Стенд для испытания гидравлических фрикционных муфт коробки передач

(19) ( ) а(з С 01 М 13/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф о т;ЮР(71) Украинская ордена ТрудовогоКрасного Знамени сельскохозяйственная академия(56) 1. Заявка Франции Ие 2488355,клй Р 16 П 25/063 й 19822, Авторское свидетельство СССРИй 451935, кл. С 01 М 13/00,. 1973.3. Авторское свидетельство СССРУ 252685, кл, С 01 М 15/00, 1968(прототип),(54)(57) 1. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГЙДРАВЛИЧЕСКИХ ФРИКЦИОННЫХ МУФТ КОРОБКИПЕРЕДАЧ, содержащий основание, смонтированные на нем приводной двигатель, центральный и боковые валы,кинематические шестеренчатые передачи, испытываемые фрикционные муфтыс ведущими и ведомыми элементами,привод фрикционных муфт с гидроци.-.линдрами и системы управления гидроцилиндров, причем приводной двигатель связан с центральным валом, кинематические передачи связывают центрапьный и боковые валы, на последних установленопо две испытываемые муфты, а их ведомые элементы жестко закреплены на валах, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью прибли,жения условий испытаний к условиям эксплуатации муфт, передаточные от" ношения кинематических передач к каждому боковому валу, выбраны равными соответствующим передаточным отношениям коробки передач испытываемых муфт, гидроцилиндры обеих муфт, установленных на боковом валу, связаны одной системой управления, а с приводным двигателем связаны ведущие элементы муфт.2. Стенд по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что система управления гидроцилиндрами муфт выполнена в виде электрически связанных между собой, датчиков давления, установленных в гидроцилиндре каждой муфты, пороговых переключающих устройств, устройств задержки, и электромагнит ных золотников управления, причем датчик давления одной из фрикцион" ных муфт одного вала связан через пороговое устройство и устройство задержки с электромагнитным золотником второй муфты, а датчик давления 3доследней - с электромегннтньне эоле- ником, первой муфты.1139991 Рб гд Составитель В.РозановРедактор С.Тимохина Техред А,Бабинец Корректор М.Демч 9 Зак ое го .к ий и ауш"Патент", г. Укгород, ул. Проектная 53/31 Тираж НИИПИ Государственнопо делам изобретен 13035, Москва, Ж,Подписмитета СССРоткрытийская наб., д. 411399 Изобретение относится к машиностроению, в частности к автомобилестроению и тракторостроенщо, гдеиспользуется в качестве испытательного устройства, следящего за состоянием фрикционных муфт, используемых в коробках переключения передачс безразрывным силовым потоком,Известно устройство включенияфрикционных гидравлических муфт коро бок передач, содержащее двойную систему питания магистрали их приводас регулированием расхода и давления вгидроцилиндрах несколько муфт, чтообеспечивает проверку быстрого иплавного включения 11,Недостатком этого устройства является то, что в нем не учтено перекрытие муфт, т,е. выполнение безразрывного силового потока, которое 20наблюдается при. эксплуатации указанных коробок передач транспортныхсредств.Известен стенд для испытания управляемых гидравлических фрикционных 25муфт, содержащий раму, опору, приводной двигатель, соединенный с маховиком, причем маховик кинематически связан с ведущими частями испытываемой.фрикционной муфты, а опора соединяет З 0ведомую часть испытываемой муфты срамой стенда.Стенд работает следующим образом.Приводной двигатель разгоняет маховик, после чего отключается, а испытуемая муфта замыкает вращающийсямаховик на корпус стенда и останавливает его, Затем цикл испытаний повторяется 2,Однако описанный стенд позволяет 40одновременно испытывать только однумуфту, что приводит к значительнымзатратам времени при необходимостиполучения результатов испытаний не"скольких муфт.451Наиболее близким к предлагаемомуявляется стенд, содержащий основание,приводной двигатель, кинематическисвязанный с двумя валами, на которьм установлены попарно четыре управ"50ляемые муфты, и нагружающее устройство, выполненное в виде двух маховиков, сидящих на указанных валах, итормоза, представляющего собой жесткозакрепленную на корпусе шестерню, ки"55нематически связанную с обоими валами и обеспечивающую при одновременномвключении двух муфт на различных ва 912лах разгон одного и торможение друго.го маховиков 3 .Однако данный стенд не обеспечивает соответствия режима испытаний муфт условиям их работы в коробке передач с переключением без разрыва силового потока, т,е, не обеспечивает точность контроля за состоянием испытываемых муфт. Частота вращения частей муфт, закрепленных на валах, изменяется от нуля до максимума и обратно, а части муфт, кинематически связанные с тормозом, не вращаются, в то время как в коробке передач лри движении трактора ведомые и ведущие части муфт постоянно вращаются, причем скорость скольжения дисков в начальный момент включения муфты в 3-ч .