, параллельного продольной оси муфты, и упоры-ограничители осевого хода перечисленных составных элементов и средства обеспечения возможности попеременных состояний покоя или вращения корпуса муфты вместе с соединяемыми ею валами в выключенном и включенном ее состояниях соответственно, а также выравнивания скоростей валов в режиме их противовращения без возникновения флаттера в пакете дисков [Hilpert, C.R. Gyroscopically Induced Failure in Multiple Disc Clutches, Its Causes, Its Characteristics and Its Cures // SAE Technical Paper 690066, 1969. - s. 362-363, Fig. 13].The closest analogue (prototype) of the claimed invention, that is, coinciding in purpose and in general significant structural features, is a flatterless multi-plate clutch for drive shafts with the possibility of their multidirectional rotation, comprising a drum-type housing with internal splines, sequentially located along the longitudinal axis of the coupling the first and second packages of friction discs with alternating internal and external meshing, respectively, for communication with splined sections connected in fishing installed on the fixed part of the drive, and with the splines of the housing, separating these packages, an intermediate friction disk of the external meshing with the splines of the housing, the hydraulic cylinder for turning the clutch on and off by reversible compression of all the listed friction disks, with an annular sealed piston and the possibility of administrative feeding in hydraulic oil cylinder under pressure both with a stationary and a rotating case, a piston return mechanism as a part of a spacer spring and its guide devices a, parallel to the longitudinal axis of the coupling, and stops restricting the axial stroke of the listed constituent elements and means for providing the possibility of alternating resting or rotating states of the coupling housing together with the shafts connected by it in its switched off and on states, respectively, as well as alignment of shaft speeds in the mode of their counter-rotation without occurrence of flutter in a disk package [Hilpert, CR Gyroscopically Induced Failure in Multiple Disc Clutches, Its Causes, Its Characteristics and Its Cures // SAE Technical Paper 690066, 1969. - s. 362-363, Fig. 13].
К указанным «средствам» формально отнесены: главным образом, последовательная двухпакетная многодисковая схема с замыканием на корпус муфты, а также гидротормоз включения муфты с механизмом возврата поршня.The indicated “means” are formally assigned: mainly, a sequential two-package multi-disk circuit with a closure to the clutch housing, as well as a hydraulic brake for engaging the clutch with a piston return mechanism.
Согласно текстовому пояснению к Fig. 13, «Флаттер <flutter> возникает в муфтах только при противовращении. Таким образом, меры по предотвращению флаттера в большинстве многодисковых муфт в трансмиссиях не требуются. Противовращения и флаттера можно избежать, используя для реверса вместо многодисковых муфт планетарные механизмы с тормозами, кулачковые муфты или "тройные" реверсивные муфты. В них средний или третий набор дисков неподвижен, когда муфта разомкнута, в противном случае [при «классическом» устройстве с двумя подвижными наборами дисков - авт.] находилась бы в противовращении. Это показано на фиг. 13».According to the text explanation to Fig. 13, “Flutter <flutter> occurs in couplings only when counter-rotating. Thus, flutter prevention measures in most multi-plate clutches in transmissions are not required. Counter-rotation and flutter can be avoided by using planetary gears with brakes, cam clutches or "triple" reversible couplings instead of multi-plate clutches to reverse. In them, the middle or third set of disks is stationary when the clutch is open, otherwise [with a “classical” device with two movable sets of disks - ed.] It would be in counter-rotation. This is shown in FIG. 13".
Словосочетание «третий набор дисков неподвижен» неопределенно, ибо двусмысленно в понимании специалистов в данной области техники. По одной версии, речь может идти о неподвижности корпуса в установившемся режиме работы включенной ценной муфты в связи с естественным наличием переменных (при функционировании) значений сопротивления вращению подвижных частей, включая прежде всего сам корпус, особенно на переходных режимах включения-выключения муфты, неоднородности возможного коробления дисков и несимметричности междисковых зазоров (главная особенность работы «трехзвенной» муфты на переходных режимах!) и влияния продуктов износа, гидродинамических процессов, что в совокупности неизбежно приводит к кинематической неопределенности, наличию обусловленного этим реактивного вращающего корпус момента, а значит случайному характеру, эпизодической «неподвижности» корпуса муфты. По другой версии, речь может идти о наличии каких-то материальных (технических) средств обеспечения принудительной неподвижности (фиксации) корпуса. В случае неопределенности, тем более описания к рисунку (чертежу, схеме) следует, как известно, обратиться к самому графическому изображению как инструменту, дополняющему и уточняющему текстовой материал. Однако на фиг. 13 прототипа корпус (барабанного типа) муфты показан вообще без каких-либо внешних связей с окружающей средой. Отсутствуют и какие-либо ссылки (примечания) на условность такого изображения.The phrase "the third set of disks is stationary" is indefinite, because it is ambiguous in the understanding of specialists in this field of technology. According to one version, we can talk about the immobility of the housing in the steady state operation of the included valuable coupling in connection with the natural presence of variables (during operation) of the resistance values to the rotation of the moving parts, including primarily the housing itself, especially in transitional modes of switching the coupling on and off, and possible heterogeneity warpage of disks and asymmetry of inter-disk gaps (the main feature of the "three-link" coupling in transient conditions!) and the influence of wear products, hydrodynamic processes, which the aggregate inevitably leads to kinematic uncertainty, the presence of the torque caused by this, which rotates the housing, and therefore the random nature, the episodic "immobility" of the coupling housing. According to another version, we can talk about the presence of some material (technical) means of ensuring forced immobility (fixation) of the body. In case of uncertainty, the more so the description of the drawing (drawing, diagram) should, as you know, refer to the graphic image itself as a tool to complement and refine the text material. However, in FIG. 13 of the prototype, the housing (drum type) of the coupling is shown without any external connections to the environment. There are also no links (notes) to the conventionality of such an image.
Таким образом, под углом зрения заявляемого изобретения (в порядке формирования сравнительной оценки известного и заявляемого технических решений) в прототипе проблема флаттера решена, но с «техническими издержками», новыми недостатками (см. далее по тексту критику прототипа).Thus, from the point of view of the claimed invention (in the order of formation of a comparative assessment of the known and claimed technical solutions) in the prototype, the flutter problem is solved, but with “technical costs”, new shortcomings (see further criticism of the prototype).
