Суматорна муфта

Корисна модель відноситься до галузі машинобудування, а саме до систем приводу ходового обладнання або приводу робочого органу землерийних машин. При розгоні машини необхідно швидко збільшити крутний момент на колесах, а при потраплянні робочого органу до більш міцного ґрунту - підвищити потужність на робочому органі. Одночасно з цим, при рівномірному усталеному русі велика потужність та крутний момент не потрібні. Тобто, при розгоні потрібно мати потужний двигун, а при рівномірному русі - слабкий, але економічний. Застосування існуючих способів дає можливість створювати муфти, які дозволяють складати потужності різних за типом двигунів, наприклад, електричного двигуна та двигуна внутрішнього згоряння, і подавати збільшену потужність на приводний вал. Відома двовісна гідромеханічна муфта [Патент України на корисну модель №23411], що складається з корпусу та двох насосних коліс і центрального турбінного колеса, з встановленими на них фрикційними накладками, і при роботі крутний момент з приводних валів насосних коліс передається до центрального турбінного колеса за рахунок гідромуфти, а при пробуксовуванні будь-якого колеса відносно інших робоча рідина нагрівається та розширюється, зміщуючи насосні колеса та замикаючі фрикційні накладки, і таким чином крутний момент передається через фрикційну муфту. Недоліками такого рішення є: низький ККД на невеликих швидкостях обертання. Найбільш доцільним рішенням задачі створення суматорної муфти з можливістю подачі диференційованої потужності з декількох двигунів є муфта, що використовується в гібридному приводі Toyota/Lexus, що складається з зубчастої передачі планетарного типу, та фрикційних напівмуфт іншої зубчастої передачі планетарного типу [газета «Авторевю», 2006p., №11 (359)]. Недоліками даного технічного рішення є складність конструкції та її висока вартість. Мета корисної моделі - розробка більш простої за конструкцією суматорної муфти, зменшення її вартості. Привод ходового обладнання або робочого органу землерийної машини з суматорною муфтою, що заявляється, має в собі суттєві зміни, так як її основні ознаки не співпадають з ознаками вже відомих рішень. А саме: муфта має спеціальну конструкцію з зубчастою передачею, суматорним диском і фрикційними накладками, що дозволяє здійснювати передачу крутного моменту до ходового обладнання або до робочого органу, з можливістю його зміни під час роботи машини. Дана муфта може використовуватись у тих випадках, коли необхідно передавати крутний момент з основного і допоміжного двигунів до ходового обладнання або робочого органа машини, причому з можливістю зміни крутного моменту під час роботи та з можливістю забезпечення захисту двигуна від перевантаження. На фігурі - зображена схема суматорної муфти. Суматорна муфта з'єднує два різних за типом та за потужністю двигуни - наприклад, електродвигун та двигун внутрішнього згоряння, та передає потужність від них на приводний вал машини. Суматорна муфта складається з корпусу 1, що має вигляд стакану, з днищем 2, та плоскою бічною поверхнею 3. Корпус 1 з протилежного до днища 2 боку, закрито торцевою кришкою 4. В корпусі 1, між днищем 2 та кришкою 4, на повздовжній осі корпусу 1 розміщено суматорний вал 5, що має суматорний диск 6. Торцева сторона суматорного вала 5, що спрямована в бік днища 2 має напівмуфту постійного моменту 7. З боку днища 2 по повздовжній осі корпусу 1 в нього входить приводний вал 8 від, наприклад, більш потужного зовнішнього двигуна. Торець вала 8, що знаходиться всередині корпусу 1 має напівмуфту постійного моменту 9, встановлену таким чином, щоб її робоча поверхня була спрямована в бік робочої поверхні напівмуфти 7. Між кришкою 4 та днищем 2, на валу 5, встановлено зубчасте колесо 10, в маточині якого зроблено декілька симетричних виточок 11, в яких розміщено опори 12, причому між кожною опорою 12 та виточкою 11 встановлено пружину 13, і на опорах 12 та на суматорному диску 6 встановлено фрикційні накладки відповідно 14 та 15. Виточки 11 зроблено так, щоб опори 12 були направлені фрикційними накладками 14 в бік суматорного диска 6. На суматорному диску 6, зі сторони кришки 4, також встановлено фрикційні накладки 15, що напрямлені робочою поверхнею до фрикційних накладок 14. Фрикційні накладки 14 мають можливість рухатись у напрямку до фрикційних накладок 15. Зубчасте колесо 10 має зачеплення за межами корпусу 1 зі сторони плоскої бічної поверхні 3, з зубчастим колесом 16, що встановлено на приводному валу 17, наприклад, менш потужного зовнішнього двигуна, та має можливість повздовжнього руху. Зубчасте колесо 16 має циліндричний виступ 18, що співвісний осі приводного вала 17, з боку, що протилежний до валу 17. Навколо циліндричного виступу 18 