SU458994A3 - Гидротрансформатор - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области энергетического машиностроени , производ щей гидродинамические передачи, и в частности, гидротрансформаторы .

Известны гидротрансформаторы, содержащие насосное колесо, св занное с входным валом , две турбины, св занные одна с другой планетарным механизмом, солнечна  шестерн  которого взаимодействует с неподвижным валом реактора через муфту свободного хода.

Однако такие гидротрансформаторы не позвол ют получить в широком диапазоне передаточных отношений высокие значени  т говых усилий и к. п. д. Некоторое улучшение экономичности известных передач либо дл  малых, либо дл  больших передаточных отношений можно получить, мен   геометрические параметры элементов планетарного механизма , св зывающего две турбины.

Предлагаемый гидротрансформатор отличаетс  от известных тем, что в нем перва  турбина через планетарный механизм св зана с входным валом гидротрансформатора, а между выходным валом и второй турбиной установлена зубчата  дифференциальна  передача; на выходном валу установлено с возможностью осевого перемещени  зубчатое реверсирующее колесо, св занное с синхронизирующим устройством, установленным с помощью муфты свободного хода в корпусе гидротрансформатора.

Гидротрансформатор содержит дополнительный выходной вал, св занный механической передачей с второй турбиной.

Подобные отличи  позвол ют расширить диапазон экономичной работы, так.как обеспечиваетс  меньша  скорость вращени  первой турбины по сравнению со скоростью вращени  входного вала при малых передаточных отношени х и больша  скорость при больших передаточных отношени х. Кроме того, возможно осуществление реверса выходного вала и даже независимый отвод мощности от двух выходных валов.

На фиг. 1 схематически показан предлагаемый гидротрансформатор, разрез; на фиг. 2- гидротрансформатор с реверсирующей передачей дл  автомобил , разрез; на фиг. 3 - график , показывающий характеристики этого гидротрансформатора (где А - коэффициент трансформации момента; В - скорость на входе; С - К.П.Д., D - передаточное отношение);

на фиг. 4 - график, показывающий переменные скорости первой турбины и насосного колеса в зависимости от выходной скорости; на фиг. 5 - модифицированна  конструкци 

гидротрансформатора с вторым выходным валом , разрез.

Гидротрансформатор имеет входной вал 1 и выходной вал 2. Насосное колесо 3 соединено с входным валом с помощью вращающегос  корнуса 4, перва  турбина 5 установлена на детали 6, втора  турбина 7 присоединена к выходному валу 2 с помощью опоры 8, и реактор 9 установлен на неподвижном валу 10 через устройство обратной св зи в виде муфты 11 свободного хода.

Вращающийс  корпус 4 св зан с цилиндрической шестерней 12, котора  входит в зацепление с р дом сателлитных шестерен 13, вход щих в свою очередь в зацепленпе с солнечным колесом 14. Опора 15, в которой смонтированы щестерни 13, образует часть детали 6, св занной с первой турбиной 5. Элементы 12-15 составл ют первую передачу.

Солнечное колесо 14 фиксировано по отношению к шестерне 16, котора  входит в зацепление с коническими шестерн ми 17, сцепленными с коническим зубчатым колесом 18, которое взаимодействует с неподвижным валом 10 через систему обратной св зи в виде муфты 19 свободного хода. Шестерни 17 смонтированы на опоре 8. Элементы 16-19 составл ют вторую передачу, котора   вл етс  дифференциальной передачей.

Лопасти первой турбины 5 или некоторые из них установлены на ос х 20 и упруго поджаты , например, с помощью пружин. Могут быть использованы также стопоры, чтобы ограничить изменени  по углу (на фиг. 1 не показаны ).

Неподвижный картер 21 (фиг. 2) содержит гидротрансформатор и несет подшипники дл  различных вращающихс  элементов. Входной вал 1 несет пластину 22, котора  привернута болтами к вращающемус  корпусу 4. Задн   часть корпуса 4 прикреплена винтами к насосному колесу 3 и к фланцу 23 на полом валу 24, который размещен в подшипнике 25 в неподвижном картере 21.

Вращающийс  корпус 4 снабжен подшипником дл  центрирующего выступа 26 на переднем конце выходного вала 2. Элементы 14 и 16 образованы на детали 27, шестерн  16 входит в зацепление с шестерней (не показана), подобной шестерне 17, и последн   входит в зацепление с шестерней, ось которой размещена в детали 28,  вл ющейс  частью опоры 8, и прикреплена винтами 29 к второй трубине 7. Втулка 30 посажена на шлицы выходного вала 2.

Перва  турбина 5 прикреплена винтами 31 к детали 32, котора  песет оси шестерен 13.

Звездочка 33 муфты 11 свободного хода реактора 9 имеет нарезанные шлицы 34 на наружной поверхности. Ролики 35 вход т в контакт с внутренней поверхностью втулки 36 муфты, котора  насажена на шлицы втулки 37. Втулка 37 прикреплена винтами 38 к детали 39, котора  сама прикреплена винтами 40 к неподвижному картеру 21.