В муфте-прототипе гидроцилиндр выполнен в виде бустера с упругим уплотнением, установленного на одном из соединяемых валов с возможностью синхронного вращения вместе с ним, и должен быть гидравлически связан с внешней гидросистемой ее управления. Пружина механизма возврата поршня расположена под корпусом муфты и, более того, - в нише, образованной этим валом и шлицевой его частью барабанного типа, враспор между боковой стенкой последней и предусмотренным для этого основанием поршня, и охвачена по части своей длины направляющими. Промежуточный диск постоянно связан только со шлицами корпуса муфты. Корпус муфты должен быть, во всяком случае, зафиксирован от смещений в радиальных направлениях и вдоль продольной оси муфты относительно неподвижной части привода посредством подшипников (средства фиксации не показаны, предположительно - условно). Упорный диск совокупного пакета фрикционных дисков муфты, расположенный в конце этого пакета зеркально-симметрично поршню, выполнен в форме фланца шлицевой части (барабанного типа) другого соединяемого вала, являясь одновременно последним фрикционным диском внутреннего зацепления в совокупном пакете.In the prototype clutch, the hydraulic cylinder is made in the form of a booster with an elastic seal mounted on one of the connected shafts with the possibility of synchronous rotation with it, and must be hydraulically connected to its external hydraulic control system. The spring of the piston return mechanism is located under the clutch housing and, moreover, in a niche formed by this shaft and its spline part of the drum type, contrary to the side wall of the latter and the piston base provided for this, and covered by guides along its length. The intermediate disk is permanently connected only with the splines of the coupling housing. The coupling body must, in any case, be fixed from displacements in the radial directions and along the longitudinal axis of the coupling relative to the stationary part of the drive by means of bearings (fixing means not shown, presumably conditionally). The thrust disk of the total package of clutch friction disks located at the end of this package is mirror-symmetrical to the piston, made in the form of a spline flange (drum type) of the other connected shaft, being simultaneously the last internal friction disk in the total package.
При несомненных достоинствах прототипа как альтернативного успешного решения проблемы флаттера в муфтах трения, известному техническому решению свойственны, однако, следующие недостатки.With the undoubted advantages of the prototype as an alternative successful solution to the flutter problem in friction clutches, the well-known technical solution has, however, the following disadvantages.
Во-первых, муфта не снабжена (см. приведенные ранее по этому поводу комментарии) тормозом (как специализированным средством торможения и временного удержания в состоянии покоя), обеспечивающим, по крайней мере, кинематическую определенность корпуса муфты, особенно и прежде всего на переходных режимах ее включения-выключения и тем более в условиях противовращения, характерных, например, для реверс-редукторов. Эта кинематическая неопределенность есть следствие неодинаковости междисковых зазоров в совокупном пакете (а это - «оборотная сторона победы над флаттером»), асимметрии газогидродинамических процессов и продуктов эрозии в междисковых зазорах, повышенных безнагрузочных потерь и коробления дисков трения.Firstly, the clutch is not equipped (see the comments given earlier on this occasion) with a brake (as a specialized means of braking and temporary holding at rest), which provides at least the kinematic certainty of the clutch housing, especially in transitional modes on-off, and even more so in the conditions of counter-rotation, characteristic, for example, for reverse gears. This kinematic uncertainty is a consequence of the discrepancy between the inter-disk gaps in the total package (and this is the “flip side of victory over flutter”), the asymmetry of gas-hydrodynamic processes and erosion products in the inter-disk gaps, increased load-free losses and warping of friction disks.
Во-вторых, осевая свобода перемещения промежуточного диска обусловливает задержку образования («естественным путем», за счет газогидродинамических и центробежных явлений в среде междисковых микрозазоров) макрозазоров, прежде всего между промежуточным диском и смежным с ним диском из удаленного от бустера «второго» пакета. А значит - продленную пробуксовку, нечеткость срабатывания, неустойчивость и непредсказуемость (случайный характер) функционирования на переходных режимах.Secondly, the axial freedom of movement of the intermediate disk causes a delay in the formation (“naturally”, due to gas-hydrodynamic and centrifugal phenomena in the medium of interdisk micro-gaps) of macro-gaps, primarily between the intermediate disk and the adjacent disk from the “second” package, which is remote from the booster. And that means - prolonged slipping, fuzziness of operation, instability and unpredictability (random nature) of functioning in transient modes.
В-третьих, при такой организации гидравлического механизма включения муфты, достаточно развитый (объемный, габаритный) бустер, тем более заполненный маслом и момент инерции которого составляет немалую долю в общем моменте инерции муфты относительно ее продольной оси, во всех режимах эксплуатации, - как во включенном, так и в выключенном состоянии, - вращается, что нежелательно по соображениям энергоэффективности привода, динамики и прочности, надежности и долговечности уплотнений, а также требует введения в конструкцию бустера компенсатора давления (центробежного происхождения) на поршень масла.Thirdly, with such an organization of the hydraulic mechanism for engaging the clutch, a sufficiently developed (volumetric, dimensional) booster, all the more so, filled with oil and the moment of inertia of which makes up a considerable share in the total moment of inertia of the clutch relative to its longitudinal axis, in all operating modes, as in on and off, it rotates, which is undesirable for reasons of energy efficiency of the drive, dynamics and strength, reliability and durability of seals, and also requires the introduction of a compensator into the booster design Pressure Pa (centrifugal origin) in the piston oil.
В-четвертых, усилие сжатия совокупного пакета фрикционных дисков при рабочем давлении масла в бустере не образует замкнутый контур (т.е. не замыкается на сам бустер), а воспринимается подшипниковыми опорами (не показанными на рисунке) с дальнейшей передачей на валы враспор и далее, уже через другие подшипники, на неподвижную часть привода (также не показано, очевидно условно). Это существенно ухудшает условия работы подшипниковых опор, увеличивает массогабаритные характеристики всего привода, снижает срок службы и надежность.Fourth, the compression force of the total package of friction disks at the operating oil pressure in the booster does not form a closed loop (i.e., it does not close to the booster itself), but is perceived by bearing bearings (not shown in the figure) with further transmission to the shafts uncontested and further , already through other bearings, to the fixed part of the drive (also not shown, obviously conditional). This significantly worsens the operating conditions of the bearing bearings, increases the overall dimensions of the entire drive, reduces the service life and reliability.
