Фрикционная муфта с принудительным охлаждением

Полезная модель относится к области общего машиностроения. Муфта обладает повышенными показателями качества управления, долговечности, энергоемкости и может быть использована в транспортных средствах: тракторах и автомобилях, подъемно-транспортных механизмах и в различных других устройствах, связанных с управлением вращающихся высокоинерционных масс. Муфта состоит из двух полумуфт и набора фрикционных дисков между ними. Механизм включения в ней выполнен в виде нажимного поршня силового цилиндра, в полость которого подается извне рабочая жидкость, например масло или СОЖ, часть которой используется для смазывания трущихся поверхностей муфты и охлаждения дисков. СОЖ из полости цилиндра подается к дискам через золотники, размещенные в нажимном поршне в осевом направлении в зоне приема СОЖ от внешнего источника. Каждый золотник выполнен в виде цилиндрического стакана, имеющего две внутренние полости с неравными диаметрами. Полость большего диаметра сообщается с полостью цилиндра, а смежная с ней полость меньшего диаметра при перемещении золотника под действием давления СОЖ сообщается с проходным каналом и открывает доступ СОЖ из внутреннего объема золотника в систему охлаждения дисков.

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к устройствам для передачи вращения и может быть использовано в тракторах, автомобилях, подъемно-транспортных механизмах и в других устройствах, связанных с управлением вращающихся высокоинерционных масс.

Известна фрикционная муфта, работающая в масле, которая имеет внутреннюю полумуфту и наружную полумуфту с каналами для смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ), фрикционные диски, механизм включения, выполненный в виде цилиндра с нажимным кольцеобразным поршнем, в котором установлены подпружиненные золотники с отверстиями, выполненными с возможностью соединения их с полостью, в которой расположены фрикционные диски (SU 1180578, F16D 13/72, 1985 г.). Подвод СОЖ к поверхностям трения фрикционных дисков в ней осуществляется двумя путями. Один поток СОЖ подается из масляной ванны, образованной во внутренней полумуфте, под действием на СОЖ центробежной силы через калиброванные отверстия. Второй поток СОЖ подается только к фрикционному диску, расположенному у кольцеобразного поршня, за счет перелива жидкости из масляной ванны во внутренней полумуфте. При этом часть СОЖ, подаваемой через золотник выливается в картер, где расположена фрикционная муфта, и, следовательно, не участвует в отводе теплоты.

Недостатком этого аналога является невозможность точного регулирования количества СОЖ, подводимой к поверхностям трения; перерасход подводимой к фрикционной муфте СОЖ, зависимость количества СОЖ, участвующей в отводе теплоты от угловой скорости вращения фрикционной муфты, а также конструктивная усложненность муфты.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является фрикционная муфта, с принудительным охлаждением, содержащая внутреннюю полумуфту и наружную полумуфту с фрикционными дисками, систему охлаждения дисков, образованную выполненными в дисках кольцеобразными проточками и отверстиями, соединяющими все полости этих проточек между собой; механизм включения в виде нажимного кольцеобразного поршня силового цилиндра, канал подвода СОЖ от внешнего источника и расположенные в нажимном поршне управляющие и проходные каналы, подпружиненные золотники с наружными кольцевыми проточками, выполненными с возможностью соединения их с проточной системой охлаждения фрикционных дисков (RU 2251632, F16D 13/72, 2005 г.).

Подвод СОЖ к поверхностям трения фрикционных дисков в этом аналоге осуществляется за счет принудительной дозированной подачи необходимого количества СОЖ под давлением на поверхности трения непосредственно из полости цилиндра через проходной канал соединяющий полость цилиндра с системой охлаждения дисков. Золотники выполнены в виде цилиндра с несколькими наружными проточками и расположены в отверстиях, выполненных в нажимном поршне в радиальном направлении с выходом на наружный диаметр поршня.

Недостатком прототипа является сложность точного управления из-за большого влияния центробежной силы на пружину золотника, а также увеличенное давление на золотник при его малых габаритах, что отрицательно сказывается на долговечности и качестве управления.

