Гідромуфта

1. Гідромуфта, що містить корпус, насосне колесо, скріплене з корпусом, турбінне колесо, встановлене в корпусі співвісно з насосним колесом з можливістю обертання і утворення між коле C2 1 3 82947 сі співвісно з насосним колесом з можливістю обертання й утворення між колесами робочої порожнини гідромуфти з входом в приосьовій частині коліс і виходом в периферійній частині коліс. Гідромуфта також містить периферійний вузол, що включає кільцеву камеру, виконану в корпусі в периферійній частині насосного і турбінного коліс і з'єднану з виходом робочої порожнини гідромуфти, елементи передачі енергії робочій рідині, які виконані на периферійній частині насосного колеса й елементи відбору енергії від робочої рідини, які виконані на периферійній частині турбінного колеса. Зазначені елементи виконані у вигляді штирів і розташовані в кільцевій камері. При роботі гідромуфти в нестаціонарному режимі, наприклад у перехідному режимі запуску і розгону пристрою, що приводиться, коли швидкість обертання турбінного колеса менша швидкості обертання насосного колеса, робоча рідина під дією відцентрових сил заповнює кільцеву камеру. У такому режимі передача крутильного моменту від насосного колеса до турбінного колеса в периферійному вузлі гідромуфти відбувається за рахунок сил рідинного тертя, які виникають в результаті відносного переміщення в кільцевій камері штирів насосного колеса і штирів турбінного колеса. При цьому передача крутильного моменту від насосного колеса до турбінного колеса здійснюється з максимальним коефіцієнтом ковзання, що забезпечує "м'яку" робочу характеристику гідромуфти, плавний запуск (розгін) пристрою без перевантаження трансмісії і приводного двигуна. В стаціонарному режимі роботи гідромуфти, коли швидкості обертання турбінного колеса і насосного колеса мало відрізняються, периферійний вузол гідромуфти практично не приймає участі в передачі крутильного моменту, так як відносні переміщення штирів насосного колеса і штирів турбінного колеса в кільцевій камері незначні. Загальними ознаками найближчого аналога і рішення, що заявляється, являються: гідромуфта, що містить корпус, насосне колесо, скріплене з корпусом, турбінне колесо, встановлене в корпусі співвісно з насосним колесом з можливістю обертання і утворення між колесами робочої порожнини гідромуфти з входом в приосьовій частині коліс і виходом в периферійній частині коліс, кільцеву камеру, виконану в корпусі в периферійній частині насосного і турбінного коліс і з'єднану з виходом робочої порожнини гідромуфти, елементи передачі енергії робочій рідині, виконані на периферійній частині насосного колеса, і елементи відбору енергії від робочої рідини, виконані на периферійній частині турбінного колеса, що розташовані в зазначеній кільцевій камері. В конструкції муфти-прототипу периферійний вузол (кільцева камера, виконана в корпусі в периферійній частині насосного і турбінного коліс і з'єднана з виходом робочої порожнини гідромуфти, розташовані в кільцевій камері елементи передачі енергії робочій рідині, які виконані на периферійній частині насосного колеса, і елементи відбору енергії від робочої рідини, які виконані на периферійній частині турбінного колеса), який працює в перехідному режимі як буфер, що "зм'я 4 кшує" робочу характеристику гідромуфти, в стаціонарному режимі по зазначеним вище причинам не приймає участі в передачі крутильного моменту. Зазначені особливості погіршують питомі енергопоказники гідромуфти, тобто погіршують масогабаритні характеристики гідромуфти при заданій потужності, являються перешкодою для підвищення потужності гідромуфти при заданих її масогабаритних характеристиках. В основу винаходу поставлена задача підвищення питомої потужності гідромуфти без погіршення її масогабаритних характеристик. Поставлена задача вирішується тим, що в гідромуфті, яка містить корпус, насосне колесо, скріплене з корпусом, турбінне колесо, встановлене в корпусі співвісно з насосним колесом з можливістю обертання і утворення між колесами робочої порожнини гідромуфти з входом в приосьовій частині коліс і виходом в периферійній частині коліс, кільцеву камеру, виконану в корпусі в периферійній частині насосного і турбінного коліс і з'єднану з виходом робочої порожнини гідромуфти, елементи передачі енергії робочій рідині, виконані на периферійній частині насосного колеса, і елементи відбору енергії від робочої рідини, виконані на периферійній частині турбінного колеса, що розташовані в зазначеній кільцевій камері, відповідно до винаходу, елементи передачі енергії робочій рідині виконані у вигляді комірок, відкритих у бік елементів відбору енергії від робочої рідини, елементи відбору енергії від робочої рідини виконані у вигляді лопаток, а кільцева камера з боку турбінного колеса з'єднана з входом робочої порожнини гідромуфти. Перераховані ознаки складають сутність винаходу Доцільно кільцеву камеру з'єднати з входом робочої порожнини