По совокупности отмеченной критики, известная муфта (прототип) далека еще от совершенства и определяет, в свою очередь, недостаточно высокие тактико-технические (в приложении к военным и специальным транспортным машинам) или технико-эксплуатационные (в приложении к гражданским транспортным машинам и судам) характеристики транспортной машины и судна соответственно.Based on the totality of the criticism noted, the well-known clutch (prototype) is still far from perfect and determines, in turn, insufficient tactical and technical (as applied to military and special transport vehicles) or technical and operational (as applied to civilian transport vehicles and ships) characteristics of the transport vehicle and ship, respectively.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в предотвращении флаттера при устранении указанных недостатков прототипа и, соответственно, в улучшении технико-эксплуатационных или тактико-технических характеристик в приложении к приводам с противовращением валов (в частности, с реверс-редукторами), главным образом трансмиссиям наземных транспортных средств и приводам судовых гребных винтов.The problem to which the claimed invention is directed is to prevent flutter while eliminating the indicated disadvantages of the prototype and, accordingly, to improve technical and operational or tactical and technical characteristics in relation to drives with counter-rotation of shafts (in particular, with reverse gears), the main transmissions of land vehicles and propellers of ship propellers.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в бесфлаттерной многодисковой фрикционной муфте для соединения валов привода с возможностью разнонаправленного их вращения, содержащей корпус барабанного типа с внутренними шлицами, последовательно расположенные вдоль продольной оси муфты первый и второй пакеты фрикционных дисков с чередующимся внутренним и внешним зацеплением соответственно для связи со шлицевыми участками соединяемых валов, установленных на неподвижной части привода, и со шлицами корпуса, разделяющий указанные пакеты промежуточный фрикционный диск внешнего зацепления со шлицами корпуса, гидроцилиндр управления включением-выключением муфты путем обратимого сжатия между собой всех перечисленных фрикционных дисков, с кольцевым уплотненным поршнем и возможностью управленческой подачи в гидроцилиндр масла под давлением как при неподвижном, так и при вращающемся корпусе, механизм возврата поршня в составе распорной пружины и ее направляющего устройства, параллельного продольной оси муфты, и упоры-ограничители осевого хода перечисленных составных элементов и средства обеспечения возможности попеременных состояний покоя или вращения корпуса муфты вместе с соединяемыми ею валами в выключенном и включенном ее состояниях соответственно, а также выравнивания скоростей валов в режиме их противовращения без флаттера дисков трения, гидроцилиндр встроен в корпус муфты и гидравлически связан с внешней гидросистемой ее управления посредством уплотненного радиального зазора между корпусом и неподвижной частью привода вода, пружина механизма возврата поршня вынесена наружу корпуса муфты, установлена враспор между предусмотренными для этого сухарем поршня и фланцевой частью корпуса муфты и охватывает по всей своей длине первый палец, установленный в глухом и сквозном отверстиях в сухаре и корпусе, промежуточный диск снабжен механизмом его возврата, аналогичным механизму возврата поршня, - второй пружиной, вынесенной наружу корпуса муфты, установленной враспор между предусмотренными для этого сухарем промежуточного диска и упомянутой фланцевой частью корпуса муфты и охватывающей по всей своей длине второй палец, установленный в глухом и сквозном отверстиях в сухаре промежуточного диска и корпусе, а корпус муфты зафиксирован в осевом направлении относительно неподвижной части привода посредством подшипника и снабжен тормозом, обеспечивающим кинематическую определенность корпуса муфты на переходных режимах ее включения-выключения.The solution to this problem is achieved by the fact that in a flatterless multi-plate friction clutch for connecting drive shafts with the possibility of their multidirectional rotation, comprising a drum-type housing with internal splines, the first and second packages of friction discs with alternating internal and external gears, respectively, are alternately arranged for the coupling communication with splined sections of the connected shafts mounted on the fixed part of the drive, and with splines of the housing that separates the specified pa chum salmon intermediate friction disk of external engagement with the splines of the body, the hydraulic cylinder for turning the clutch on and off by reversibly compressing all the listed friction disks, with an annular sealed piston and the possibility of the control supply of pressurized oil to the hydraulic cylinder both when the housing is stationary and when rotating, mechanism the return of the piston in the composition of the spacer spring and its guide device parallel to the longitudinal axis of the clutch, and stops-limiters of the axial stroke of the above components x elements and means of providing the possibility of alternating states of rest or rotation of the clutch housing together with the shafts connected by it in the switched off and on states, respectively, as well as balancing the speeds of the shafts in the mode of their rotation without flutter of friction disks, the hydraulic cylinder is built into the clutch housing and is hydraulically connected to the its hydraulic control system by means of a sealed radial clearance between the housing and the fixed part of the drive, water, the spring of the piston return mechanism is moved outside the housing m ft, it is installed in opposition between the piston cracker provided for this and the flange part of the clutch housing and covers along its entire length the first finger installed in the blind and through holes in the cracker and the housing, the intermediate disk is equipped with a return mechanism similar to the piston return mechanism, a second spring taken out of the clutch casing, mounted in a row between the intermediate disk provided for this with a cracker and said flange part of the clutch casing and covering the second finger along its entire length, mounted in the blind and through holes in the biscuit of the intermediate disk and the housing, and the coupling housing is fixed in the axial direction relative to the stationary part of the drive by means of a bearing and is equipped with a brake that provides kinematic certainty of the coupling housing in transition modes on-off.
Решение поставленной задачи достигается также за счет дополнительных конструктивных признаков (при сформулированной выше основной совокупности признаков) муфты:The solution to this problem is also achieved due to additional structural features (with the basic set of features formulated above) of the coupling:
- тормоз корпуса муфты может быть выполнен механическим и автоматическим, включающим в себя минимум одну подпружиненную третьей распорной пружиной, имеющей жесткость больше жесткости первой пружины механизма возврата поршня, фрикционную дисковую пяту, установленную на свободном конце третьего пальца, закрепленного в упомянутом сухаре поршня и охватываемого третьей пружиной, с возможностью выхода пяты из силового контакта с вертикальной плоскостью неподвижной части привода при включающем муфту сжатии фрикционных дисков, и возврате в исходное состояние при сбросе давления масла в гидроцилиндре (это позволяет относительно простыми и дешевыми механическими средствами реализовать один из важнейший современных требований к машинам - сведение к минимуму участия человека в управлении ими и их обслуживания, а также повышения надежности);- the clutch housing brake can be mechanical and automatic, comprising at least one spring-loaded third spacer spring having a stiffness greater than the stiffness of the first piston return spring, a friction disk heel mounted on the free end of the third finger, fixed in the said piston cracker and covered by the third spring, with the possibility of the heel coming out of power contact with the vertical plane of the fixed part of the drive with the clutch for compressing the friction discs, and return to the initial state when the oil pressure in the hydraulic cylinder is released (this allows relatively simple and cheap mechanical means to realize one of the most important modern requirements for machines - minimizing human participation in their management and maintenance, as well as improving reliability);
- в механизме возврата поршня палец («первый» палец) может быть заделан в глухое отверстие в сухаре поршня и пропущен в сквозное отверстие во фланцевой части корпуса муфты с возможностью скольжения в нем, а в механизме возврата промежуточного диска палец («второй» палец») заделан в глухое отверстие в сухаре промежуточного фрикционного диска и пропущен в сквозное отверстие во фланцевой части корпуса муфты с возможностью скольжения в нем (это рационально с точки зрения монтажа-демонтажа устройства и визуального профилактического контроля, регулирования и дефектации, но при общекомпоновочной, «внешней» возможности такого технического решения);- in the piston return mechanism, the finger (the “first” finger) can be embedded in a blind hole in the piston crack and passed into the through hole in the flange part of the clutch housing with the possibility of sliding in it, and the finger (the “second finger” in the return mechanism of the intermediate disk) ) is sealed in a blind hole in the biscuit of the intermediate friction disk and passed into the through hole in the flange part of the coupling body with the possibility of sliding in it (this is rational from the point of view of mounting and dismounting of the device and visual preventive control, regulation and fault detection, but with a general layout, “external” possibility of such a technical solution);
- в механизме возврата поршня палец может быть заделан в глухое отверстие во фланцевой части корпуса муфты и пропущен в сквозное отверстие в сухаре поршня, с возможностью скольжения в нем, а в механизме возврата промежуточного диска палец заделан в глухое отверстие во фланцевой части корпуса муфты и пропущен в сквозное отверстие в сухаре промежуточного фрикционного диска с возможностью скольжения в нем (это - конструктивный вариант, альтернативный предыдущему и позволяющий в определенных «внутрикомпоновочных» условиях, т.е. при наличии для этого свободного места под корпусом муфты, использовать эти «пустоты» для рабочего хода пальцев, что соответствует принципу оптимизации компоновки в интересах сокращения габаритных показателей приводов и иных машин в машиностроении).- in the piston return mechanism, the finger can be embedded in a blind hole in the flange part of the clutch housing and passed into the through hole in the piston cracker, with the possibility of sliding in it, and in the intermediate disk return mechanism the finger is embedded in the blind hole in the flange part of the coupling body and skipped into the through hole in the biscuit of the intermediate friction disk with the possibility of sliding in it (this is a constructive option alternative to the previous one and allowing in certain "intra-layout" conditions, ie, if To do this, the free space for the clutch housing, use the "void" for the stroke of fingers, which corresponds to the principle of optimization of the layout in order to reduce overall performance drives and other machines in mechanical engineering).