Втулка 36 муфты предназначена также дл  муфты 19, котора  имеет ролики 41 внутри звездочки 42, нрикреплепной зубом 43 к шестерне 16.

Перва  турбина 5 несет также оси 44, на которых установлены противовесы 45 и которые удерживаютс  в исходном положении нружинами 46. Рычаги 47, образующие часть противовесов, вход т в пазы кольца 48. Когда противовесы движутс  наружу при увеличивающейс  скорости, рычаги 47 поворачивают кольцо, которое действует на рычаги 49, чтобы повернуть ось 20, дл  изменени  угла лопастей. Угол лопастей может быть измепен

другим устройством или дополнительным устройством , например поршнем, на который действует давление жидкости.

С другой стороны, перва  турбина 5 может иметь неподвижные лонасти. Полый вал 24

приводит в движение шестерни 50 и 51 насоса , который имеет предохранительный клапан 52, пружину 53 и выпускной канал 54, чтобы поддерживать пеобходимое давление подпитки гидротрансформатора. Реверсирующа  коробка передач устаповлепа со стороны выходной части гидротрансформатора. Она включает зубчатое колесо 55, насаженное на шлицы выходного вала 8 и наход щеес  в зацеплении с шестерн ми 56. Шестерни 56 вход т в зацепление с другими шестерн ми (не

показаны), которые вход т в зацепление с

зубчатым колесом 57, пасажепным на шлицы

концевой части выходного вала 58.

Шестерни 56 расположены на ос х 59, которые в свою очередь расположены в подшипниках 60 втулки 61. Друга  втулка 62 расположена вокруг нее и прикреплена к втулке 61. Зубчата  втулка 63 установлена подвижно на втулке 62, и ее шлицы 64 могут зацепл тьс 

дл  реверса с неподвижным зубом 65 или дл  переднего хода с зубом 66, когда зубчатые колеса и шестерни заклинены против относительного движени . Втулка 63 также имеет зуб 67, который может зацепл ть неподвижный зуб 68 дл  так называемого сто ночного

стопора. Зуб 66 находитс  на шестерне 69,

закрепленной на концевой части выходного

вала 58.

Синхронизирующий блок 70 св зан через

шлицевое соединение с втулкой 63. Кольца 71 и 72 прикрепл ютс  к картеру трансмиссии .

Вал 73 с вилкой 74 передвигает втулку 63 и устройство в виде защелки 75, чтобы зафиксировать втулку на реверс, нейтраль, передний ход или дл  сто нки. Когда зацепление происходит на передний ход или реверс из нейтрали , блок 70 переводитс  в зацепление с кольцом 71 или 72, и благодар  давлению, требуемому , чтобы передвинуть нагруженный пружиной шарик или шарики 76 из впадины 77, трение между блоком 70 и кольцом 71 или кольцом 72 известным способом воздействует на подшипник 60 и втулку 63, чтобы перевести в состо ние поко  так, чтобы зуб 65

или 66 мог быть зацеплен без шума и ударов.

Когда выбран передний ход, шарнк 76 локализует блок так, что отсутствует зацепление кольца 71 или 72.

Зуб дл  сто ночного стопора имеет подход щую форму дл  того, чтобы способствовать расцеплению. Управление «вперед-назад может осуществл ть выключатель так, чтобы отключить зажигание входной машины и чтобы облегчить расцепление зубьев 65 и 66.

При работе гидротрансформатора вал 1 вращает насосное колесо 3. Жидкость, покидающа  насосное колесо, вращает первую турбину 5 так, что она всегда вращаетс , когда вращаетс  насосное колесо и в том же направлении . Жидкость, покидающа  первую турбину, вращает вторую турбину 7. Момент, развиваемый турбиной 5, воздействует на шестерни 13, которые создают момент на шестерне 12 и на зубчатом колесе 14. Момент с шестерни 12 воздействует на насосное колесо, значительно увеличива  момент, движущий насосное колесо. Таким образом, с помощью первой передачи увеличиваетс  скорость первой турбины и значит скорость выходного вала . Момент от колеса 14 передаетс  элементам 16 и 18, далее выходному валу и устройству обратной св зи. Втора  передача увеличивает момент, воздействующий на выходной вал. Мощность, передаваема  первой турбиной, может быть изменена путем варьировани  угла ее лопастей. Выходные скорости и момент на выходном валу могут быть таким образом изменены.

Если шестерн  13 первой передачи сделана большей по отношению к размерам шестерни 12, на насосное колесо передаетс  меньша  мощность, и больший момент дл  данной входной мощности подаетс  на вторую передачу и выходной вал гидротрансформатора.

Если солнечна  шестерн  16 сделана меньше или зубчатое колесо 18 гораздо больше диаметра роликов муфты 19 обратной св зи, то на вал 2 передаетс  увеличенный момент.