гідромуфти через зазор між тильною стороною турбінного колеса і корпусом. Істотні ознаки винаходу знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом, що досягається. Так, виконання гідромуфти в вигляді корпусу, насосного колеса, скріпленого з корпусом, турбінного колеса, встановленого в корпусі співвісно з насосним колесом з можливістю обертання і утворення між колесами робочої порожнини гідромуфти з входом в приосьовій частині коліс і виходом в периферійній частині коліс, кільцевої камери в корпусі в периферійній частині насосного і турбінного коліс з'єднаної з виходом робочої порожнини гідромуфти, елементів передачі енергії робочій рідині, виконаних на периферійній частині насосного колеса, елементів відбору енергії від робочої рідини, виконаних на периферійній частині турбінного колеса, розташування зазначених елементів в кільцевій камері, виконання елементів передачі енергії робочій рідині у вигляді комірок, відкритих у бік елементів відбору енергії від робочої рідини, виконання елементів відбору енергії від робочої рідини у вигляді лопаток, з'єднання кільцевої камера з боку турбінного колеса з входом робочої порожнини гідромуфти, дозволяє підвищити питому потужність гідромуфти без погіршення її масогабаритних характеристик. 5 82947 Пояснюється це наступним. Відмітні ознаки запропонованого рішення (елементи передачі енергії робочій рідині виконані у вигляді комірок, відкритих у бік елементів відбору енергії від робочої рідини, елементи відбору енергії від робочої рідини виконані у вигляді лопаток, а кільцева камера з боку турбінного колеса з'єднана з входом робочої порожнини гідромуфти) в сукупності з істотними ознаками, загальними з прототипом, реалізують режим роботи гідромуфти, який характеризуються наступним: - у перехідному режимі запуску і розгону пристрою (наприклад, стрічкового транспортера), у початковий момент, коли насосне колесо приводиться в обертання двигуном, а турбінне колесо нерухоме, робоча рідина під дією відцентрових сил насосного колеса заповнює кільцеву камеру і перетікає на вхід робочої порожнини гідромуфти по каналу, що з'єднує кільцеву камеру з входом робочої порожнини гідромуфти, - у зазначених умовах периферійний вузол коліс гідромуфти (елементи передачі енергії робочій рідині, які виконані на периферійній частині насосного колеса, елементи відбору енергії від робочої рідини, які виконані на периферійній частині турбінного колеса і розташовані в кільцевій камері, що з'єднана з боку турбінного колеса з входом робочої порожнини гідромуфти) працює в режимі насоса, який перекачує робочу рідину по замкнутому контур у: "робоча порожнина гідромуфти кільцева камера - канал, що з'єднує кільцеву камеру з входом робочої порожнини гідромуфти, робоча порожнина гідромуфти"; у такому режимі передача крутильного моменту від насосного колеса до турбінного колеса відбувається, в основному, за рахунок сил рідинного тертя з максимальним коефіцієнтом ковзання, що забезпечує плавний запуск (розгін) пристрою без перевантаження трансмісії і приводного двигуна; - у міру розкручування турбінного колеса (розгону пристрою, що приводиться) відцентрові сили від обертання турбінного колеса викликають підпір робочої рідини в каналі, що з'єднує кільцеву камеру з входом робочої порожнини гідромуфти , зменшуючи витрату рідини по зазначеному вище замкнутому контур у; у такому режимі передача крутильного моменту від насосного колеса до турбінного колеса відбувається як за рахунок рідинного тертя, так і за рахунок гідродинамічної взаємодії насосного і турбінного коліс з поступовим збільшенням крутильного моменту, що передається гідромуфтою; - при вирівнюванні швидкостей обертання насосного і турбінного коліс (стаціонарний режим роботи гідромуфти) перетікання робочої рідини по зазначеному ви ще замкнутому контур у практично припиняється, контур "замикається" відцентровими силами, що діють на робочу рідину з боку насосного і турбінного коліс; передача крутильного моменту від насосного колеса до турбінного колеса відбувається, в основному, за рахунок гідродинамічної взаємодії коліс, тобто в таких умовах зазначений периферійний вузол коліс працює в режимі гідромуфти, забезпечуючи передачу крутильного моменту з мінімальним ковзанням. 