Среди известных фрикционных муфт не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время, именно за счет последней достигается новый технический результат в соответствии с поставленной задачей.Among the known friction clutches, no such combination of essential features would coincide with the declared one. At the same time, it is due to the latter that a new technical result is achieved in accordance with the task.
Заявляемое устройство муфты (на примере муфты для транспортного машиностроения и судостроения) пояснено на чертежах:The inventive coupling device (for example, a coupling for transport engineering and shipbuilding) is illustrated in the drawings:
на фиг. 1 показана блок-схема привода с заявляемой муфтой, вид сбоку в выключенном состоянии, где:in FIG. 1 shows a block diagram of a drive with the inventive clutch, side view in the off state, where:
1 - первый вал силовой передачи; 2 - шлицевая часть вала 1; 3 - второй вал силовой передачи; 4 - шлицевая часть вала 3; 5 - бесфлаттерная многодисковая фрикционная муфта для соединения валов 1 и 2 друг с другом посредством их шлицевых частей 2 и 4 соответственно; 6 - корпус (барабан) муфты 5; 7 - тормоз корпуса (барабана) 6; ±ω - угловая скорость валов в установившемся режиме (без пробуксовки в муфте) с возможностью разнонаправленного вращения первого вала (и, как следствие, - второго);1 - the first shaft of the power transmission; 2 - splined part of the
на фиг. 2 схематично показано устройство (конструкция) привода с заявляемой муфтой, вид сбоку в разрезе, в выключенном состоянии, где:in FIG. 2 schematically shows the device (design) of the drive with the inventive clutch, a side view in section, in the off state, where:
8 - шлицевая часть корпуса (барабана) 6; 9 - первый пакет фрикционных дисков в составе минимум одного диска 10 наружного зацепления со шлицами 8 и минимум двух дисков 11 внутреннего зацепления со шлицами 2; 12 - второй пакет фрикционных дисков в составе минимум одного диска 13 наружного зацепления со шлицами 8 и минимум двух дисков 14 внутреннего зацепления со шлицами 4; 15 - промежуточный фрикционный диск наружного зацепления со шлицами 8, расположенный между пакетами 9 и 12; 16 - кольцевой поршень гидроцилиндра управления (по крайней мере, «вкл.-выкл.») муфтой 5; 17 - кольцевое уплотнение поршня 16; 18 - масляный канал в корпусе 6 к гидроцилиндру управления; 19 - уплотнение подачи масла в канал 18 (либо двойное кольцевое при давлении до 8-10 атм., либо торцевое при давлении до 12-14 атм.); 20 - упорный диск внешнего зацепления со шлицами 8; 21 - упор (ограничитель хода) упорного диска 20; 22 - неподвижное тело в принятой системе координат, например корпус (картер) силовой передачи; 23 - сухарь поршня 16; 24 - сухарь промежуточного диска 15; 25 - распорная пружина («первая») между сухарем 23 и фланцевой частью корпуса 6 в составе механизма возврата поршня 16 (его отвода в гидроцилиндр); 26 - направляющий элемент («первый» палец) для пружины 25, параллельный продольной оси муфты 5, в составе механизма возврата поршня 16; 27 - направляющее отверстие во фланцевой части корпуса 6 для элемента (пальца) 26; 28 - распорная пружина («вторая») между сухарем 24 и фланцевой частью корпуса 6 в составе механизма возврата (отвода) промежуточного диска 15 в сторону первого пакета дисков 9 и гидроцилиндра; 29 - направляющий элемент («второй» палец) для «второй» пружины 28, параллельный продольной оси муфты 5, в составе механизма возврата (отвода) промежуточного диска 15; 30 - направляющее отверстие во фланцевой части корпуса 6 для элемента («второго» пальца) 29; 31 - фрикционная дисковая пята в составе механического автоматического варианта тормоза 7; 32 -пружина («третья») поджатия диска 31 к телу 22; 33 - направляющий элемент («третий» палец) для «третьей» пружины 32, параллельный продольной оси муфты 5;8 - splined part of the housing (drum) 6; 9 - the first package of friction disks comprising at least one external engagement disk 10 with splines 8 and at least two internal engagement disks 11 with splines 2; 12 - the second package of friction discs comprising at least one external engagement disk 13 with splines 8 and at least two internal engagement disks 14 with splines 4; 15 - intermediate friction disk of the external meshing with slots 8 located between the packages 9 and 12; 16 - annular piston of the control hydraulic cylinder (at least “on-off”) with a clutch 5; 17 - the annular seal of the piston 16; 18 - oil channel in the housing 6 to the control cylinder; 19 - seal the oil supply to the channel 18 (either double ring at a pressure of up to 8-10 atm., Or face at a pressure of up to 12-14 atm.); 20 - persistent disk external gearing with slots 8; 21 - emphasis (limiter) thrust disk 20; 22 - a stationary body in the adopted coordinate system, for example, the housing (housing) of the power transmission; 23 - cracker piston 16; 24 - cracker intermediate disk 15; 25 - spacer spring ("first") between the cracker 23 and the flange part of the housing 6 as part of the return mechanism of the piston 16 (its removal into the hydraulic cylinder); 26 - a guide element ("first" finger) for the spring 25, parallel to the longitudinal axis of the coupling 5, as part of the piston return mechanism 16; 27 - a guide hole in the flange part of the housing 6 for the element (finger) 26; 28 - spacer spring ("second") between the cracker 24 and the flange part of the housing 6 as part of the return (retraction) mechanism of the intermediate disk 15 towards the first packet of disks 9 and the hydraulic cylinder; 29 - a guide element ("second" finger) for the "second" spring 28, parallel to the longitudinal axis of the clutch 5, as part of the return (exhaust) mechanism of the intermediate disk 15; 30 - a guide hole in the flange part of the housing 6 for the element ("second" finger) 29; 31 - friction disk heel in the mechanical automatic brake 7; 32 -spring ("third") preloading the disk 31 to the body 22; 33 - a guide element ("third" finger) for the "third" spring 32, parallel to the longitudinal axis of the clutch 5;