встановлено циліндричний електромагніт 19, в торці якого на торцевому підшипнику 20 встановлено упорну пружину 21, що іншим кінцем упирається в циліндричний виступ 18. Вал 8 встановлено в отворі днища 2 на радіальному підшипнику 22, а всередині корпусу 1, між напівмуфтою 9 та радіальним підшипником 22, на осі вала 8, встановлено упорну пружину 23, яка спирається одним кінцем на напівмуфту 9, а іншим - на плоску шайбу 24, встановлену між пружиною 23 та радіальним підшипником 22. Суматорний вал 5 зі сторони торцевої кришки 4 встановлений на радіальному підшипнику 25, що розміщений в маточині зубчатого колеса 10, та на радіальному підшипнику 26, що встановлений в отворі торцевої кришки 4. Між зубчатим колесом 10 та внутрішньою стороною торцевої кришки 4 встановлено торцевий підшипник 27, а між зубчастим колесом 10 та корпусом 1, зі сторони днища 2, встановлено торцевий підшипник 28. Суматорний диск 6 опирається в корпус 1 через радіально-упорний підшипник 29. Всередині циліндричного виступу 18, між ним та валом 17, ближче до зубчастого колеса 16 встановлено радіальний підшипник 30. Суматорна муфта працює наступним чином: Якщо навантаження постійне, то крутний момент, наприклад, від більш потужного двигуна передається на приводний вал 8 суматорної муфти, а далі передається до робочого органу або трансмісійного валу машини, який приєднано до суматороного вала 5, завдяки муфті постійного моменту, яку утворюють напівмуфта 7, що знаходиться у вихідному положенні і притиснута до напівмуфти 9 під дією пружини 23, та напівмуфта 9. Для того, щоб уникнути витрат енергії на холосте обертання допоміжного двигуна, його можна вимкнути, подавши електричний струм на електромагніт 19 і втягнувши циліндричний виступ 18 зубчастого колеса 16, так, щоб зубчасте колесо змістилося з шліців приводного вала 17, і спиралося тільки на підшипник 30. Якщо зростає момент опору на суматорному валу 5 (наприклад, при розгоні, при зростанні опору різанню ґрунту) і необхідно збільшити крутний момент, то додатково вмикають менш потужний двигун. Для цього виключають напругу на електромагніті 19 і пружина 21 повертає зубчасте колесо 16 у вихідне положення, вводячи у зачеплення з шліцами валу 17, тим самим вводячи у зачеплення колеса 16 та 10. Менш потужний двигун передає крутний момент через вал 17 до колеса 16, яке обертає зубчасте колесо 10 з вставленими у виточках 11 зубчатого колеса 10 опорами 12, з фрикційними накладками 14, які розміщено на опорах 12, і притиснутих до фрикційних накладок 15 пружинами 13, створюючи таким чином фрикційну муфту. Таким чином, крутний момент від допоміжного двигуна з приводнім валом 17 передається до суматорного валу 5. Якщо навантаження постійне, але невелике, то крутний момент від допоміжного двигуна передається на суматорний вал 5, через приводний вал 17, зубчасті колеса 16 та 10, і фрикційну муфту, утворену фрикційними накладками 15, розміщеними на суматорному диску 6 та фрикційними накладками 14, розміщеними на опорах 12, що встановлені в виточках 11 зубчастого колеса 10 і притиснуті до фрикційних накладок 15 пружинами 13. Більш потужний двигун можна вимкнути для того, щоб не витрачати енергії на його холосте обертання, зсунувши, в напрямку днища 2, приводний вал 8 разом з напівмуфтою 9, розмикаючи, таким чином, муфту постійного моменту. Якщо більш потужний двигун виконано дизельним або бензиновим, а менш потужний виконано електричним, то його можна використовувати як стартер - для цього вмикається менш потужний двигун, яких передає свій крутний момент до суматороного диску 6, через зубчасту передачу та фрикційну муфту, а далі - до суматороного валу 5, з напівмуфтою постійного моменту 7. При необхідності запуску більш потужного двигуна, напівмуфта 9 з приводним валом 8 під дією пружини 23 притискуються до напівмуфти 7 муфти постійного моменту, і крутний момент іде до приводного валу 8 з'єднаного з колінчастим валом бензинового або дизельного двигуна. Для того, щоб уникнути сильних раптових навантажень при перехідних процесах, під час ввімкнення або вимкнення будь якого з двигунів, встановлена фрикційна муфта, що складається з напівмуфти з фрикційними накладками 14, встановлених на опорах 12, розміщених в виточках 11 зубчатого колеса 10 і фрикційних накладках 15 суматороного диску 6. Таким чином, дана муфта може забезпечити 4 режими роботи гібридного приводу робочого органу або ходового обладнання: робота з менш потужним двигуном; робота з більш потужним двигуном; робота з одночасною подачею потужності від двох двигунів на вихідний вал; режим запуску бензинового або дизельного двигуна, крім того з'являється можливість забезпечення захисту двигунів від раптових навантажень при ввімкненні або вимкненні будь якого з двигунів.