Задачей полезной модели является повышение долговечности, качества управления и энергоемкости фрикционных муфт, работающих в масле.

Технический результат от использования предлагаемой полезной модели состоит в повышении четкости и точности срабатывания золотников за счет их размещения непосредственно на входе подаваемой рабочей жидкости.

Технический результат достигается тем, что в фрикционной муфте с принудительным охлаждением, содержащей внутреннюю и наружную полумуфты с дисками, механизм включения в виде нажимного поршня силового цилиндра с подводом рабочей жидкости от внешнего источника и расположенные в нажимном поршне проходные каналы и подпружиненные золотники с наружной кольцевой проточкой, предназначенные для дозированной подачи жидкости из полости цилиндра в систему охлаждения дисков, образованную рядом выполненных в них отверстий и проточек, в отличие от известных аналогов золотники выполнены в виде цилиндрических стаканов с двумя смежными внутренними полостями неравных диаметров, которые расположены в отверстиях, выполненных в нажимном поршне в осевом направлении в зоне подвода рабочей жидкости в цилиндр, и открыты в эту зону, при этом полость большего диаметра золотника выполнена с возможностью сообщения с рабочей полостью силового цилиндра, а полость меньшего диаметра - с упомянутым проходным каналом.

Дополнительное отличие полезной модели состоит в том, что на открытом торце золотника имеются радиальные проточки, служащие для сообщения полости большого диаметра с полостью цилиндра и в теле золотника по месту расположения кольцевой наружной проточки имеются сквозные радиальные отверстия.

Указанные отличия обеспечивают повышение долговечности и увеличения энергоемкости фрикционных муфт, работающих в масле, так как в выключенной или в полностью включенной (без буксования) муфте золотник, расположенный в поршне и управляемый давлением в полости цилиндра, позволяет снизить или полностью исключить количество СОЖ, подводимой к дискам, следовательно на холостом ходу исключается жидкостное трение и вредный тормозной момент в передаче, а во включенной муфте исключается появление разжимающего усилия в пакете дисков, что увеличивает сжатие дисков и делает передачу крутящего момента более надежной.

На фиг.1 дан общий вид фрикционной муфты в выключенном состоянии, на фиг.2 показана фрикционная муфта в процессе включения, на фиг.3 - положение всех деталей муфты в полностью включенном состоянии, на фиг.4 изображены, соответственно, ведущий и ведомый фрикционные диски, на фиг.5 - золотник (в разрезе).

Фрикционная муфта установлена на валу 1 и имеет наружную 2 и внутреннюю 3 полумуфты. Нажимной кольцеобразный поршень 4 установлен в наружной полумуфте 2 в рабочей полости силового цилиндра 5. Ведущие фрикционные диски 6 расположены в полумуфте 2 между кольцеобразным поршнем 4 и опорным диском 7. На внутренней полумуфте 3 размещены ведомые диски 8. Для подвода рабочей жидкости (РЖ) в полость цилиндра 5 от внешнего источника (не показан) в валу 1 и в наружной полумуфте 2 выполнены соответственно каналы 9 и 10. Полость цилиндра 5, во избежание утечек РЖ, уплотнена кольцами 11 и 12. Для обеспечения принудительной подачи РЖ к фрикционным дискам 6 и 8 в нажимном поршне 4 выполнены проходные каналы 13. Также в нажимном поршне 4 в осевом направлении в зоне входа РЖ через канал 9 и 10 в полость цилиндра выполнены отверстия 14, в которых установлены золотники 15, поджатые пружинами 16, опирающимися на упор 17. Каждый из золотников 15 (фиг.5) выполнен в виде цилиндрического стакана с двумя смежными внутренними полостями неравных диаметров, открытыми в полость цилиндра, и кольцевой наружной проточкой 19. Полость 20 имеет больший диаметр и сообщается с полостью цилиндра 5, например, через радиальные проточки 21, выполненные на торцевой поверхности золотника. В полости 22 меньшего диаметра в зоне проточки 19 имеются сквозные радиальные отверстия 23 для сообщения внутреннего объема золотника с проходным каналом 13.