на фиг. 3 показана блок-схема реверс-редуктора, как частного случая силового привода (трансмиссии) с выраженным противовращением первого и второго валов, с заявляемой муфтой, вид сбоку в выключенном состоянии, где:in FIG. 3 shows a block diagram of a reverse gear, as a special case of a power drive (transmission) with pronounced counter-rotation of the first and second shafts, with the inventive clutch, side view in the off state, where:
1 - выходной вал редукторной части (редуктора) силового привода (трансмиссии), как частный случай упомянутого первого вала; 3 - правый выходной вал реверс-редуктора, как частный случай упомянутого второго вала; 34 - правая ведомая коническая шестерня реверс-редуктора, жестко установленная на валу 3; 35 - ведущая коническая шестерня силового привода (трансмиссии); 36 - левый выходной вал реверс-редуктора, как аналог второго вала, но с противовращением, и частный случай упомянутого второго вала; 37 - правая ведомая коническая шестерня реверс-редуктора, жестко установленная на валу 36; 38 - бесфлаттерная многодисковая фрикционная муфта для соединения валов 1 и 36 друг с другом (зеркально симметричная муфте 5) во включенном ее состоянии при выключенной муфте 5); 39 - корпус барабанного типа муфты 38; 40 - тормоз корпуса (барабана) 39.1 - the output shaft of the gear part (gear) of the power drive (transmission), as a special case of the aforementioned first shaft; 3 - the right output shaft of the reverse gear, as a special case of the said second shaft; 34 - the right driven bevel gear of the reverse gear, rigidly mounted on the
На всех чертежах, во-первых, не показанную нижнюю половину муфты 5 выполняют симметрично, а во-вторых, условно не показаны подшипники опор валов 1, 3 и корпуса (наружного барабана) 6 муфты 5, а также их регулировочные узлы.In all the drawings, firstly, the lower half of the
Заявляемая бесфлаттерная многодисковая фрикционная муфта 5 для соединения валов 1 и 3 привода (трансмиссии) с возможностью разнонаправленного их вращения ±ω (по любому из возможных частных вариантов конструктивного ее исполнения) содержит (см. фиг. 1, 2) корпус 6 барабанного типа с внутренними шлицами 8. Вдоль продольной оси муфты 5 последовательно расположены первый 9 и второй 12 пакеты фрикционных дисков 11, 10 и 14, 13 с чередующимся внутренним и внешним зацеплением соответственно для связи со шлицевыми участками 4, 2 соединяемых валов 3, 1, установленных на неподвижной части 22 привода, и со шлицами 8 корпуса 6. Пакеты 9, 12 разделяет промежуточный фрикционный диск 15 внешнего зацепления со шлицами 8 корпуса 6.The inventive flatterless
В корпус 6 муфты 5 встроен гидроцилиндр управления (по крайней мере, ее включением-выключением) путем обратимого сжатия между собой всех фрикционных дисков (включая 10, 11, 13-15). В гидроцилиндр вставлены кольцевые поршень 16 (который тоже может быть сам «диском трения» или может быть снабжен «нажимным диском трения») и его уплотнение 17. Полость гидроцилиндра гидравлически связана каналом 18 с внешней гидросистемой управления муфтой 5 посредством уплотненного (уплотнение 19 - либо двойное кольцевое при давлении до 8-10 атм., либо торцевое при давлении до 12-14 атм.) радиального зазора между корпусом 6 и неподвижной частью 22 привода, с возможностью (принципиальной) управленческой подачи в гидроцилиндр масла под указанным давлением как при неподвижном, так и при вращающемся корпусе 6.A control hydraulic cylinder (at least by turning it on and off) is built into the
Имеется механизм возврата поршня 16 в составе пружины 25 и ее направляющего устройства (палец 26), параллельного продольной оси муфты 5.There is a return mechanism for the
Пружина 25 вынесена наружу корпуса 6 муфты 5. Она установлена враспор между предусмотренными для этого сухарем 23 поршня 16 и фланцевой частью корпуса 6 и охватывает по всей своей длине первый палец 26, который установлен в глухом и сквозном 27 отверстиях в сухаре 23 и корпусе 6 (подробнее см. далее по тексту - варианты устройства механизма возврата поршня 16).The
Промежуточный диск 15 снабжен механизмом его возврата, аналогичным описанному в предыдущем абзаце механизму возврата поршня 16, а именно - второй пружиной 28, вынесенной наружу корпуса 6. Она установлена враспор между предусмотренными для этого сухарем 24 промежуточного диска 15 и упомянутой фланцевой частью корпуса 6 и охватывает по всей своей длине второй палец 29, который установлен в глухом и сквозном 30 отверстиях в сухаре 24 промежуточного диска 15 и корпусе 6 (подробнее см. также далее по тексту - варианты устройства механизма возврата промежуточного диска 15).The
Предусмотрены упоры-ограничители осевого хода перечисленных составных элементов неподвижной части привода (в частности, передние по отношению к поршню 16 стенки окон (вариант в других терминах - «торцы прорезей») в корпусе 6 под сухари 23 и 24, либо ограничительные выступы на сухарях 23, 24, охватывающие шлиц 8), не позволяющие последним сместиться правее указанного на фиг. 2 положения).There are axial stop stops for the listed components of the fixed part of the drive (in particular, the front walls of the windows with respect to the piston 16 (the option in other terms is “the ends of the slots”) in the
В конце описанного последовательного ряда из пакета 9, промежуточного диска 15 и пакета 12 установлен на шлицах 8 корпуса 6 упорный диск 20 внешнего зацепления с упором (ограничителем хода) 21. Его тоже можно рассматривать как «диск трения» - замыкающий в совокупном пакете фрикционных дисков 10, 11, 13-16, 20 муфты 5.At the end of the described series of