Из фиг. 4 видно, что перва  и втора  зубчатые передачи позвол ют первой турбине вращатьс  медленнее, чем насосное колесо на стопе (т. е. когда выходной вал неподвижен), .и при меньших скорост х выходного вала, и вращатьс  быстрее, чем насосное колесо, при сцеплении и при более высоких скорост х выходного вала. Передаточные числа, обеспеченные передачами, определ ют скорости, с которыми может вращатьс  перва  турбина.

Таким образом, изобретение обеспечивает большую циркул цию мощности нри остановке и при низких скорост х выходного вала. Момент на первой турбине зависит от различи  между тангенциальной составл ющей скорости потока на входе и выходе из нее. Когда перва  турбина вращаетс  медленнее, чем насосное колесо, различие больше, и втора  турбина развивает большую мощность. Часть момента передаетс  также зубчатыми передачами к выходному валу. Максимальное преобразование момента и к.п.д. при малых скорост х тем самым существенно увеличиваютс .

При более высоких скорост х перва  турбина вращаетс  быстрее, чем насосное колесо, и при сцеплении перва  турбина может не догон ть его, остава сь, таким образом, неэффективной , т. е. поток может нроходить через нее без существенного изменени  момента количества движени . Например, при полной мощности преобразование момента может иметь место при близких передаточных отношени х по скорости между входным и выходным валами и, если мощность уменьшаетс ,

перва  турбина может не догон ть насосное колесо, обеспечива  сцепление.

На фиг. 4 величина Я - скорость насосного колеса; Т - скорость первой турбины. Разности этих скоростей никогда не  вл ютс 

большими. Следовательно, перва  турбина может быть эффективной в широком диапазоне скоростей выходного вала.

Установка муфт 11 и 19 обеспечивает передачу увеличенной мощности и более высокую

эффективность.

Когда противовесы 45 вращаютс  с первой турбиной, котора  вращаетс  медленнее при стопе, чем при сцеплении (см. фиг. 4), центробежные силы мен ютс  значительно, и противовесы могут располагатьс  так, что позвол ют лопаст м повернутьс  на максимальный угол нри остановке и быстро перейти к меньшему углу при увеличении выходной скорости .

Это происходит всегда, когда приходитс 

поддерживать посто нной входную скорость

или увеличивать ее при увеличении скоростей

выходного вала.

Перва  турбина может иметь неподвижные

лопатки, например, когда отсутствует реактор 9. Перва  и втора  зубчатые передачи могут быть любого подход щего типа, например ременные или фрикционные, размещенные внутри или снаружи гидротрансформатора. Перва  и втора  передачи могут включать фрикционные элементы, подобные канавкам дл  качени  шариков.

Гидротрансформатор, показанный на

фиг. 5, имеет два выходных вала и подходидл  четырехколесного движител . Зубчатое колесо 14 установлено на валу 78. который несет шестерню 16. Опора 8 установлена на полом валу 79, который обхватывает вал 78 и

несет зубчатое колесо 80, вращающее зубчатое колесо 81 на втором выходном валу 82. Шестерни 16 размещены с помощью опоры 83 на выходном валу 2. При сто нке момент на опоре 8 может, например , составл ть 2/3 от общего в соответсч ВИИ с передаточными числами передач. При условии сцеплени  все выходные моменты воздействуют на опору 8. При передаточном отнощении 2 : 1 распределение моментов остаетс  приблизительно 2/3 : 1/3.

В гидротрансформаторе, показанном на фиг. 5, нри пробуксовывании одного р да колес уменьшенный момент воздействует на другой р д, но входной движитель не разгон етс  при уменьшении передаточного числа.

В устройствах, которые используют, например , свободные колеса или сцепление в передачах известных четырехколесных машин, взаимодействие между валами 2 и 82 может быть использовано так, что, если один р д колес пробуксовывает, к другому р ду может быть приложен увеличенный момент.

Предмет изобретени 

Claims (3)

1. Гидротрансформатор, содержащий насосное колесо, св занное с входным валом, две турбины, св занные одна с другой планетарным механизмом, солнечна  шестерн  которого взаимодействует с неподвижным валом реактора через муфту свободного хода, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени 

меньшей скорости вращени  первой турбины по сравнению со скоростью вращени  входного вала при малых передаточных отношени х и большей скорости при больших передаточных отношени х и расширени  таким образом диапазона экономичной работы, перва  турбина через планетарный механизм св зана с входным валом гидротрансформатора, а между выходным валом и второй турбиной установлена зубчата  дифференциальна  передача.

2.Гидротрансформатор по п. 1, отличающийс  тем, что на выходном валу установлено с возможностью осевого перемещени  зубчатое реверсирующее колесо, св заннное с синхронизирующим устройством, установленным с помощью муфты свободного хода в корпусе гидротрансформатора.

3.Гидротрансформатор по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что он содержит дополнительный выходной вал, св занный механической нередачей с второй турбиной.

С;

3

§

I

C--J

,

000

000

5000 Н

2000 1000

5000 000 3000

т 2000

WOO

100О2000 50ОО WOO

Фиг