На одном радиусе с горизонтальным отводом 24 канала 13 во фрикционных дисках 6 и 8 выполнены проточки 25 и отверстия 26, которые при сжатии фрикционных дисков 6 и 8 образуют сквозную проточную систему 27 охлаждения

дисков (фиг.4). Поршень 4 в исходном положении отжат пружиной 28.

Фрикционная муфта с принудительным охлаждением работает следующим образом. Внешний источник по управляющей команде подает рабочую жидкость, например СОЖ, под давлением по каналам 9 и 10 в полость цилиндра 5. По мере роста давления в полости цилиндра 5, поршень 4 преодолевает отжимное усилие пружин 28 и сжимает набор фрикционных дисков 6 и 8. При этом начинается передача крутящего момента. Процесс включения муфты сопровождается буксованием и выделением теплоты и длится до полного выравнивания скоростей вращения ведущих 6 и ведомых 8 фрикционных дисков. Одновременно с движением поршня 4, растущее давление в полости цилиндра 5 через проточки 21 начинает воздействовать на золотник 15, который сжимает пружину 16. При этом движении проточка 19 с отверстиями 23 золотника 15 постепенно совмещаются с проходным каналом 13, открывая тем самым доступ СОЖ по сквозной проточной системе 27 к фрикционным дискам 6 и 8, которая смазывает трущиеся поверхности, одновременно охлаждая фрикционные диски 6 и 8, и вытекает в картер фрикционной муфты.

Когда муфта находится в полностью включенном состоянии (фиг.3), давление СОЖ в полости цилиндра 5 достигло максимального рабочего значения, буксование окончено, золотник 15 под действием давления сжал пружину 16 и снова закрыл проход для СОЖ по каналу 13. Прекращение подачи СОЖ к фрикционным дискам 6 и 8 направленно на увеличение силы сжатия этих дисков за счет устранения разжимающего усилия между ними и обеспечение необходимого запаса момента трения при передаче вращения включенной муфтой.

При выключении муфты детали работают в строго обратном порядке. В выключенном положении поршень 4 отжат. Фрикционные диски 6 и 8 свободны. Золотники 15 отжаты пружинами 16 до упора. Доступ СОЖ из полости

цилиндра 5 к дискам 6 и 8 по проходному каналу 13 перекрыт, что позволяет избежать возникновение вредного жидкостного трения между дисками на холостом ходу.

Таким образом, в процессе включения (выключения) при буксовании муфты обеспечивается необходимое увеличение количества СОЖ на поверхности трения дисков принудительной ее подачей непосредственно из полости цилиндра. На холостом ходу исключается жидкостное трение и вредный тормозной момент в передаче, а во включенной муфте значительное уменьшение количества СОЖ в каналах на поверхностях трения увеличивает сжатие дисков и делает передачу крутящего момента более надежной.

1. Фрикционная муфта с принудительным охлаждением, содержащая внутреннюю и наружную полумуфты с дисками, механизм включения в виде нажимного поршня силового цилиндра с подводом рабочей жидкости от внешнего источника и расположенные в нажимном поршне проходные каналы и подпружиненные золотники с наружной кольцевой проточкой, предназначенные для дозированной подачи жидкости из цилиндра в систему охлаждения дисков, образованную рядом выполненных в них отверстий и проточек, отличающаяся тем, что в ней золотники выполнены в виде цилиндрических стаканов с двумя смежными внутренними полостями неравных диаметров, которые расположены в отверстиях, выполненных в нажимном поршне в осевом направлении в зоне подвода рабочей жидкости в цилиндр, и открыты в эту зону, при этом полость большего диаметра золотника выполнена с возможностью сообщения с рабочей полостью силового цилиндра, а полость меньшего диаметра - с упомянутым проходным каналом.

2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что на открытом торце золотника имеются радиальные проточки, служащие для сообщения полости большого диаметра с полостью цилиндра.

3. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что в теле золотника по месту расположения кольцевой наружной проточки имеются сквозные радиальные отверстия.