В статическом состоянии устройства при нулевом давлении масла под поршнем 16 последний, посредством пружины 25 и сухаря 23, отведен от пакета 9 вправо до упора сухаря 23 в ограничительную переднюю стенку первого окна в корпусе 6; промежуточный диск 15 посредством пружины 28 отведен от пакета 12 вправо до упора сухаря 24 в ограничительную переднюю стенку второго окна в корпусе 6; в условиях осевой свободы и динамических процессов диски 10, 11, 13-15, 16, 20 саморазведены.In the static state of the device at zero oil pressure under the
В устройстве предусмотрены также средства обеспечения возможности попеременных состояний покоя или вращения корпуса 6 муфты 5 вместе с соединяемыми ею валами 1, 3 в выключенном и включенном ее состояниях соответственно, а также выравнивания скоростей валов (1, 3) в режиме их противовращения без флаттера в пакетах дисков.The device also provides means for providing the possibility of alternating states of rest or rotation of the
К таковым относится, наряду с тормозящими внутренними (баланс моментов сил) и внешними (сопротивление окружающей среды вращению корпуса 6 муфты 5) факторами, главным образом, тормоз 7 (на фиг. 1 и 3 показан в обобщенном виде) корпуса 6 муфты 5, во включенном своем состоянии обеспечивающий торможение и полную фиксацию корпуса от проворота вокруг продольной оси муфты 5, а в выключенном состоянии - беспрепятственную возможность вращения, т.е., обобщенно говоря, кинематическую определенность корпуса (6) муфты (5) на всех переходных и установившихся режимах ее включения-выключения.These include, along with inhibitory internal (balance of moments of forces) and external (environmental resistance to rotation of the
Далее описаны рекомендуемые частные совокупности существенных признаков заявляемого устройства муфты 5, а также особенностей их использования.The following describes the recommended private aggregate of the essential features of the claimed device of the
Тормоз 7 корпуса 6 муфты 5 может быть выполнен механическим (не принимая во внимание упомянутый гидроцилиндр, движение поршня которого инициирует включение тормоза, но все-таки относится к механизму управления собственно фрикционной муфтой 5) и автоматическим, включающим в себя минимум одну подпружиненную третьей распорной пружиной 32 (см. фиг. 2) фрикционную дисковую пяту 31 (в качестве тормозящего органа тормоза 7, установленную на свободном конце третьего пальца 33, закрепленного в сухаре 23 и охватываемого пружиной 32. При этом жесткость первой пружины 25 превышает жесткость третьей пружины 32 и предусмотрена возможность выхода пяты 31 из силового контакта (необходимого для создания тормозящего момента трения) с вертикальной плоскостью 22 неподвижной части привода при включающем муфту сжатии (поршнем 16 с упором в упорный диск 20) фрикционных дисков (10, 11, 12-15), т.е. уводе сухаря 23 влево, и возврате в исходное состояние при сбросе давления масла в гидроцилиндре.The
По одному (первому) из конструктивно-компоновочных вариантов (именно этот вариант показан в качестве примера на фиг 2), в механизме возврата поршня 16 палец 26 заделан в глухое отверстие в сухаре 23 и пропущен в сквозное отверстие 27 во фланцевой части корпуса 6 муфты 5 с возможностью скольжения (т.е. со скользящей посадкой) в нем, а в механизме возврата промежуточного диска 15 палец 29 заделан в глухое отверстие в сухаре 24 и пропущен в сквозное отверстие 30 во фланцевой части корпуса 6 муфты 5 с возможностью скольжения (т.е. со скользящей посадкой) в нем.According to one (first) of the structural and layout options (this option is shown as an example in FIG. 2), in the
По другому (второму) конструктивно-компоновочному варианту (не показан), наоборот, палец 26 может быть заделан в глухое отверстие во фланцевой части корпуса 6 (вместо сквозного 27) и пропущен в сквозное отверстие (вместо глухого отверстия) в сухаре 23, с возможностью скольжения в нем, а в механизме возврата промежуточного диска 15 палец 29 заделан в глухое отверстие (вместо сквозного отверстия 30) во фланцевой части корпуса 6 муфты 5 и пропущен в сквозное отверстие (вместо глухого) в сухаре 24 промежуточного фрикционного диска 15 с возможностью скольжения в нем.According to another (second) structural-layout variant (not shown), on the contrary,
Возможны другие кинематические схемы и конструкции в рамках заявляемых основной и дополнительных совокупностей существенных признаков.Other kinematic schemes and designs are possible within the framework of the claimed main and additional sets of essential features.
Так, например, согласно фиг. 3, возможно актуальное решение проблемы флаттера в пакетах фрикционных дисков реверс-редукторов (в частности, транспортных и судовых). Схема предусматривает зеркально-симметричную установку двух заявляемых муфт - муфты 5 с корпусом 6 и тормозом 7 (в правой части фиг. 3) и муфты 38 с корпусом 39 и тормозом 40 (в левой части фиг. 3). Муфта 5 по-прежнему (как и на фиг. 1, 2) при ее включении соединяет валы 1 и 3, а муфта 38 при ее включении соединяет валы 3 и 36 (вал 36 идентичен валу 1 и установлен зеркально-симметрично ему). При этом валы 1 и 36 порознь жестко соединены с зеркально-симметрично установленными идентичными ведомыми коническими зубчатыми шестернями 34 и 37 соответственно. Последние взаимосвязаны общей для них ведущей конической шестерней 35, обеспечивающей вращение шестерен 34 и 37 исключительно в разные стороны, независимо от направления вращения самой шестерни 35. Такое сочетание зубчатых звеньев приводов характерно для реверс-редукторов.For example, according to FIG. 3, an actual solution to the flutter problem in packages of friction discs of reverse gears (in particular, transport and ship) is possible. The scheme provides for mirror-symmetrical installation of the two claimed couplings -
Устройство работает следующим образом (анализ функционирования).The device operates as follows (functional analysis).
Крутящий момент подводится к валу 1 передачи (см. фиг. 1, 2).Torque is supplied to the transmission shaft 1 (see Fig. 1, 2).