6 Конструкція гідромуфти забезпечує плавний запуск (розгін) пристрою з поступовим збільшенням крутильного моменту, що передається гідромуфтою, від мінімального значення, коли периферійний вузол гідромуфти працює в режимі насосу з максимальним коефіцієнтом ковзання, до максимального значення, коли периферійний вузол працює в режимі гідромуфти з мінімальним ковзанням. Зазначені особливості проявляються в любому перехідному (нестаціонарному) режимі роботи гідромуфти, коли швидкості обертання насосного і турбінного коліс відрізняються, наприклад при тимчасових перевантаженнях пристрою, в трансмісії якого використовується гідромуфта. При цьому гідромуфта працює в стійкому режимі. Конструктивні особливості гідромуфти забезпечують підвищення її питомих енер-гопоказників без погіршення масогабаритних показників гідромуфти. Це пояснюється тим, що периферійний вузол гідромуфти працює одночасно як буфер в перехідних (нестаціонарних) режимах і як ланка, через яку передається силовий потік, в стаціонарному режимі роботи гідромуфти. Нижче приводиться приклад реалізації винаходу, що заявляється, з посиланнями на креслення, на яких представлені: Фіг.1 - гідромуфта, розріз уздовж осі Фіг.2 - гідромуфта, вузол І на Фіг 1 Фіг.3 - гідромуфта, насосне колесо з комірками на його периферійній частині. Фіг.4 - гідромуфта, турбінне колесо з лопатками на його периферійній частині. Гідромуфта містить корпус 1, насосне колесо 2, скріплене з корпусом 1, турбінне колесо 3, встановлене в корпусі 1 співвісно з насосним колесом 2 з можливістю обертання й утворення між колесами робочої порожнини 4 гідромуфти із входом 5 в приосьовій частині коліс 2, 3, ви ходом 6 в периферійній частині коліс 2, 3, кільцеву камеру 7, виконану в корпусі 1 в периферійної частини насосного і турбінного коліс 2, 3 і з'єднану з виходом 6 робочої порожнини 4. Гідромуфта також містить периферійний вузол (елементи передачі енергії робочій рідині, які виконані на периферійній частині насосного колеса 2 і елементи відбору енергії від робочої рідини, які виконані на периферійній частині турбінного колеса 3, що розташовані в кільцевій камері 7, яка з'єднана з боку турбінного колеса 3 з входом робочої порожнини гідромуфти). Елементи передачі енергії робочій рідині виконані на периферійній частині насосного колеса 2 у вигляді комірок 8. Елементи відбору енергії від робочої рідини виконані на периферійній частині турбінного колеса 3 у вигляді лопаток 9. Кільцева камера 7 з боку лопаток 9 з'єднана з входом 5 робочої порожнини 4 через зазор 10 між тильною стороною турбінного колеса 3 і корпусом 1. Гідромуфта працює таким чином. Приводять в обертання насосне колесо 2, в результаті чого під дією відцентрових сил робоча рідина через вихід 6 робочої порожнини 4 заповнює кільцеву камеру 7 Крутильний момент від насосного колеса 2 передається до турбінного колеса 3 за рахунок гідродинамічних сил та сил 7 82947 рідинного тертя, що виникають в кільцевій камері 7 при взаємодії насосного та турбінного коліс 2 і 3. У початковий момент роботи, коли насосне колесо 2 приводиться в обертання двигуном, а турбінне колесо 3 нерухоме, робоча рідина під дією відцентрових сил насосного колеса 2 заповнює кільцеву камері 7 і перетікає на вхід 5 робочої порожнини 4 гідромуфти по зазору 10, що з'єднує кільцеву камеру 7 з входом 5 робочої порожнини 4 гідромуфти, тобто робоча рідина циркулює по замкнутому контуру: "робоча порожнина гідромуфти 4 - кільцева камера 7 - зазор 10, що з'єднує кільцеву камеру 7 з входом 5 робочої порожнини 4 гідромуфти, - робоча порожнина 4 гідромуфти". У такому режимі передача крутильного моменту від насосного колеса 2 до турбінного колеса 3 відбувається, в основному, за рахунок сил рідинного тертя з максимальним коефіцієнтом ковзання, що забезпечує плавний запуск (розгін) пристрою без перевантаження трансмісії і приводного двигуна. У міру розкручування турбінного колеса 3 (розгону пристрою, що приводиться) відцентрові сили від обертання турбінного колеса 3 викликають підпір робочої рідини в зазорі 10, що з'єднує кільцеву камеру 7 з входом 5 робочої порожнини 4 гідромуфти, зменшуючи циркуляцію рідини по зазначеному ви ще замкнутому контуру. У такому режимі передача крутильного моменту від насос 8 ного колеса 2 до турбінного колеса 3 відбувається як за рахунок гідравлічного тертя, так і за рахунок гідродинамічної взаємодії насосного і турбінного коліс 2, 3 з поступовим збільшенням крутильного моменту, що передається гідромуфтою. При вирівнюванні швидкостей обертання насосного 2 і турбінного коліс 3 (стаціонарний режим роботи гідромуфти) перетікання робочої рідини по зазначеному ви ще замкнутому контуру припиняється, контур "замикається" відцентровими силами, що діють на робочу рідину з боку насосного 2 і турбінного 3 коліс. Передача крутильного моменту від насосного колеса 2 до турбінного колеса 3 відбувається, в основному, за рахунок гідродинамічної взаємодії коліс, тобто в таких умовах зазначений периферійний вузол працює в режимі гідромуфти, забезпечуючи передачу максимального крутильного моменту з мінімальним ковзанням. Гідромуфта має "м'яку" робочу характеристику, що дозволяє їй проявляти адаптивні властивості в перехідних процесах, реагуючи на зміни умов як з боку пристрою, який приводиться, так і з боку приводного двигуна без перевантаження двигуна і трансмісії В перехідних процесах гідромуфта працює в стійкому режимі В порівнянні з прототипом гідромуфта має більш високу питому потужність і більш досконалі масогабаритні характеристики. 9 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 82947 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601