Если муфта 5 выключена (давление масла в гидроцилиндре сброшено практически до атмосферного, а согласно описанию устройства, поршень 16 посредством пружины 25 и сухаря 23 отведен от пакета 9 вправо до упора сухаря 23 в ограничительную переднюю стенку первого окна в корпусе 6; промежуточный диск 15 посредством пружины 28 отведен от пакета 12 вправо до упора сухаря 24 в ограничительную переднюю стенку второго окна в корпусе 6; в условиях осевой свободы и динамических процессов диски 10, 11, 13-15, 16, 20 саморазведены, то и вал 1 вращается вхолостую, что аналогично режиму «нейтрали» в коробке передач транспортных средств.If the
Тормоз 7 полностью включен, что гарантирует неподвижность (нулевую скорость вращения) корпуса 6 муфты 5 и исключает оговоренную в обзоре аналогов и критике прототипа кинематическую неопределенность корпуса 6 в условиях газодинамических (в муфтах сухого трения) или гидро-газодинамических (в муфтах с фрикционными дисками, работающими в масле) процессов, а также доминирующей вероятности несимметричности и переменности зазоров между фрикционными дисками, установленными на шлицах 8, 2, 4 независимо друг от друга, плюс усугубляющей ситуации с вероятностью неполного разжатия дисков (особенно вследствие их покоробленности), и тем более при противовращении валов 1 и 3 с сопутствующим зачастую флаттером.The
Если тормоз 7 управляется аналогично устройству включения-выключения муфты 5, равно как и аналогично многодисковому тормозу (Multi-disc brake ahead) эпицикла планетарного зубчатого ряда в упомянутом близком аналоге - реверс-редукторе трансмиссии немецкого танка «Леопард 2А6» [Брилев О.Н. Танки…], - своим гидроцилиндром (здесь не принципиально, при подаче давления включается нормально выключенный тормоз 7 или выключается нормально включенный тормоз 7), то такое управление должно быть синхронизировано с управлением гидроцилиндра включения-выключения муфты 5 в рамках внешней гидросистемы управления всем приводом (всей трансмиссии).If the
Если тормоз 7 выполнен согласно заявляемой первой совокупности дополнительных признаков - полностью механическим и автоматическим (см. фиг. 2), то его работа (функционирование, действие) в рассматриваемом режиме характеризуется доминированием силы воздействия первой пружины 25 на сухарь 23 над силой воздействия на него третьей пружины 32 в условиях «пассивности» гидроцилиндра с поршнем 16. Вследствие этого, сухарь 23 является надежным упором пружине 32 и последняя обеспечивает нормальную, параллельную продольной оси муфты 5, силу давления в пятне контакта дисковой пяты 31 с вертикальной стенкой неподвижной части 22 привода (трансмиссии), необходимую и достаточную для тормозного момента (на плече, равном расстоянию между осями муфты 5 и третьего пальца 33) в компенсацию непредсказуемого (но количественно устанавливаемого расчетным или эмпирическим путем) реактивного момента на корпусе 6 муфты 5. Причины порождения реактивного момента были указаны выше через абзац. Во всяком случае, в заявляемой муфте потребный тормозной момент относительно невелик и вполне может быть обеспечен такой конструкцией, что подтверждено расчетно-теоретическими авторскими исследованиями с элементами экспериментальных данных в области силовых приводов наземных транспортных средств или судовых силовых установок.If the
При включении муфты 5 масло подается под давлением из неподвижной части 22 привода (трансмиссии) через уплотнение 19, по масляному каналу(ам) 18 (путь масла условно показан стрелкой) в полость гидроцилиндра. Полость герметизирована уплотнением 17. Поршень 16 начинает движение влево совместно с сухарем 23.When the clutch 5 is turned on, oil is supplied under pressure from the
Одновременно отключается (отключают) тормоз 7 (далее речь будет идти только о работе устройства с заявляемым автоматическим тормозом механического типа).At the same time, the
Преодолевая сопротивление пружины 25, сухарь 23 ослабляет прижим пяты 31 к поверхности 22, а затем, действуя на третий палец 33, отводит пяту 31 от стенки 22. С автоматическим своевременным отключением тормоза 7 корпус 6 муфты 5 получает возможность вращаться вокруг своей продольной оси (оси муфты).Overcoming the resistance of the
В то же время, двигаясь влево, поршень 16 выбирает зазор, обеспечивающий полноту выключения пакета 9 фрикционных дисков 10, 11, и входит в контакт с первым по ходу диском 11 внутреннего зацепления (иначе говоря - с внутренним зубом), «сидящим» на шлицевой части (барабане) 4 вала 3. Усилие передается через пакет 9 на промежуточный диск 15. Начинается совместное перемещение пакета 9 с диском 15 влево, что вызывает перемещение влево сухаря 24 (синхронно с сухарем 23) и сжатие второй пружины 28. Замыкание муфты 5 продолжается до тех пор, пока пакет дисков не будет сжат и осевое усилие не будет передано через упорный диск 20 и упор 21 на корпус 6 муфты 5. Поскольку силовой контур оказывается замкнутым (гидроцилиндр с реакцией на корпус 6 - поршень 16 - пакет 9 -диск 15 - пакет 12 - упор 21 - корпус 6 - гидроцилиндр), во включенном состоянии муфта 5 является уравновешенной.At the same time, moving to the left, the
До момента полного включения имеет место процесс буксования в муфте 5. Продолжительность буксования определяется временем срабатывания муфты 5 и зависит от многих факторов (давление в магистрали, гидравлическое сопротивление магистрали, геометрические размеры гидроцилиндра, зазор между поршнем 16 и объединенным пакетом 9+12+15 фрикционных дисков, усилия возвратных (отводных) пружин 25, 28, коробление дисков 10, 11, 13-15). Однако относительная скорость корпуса 6 (суть наружного барабана муфты 5) и соединенных муфтой 5 шлицевых частей 2 и 4 валов 1 и 3 соответственно (суть внутреннего барабана в привычной в отношении муфт терминологии) в два раза ниже по сравнению с муфтами, для которых внешний и внутренний барабаны находятся в режиме противовращения. Это объясняется тем, что упреждающим сжатием пакета 9 затормаживается вал 3, а уже затем, при сжатии пакета 12, вал 3 разгоняется валом 1, а валы 1 и 3 могут иметь (и имеют, учитывая целевое назначение заявляемой муфты 5, равно как и прототипа с близким аналогом) разнонаправленное вращение. Это определяет умеренный износ пакета в процессе включения-выключения.Until the moment of full inclusion, the process of slipping takes place in the
Для выключения муфты снимают управляющее давление. Возвратные пружины отводят промежуточный диск 15 и поршень 16 в положение «выключено» (на рисунке - вправо). Затем инерционные силы размыкают диски пакета. В это время диск 31 приходит в крайнее правое положение, возникает трение между ним и корпусом 22, в результате чего наружный барабан муфты 5 (корпус 6) останавливается. Этим обеспечивается быстрая остановка наружного барабана муфты 5 (корпус 6), чем максимально сокращается время возможного нахождения барабанов муфты (наружного - корпуса 6 и внутреннего - соединенных валов 1 и 3 через их шлицевые части 2, 4 и пакет фрикционных дисков 9, 12, 15) в режиме противовращения и предотвращается флаттер и связанные с ним потери энергии, износ и перегрев дисков пакета.To turn off the clutch, the control pressure is removed. The return springs divert the
В примере преимущественного использования заявляемой(ых) муфты(муфт) 5 в реверс-редукторах (см. фиг. 3) крутящий момент подводится к ведущей шестерне 35. Если обе муфты (правая 5 и левая 38) выключены (тормоза 7 справа и 40 слева), шестерня 35 вращается вхолостую, что аналогично режиму «нейтрали» в коробке передач.In the example of the predominant use of the inventive clutch (s) 5 in reverse gears (see Fig. 3), the torque is applied to the
При включении обеих муфт (5 и 38), независимо от положения тормозов 7 и 40, привод заблокирован.When both clutches (5 and 38) are engaged, regardless of the position of the
При включении только правой муфты 5 (с отключением ее тормоза 7) вал 3 («нагрузочный» для привода) разгоняется до оборотов +ω.When only the
При включении только левой муфты 38 (с отключением тормоза 40) вал 3 разгоняется до оборотов -ω.When only the
Указанные четыре режима работы реверс-редуктора не представляют интереса с позиций заявляемого изобретения.The four modes of operation of the reverse gear are not of interest from the standpoint of the claimed invention.
Интересен пятый режим, когда включению одной из муфт (положим, левой муфты 38) предшествовала работа привода с включенной другой муфтой (соответственно положим, муфтой 5). Поскольку именно этот режим неблагоприятен выраженным противовращением во фрикционных парах. Последовательное включение первого пакета 9, промежуточного диска 15 и второго пакета 12 (естественно, с учетом поршня 16 и упорного диска 20 как дополнительных «дисков трения») вызывает сначала снижение до нуля положительной скорости +ω вала 3 в пакете 9 с диском 15, а затем разгон вала 3 с достигнутой нулевой скорости до отрицательной скорости -ω. То есть обеспечивается двукратное снижение относительных скоростей в любых парах трения обобщенного пакета фрикционных дисков 10, 11, 13-16, 20 вообще. Соответственно, снижаются износ и коробление дисков, предотвращается флаттер.The fifth mode is interesting, when the inclusion of one of the couplings (suppose the left clutch 38) was preceded by the operation of the drive with the other clutch engaged (respectively, put the clutch 5). Since it is this regime that is unfavorable for pronounced counter-rotation in friction pairs. The sequential inclusion of the
Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в устранении указанных недостатков прототипа и, соответственно, в улучшении технико-эксплуатационных или тактико-технических характеристик, в приложении к приводам с противовращением валов (в частности, с реверс-редукторами).The technical result from the use of the claimed invention is to eliminate these disadvantages of the prototype and, accordingly, to improve technical and operational or tactical and technical characteristics, as applied to drives with counter-rotation of shafts (in particular, with reverse gears).
Области преимущественного применения:Areas of predominant use:
- реверс-редукторы в трансмиссии транспортных гусеничных и колесных машин (например, в составе параллельной ветви для трансмиссии с двухпоточным механизмом поворота);- reverse gearboxes in the transmission of tracked and wheeled vehicles (for example, as part of a parallel branch for a transmission with a two-threaded rotation mechanism);
- реверс-редукторы и суммирующие редукторы судовых силовых установок;- reverse gears and summing gearboxes of ship power plants;
- строительная и дорожная техника, подъемно-транспортное оборудование.- construction and road equipment, handling equipment.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016112846A RU2618661C1 (en) | 2016-04-04 | 2016-04-04 | Flutter-free muffling friction coupling for drive shaft connection with the possibility of different rotation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016112846A RU2618661C1 (en) | 2016-04-04 | 2016-04-04 | Flutter-free muffling friction coupling for drive shaft connection with the possibility of different rotation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2618661C1 true RU2618661C1 (en) | 2017-05-05 |
Family
ID=58697766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016112846A RU2618661C1 (en) | 2016-04-04 | 2016-04-04 | Flutter-free muffling friction coupling for drive shaft connection with the possibility of different rotation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2618661C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3262531A (en) * | 1964-05-28 | 1966-07-26 | Twin Disc Clutch Co | Clutch with dual pistons for quick slack take up |
SU543790A1 (en) * | 1975-09-02 | 1977-01-25 | Воронежский Ордена Ленина Завод Тяжелых Механических Прессов | Friction clutch |
SU570740A1 (en) * | 1975-12-03 | 1977-08-30 | Могилевский Автомобильный Завод Им. С.М.Кирова | Hydraulically controlled double friction clutch |
WO2002040900A2 (en) * | 2000-11-17 | 2002-05-23 | Antonov Automotive Technologies B.V. | Transmission devices, for ground vehicles and more particularly for motors-cars |
RU2533956C2 (en) * | 2010-08-24 | 2014-11-27 | Хонда Мотор Ко., Лтд. | Automotive drive system |
-
2016
- 2016-04-04 RU RU2016112846A patent/RU2618661C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3262531A (en) * | 1964-05-28 | 1966-07-26 | Twin Disc Clutch Co | Clutch with dual pistons for quick slack take up |
SU543790A1 (en) * | 1975-09-02 | 1977-01-25 | Воронежский Ордена Ленина Завод Тяжелых Механических Прессов | Friction clutch |
SU570740A1 (en) * | 1975-12-03 | 1977-08-30 | Могилевский Автомобильный Завод Им. С.М.Кирова | Hydraulically controlled double friction clutch |
WO2002040900A2 (en) * | 2000-11-17 | 2002-05-23 | Antonov Automotive Technologies B.V. | Transmission devices, for ground vehicles and more particularly for motors-cars |
RU2533956C2 (en) * | 2010-08-24 | 2014-11-27 | Хонда Мотор Ко., Лтд. | Automotive drive system |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Hilpert, C.R. Gyroscopically Induced Failure in Multiple Disc Clutches, Its Causes, Its Characteristics and Its Cures // SAE Technical Paper 690066, 1969. - стр. 362-363, фиг. 13. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8517888B1 (en) | Mechanical power transmission system and method | |
US8535194B2 (en) | Coupling assembly and driveline assembly for a motor vehicle with multiple driven axles | |
US3300004A (en) | Sequentially engaged clutches connected in series and cooling means therefor | |
US2547732A (en) | Transmission synchronizer | |
KR101892112B1 (en) | Decelerating device | |
US3679033A (en) | Propeller coupling | |
US20090247346A1 (en) | Two speed planetary electric shift gearbox | |
JPH0763263A (en) | Frictional engaging device of automatic transmission | |
US7793768B2 (en) | Motor driven ball and ramp clutching system for a marine transmission | |
CA1131466A (en) | High-low braked gear drive | |
US7070532B2 (en) | Planetary transmission having a rotating-type torque-transmitting mechanism with a stationary piston | |
US6439937B1 (en) | Boat propeller transmission | |
RU2618661C1 (en) | Flutter-free muffling friction coupling for drive shaft connection with the possibility of different rotation | |
CN108561466A (en) | Suitable for underground coal mine scraper conveyor power part clutch and brake chain tightener | |
US4706519A (en) | Creeper speed actuator for a tractor transmission | |
CN111853175A (en) | Gear box with shorter power transmission route | |
US2592695A (en) | Friction and positive clutch | |
CN108591314B (en) | Composite braking system | |
US8066107B2 (en) | Modulatable marine transmission clutches including fluid-operated nonrotating pistons for clutch engagement | |
CN211778780U (en) | Marine gearbox with full-sliding bearing structure | |
US1248735A (en) | Reversing mechanism. | |
PL205542B1 (en) | Ship's propeller shaft disengaging coupling | |
KR101444330B1 (en) | Propulsion apparatus for ship, and ship having the same | |
US3247936A (en) | Fluid coupling with dump valve | |
US1351597A (en) | Power-transmission toothed gearing |