раза меньше, чем окружная скорость ведущих частей муфты, Это существенно влияет на режим смазки и охлаждения дисков муфты, а также на условия работы подшипников шестерен постоянного зацепления, что приводит к неточным результатам испытаний. Визвестном стенде скорость скольжения дисков при включении муфт переменна. В начальный момент, когда сжимающие усилие и, соответственно, момент трения небольшие, скорость скольжения максимальная. По мере разгона (замедления) маховика скорость скольжения дисков уменьшается, пока не становится равной нулю, при этом сжимающее усилие и фрикционный момент муфты возрастают до номинального значения. Указанный режим работы характерен для главных муфт сцепления транспортных средств при их трогании с места. Однако гидроподжимные фрикционные муфты коробок передач тракторов, как правило, не используются для трогания с места и разгона машинотракторного агрегата. Режим работы гидроподжимных фрикционных муфт в коробке передач с переключением без разрыва силового потока характеризуется следующим. При переключении передач выключаемая муфта остается включенной до тех пор, пока давление масла в гидроцилиндре включаемой муфты не окажетсядостаточным для передачи муфтой номинального крутящего момента. Приэтом имеется период перекрытия времени включения муфт, на протяжениикоторого выключаемая муфта замкнута,а диски включаемой муфты пробуксовывают,причем скорость скольжения дислами. 3 1139 ков включаемой муфты практически постоянна, а сжимающее усилие и, соответственно, фрикционный момент монотонно возрастают. Таким образом, известный стенд не обеспечивает требуемого закона изменения мощности трения, что сказывается на тепловом режиме испытываемых муфт, определяющим их износ. Кроме того, при работе известного стенда мощность двигате ля расходуется как на буксование испытываемой в данный момент муфты, так и на разгон маховика, энергия ,которого затем расходуется на буксо ванне другой муфты. Вследствие этого приводной двигатель должен иметь мощт - .ность в два раза выше, чем необходимо для обеспечения буксования одной муфты.Целью изобретения является приб лижение условий испытаний к условиям эксплуатации муфт.Поставленная цель достигается тем, что в стенде для испытания гидрав- . лических фрикционных муфт коробки 25 передач, содержащем основание, смонтированные на нем приводной двигатель, центральный и боковые валы, кинематические шестеренчатые передачи, испытываемые фрикционные муфты с ведущими и ведомыми элементами, привод фрикционных муфт с гидроцилиндрами и системы управления гидроцилиндров, причем приводной двигатель связан с центральным валом, кинематические пе- редачи связывают центральный и боковые валы, на последних установлено по две испытываемые муфты, а нх ведомые элементы жестко закреплены на ва" лах, передаточные отношения кинема-, тических передач к каждому боковому валу выбраны равными соответствующим передаточным отношениям коробки передач испытываемых муфт, гидроцилиндры обеих муфт, установленных на боковом валу, связаны одной системой управления, а с приводным,цвигателем связаны ведущие элементы муфт.Кроме того каждая система управления гидроцилиндрами муфт выполнена в 50 виде электрически связанных между собой датчиков давления, установленных в гидроцилиндре каждой муфты, пороговых переключающих устройств и устройств задержки И элеКтромагнит ных золотников управления, причем датчик давления одной из фрикционнъо муфт одного вала связан через поро 991 4 говое устройство и устройство задержки с электромагнитным золотникомвторой муфты, а датчик давления последней - с электромагнитным золотником первои муфты,Благодаря тому, что датчик давления масла в гидроцилиндре одной издвух муфт, установленных на боковомвалу, связан с электромагнитным золотником второи муфты, и наоборот,золотник выключаемой муфты переводится на слив в тот момент, когда давление масла в гидроцилиндре, включаемой муфты достигнет. заданного значения. Буксование муфт при этом достигается за счет перекрытия времени ихвключения, благодаря чему отпадаетнеобходимость в маховиках. В периодперекрытия выключаемая муфта замкнута и не пробуксовывает, а проскальзывают диски только одной включаемоймуфты. Таким образом, мощность двига 1 теля расходуется на буксование одноймуфты, в то время как при разгоне ма 1 ховика посредством муфты мощностьдвигателя расходуется как на буксова 1ние муфты, так и на увеличениекинетической энергии маховика. Этопозволяет применять для приводапредлагаемого стенда двигатель меньшей мощности, чем для привода стенда, выбранного в качестве прототипа,и отказаться от маховика-источниканедостоверных результатов. Кроме того, конструкцией стенда обеспеченаидентичность режима испытаний муфтусловиям их работы в коробке передач, а именно: диски выключаемоймуфты не проскальзывают, а дискивключаемой муфты буксуют с постоянной скоростью при монотонно увеличи-.вающемся сжимающем усилиии моментетрения) до достижения номинальногомомента трения, после чего выключаемая муфта размыкается. При этом муфты постоянно вращаются, как и вкоробке передач трактора при егодвижении, чем обеспечивается их надежная смазка, удаление продуктовизноса и охлаждение маслом поступающим по осевому отверстию в валуи разбрызгиваемым центробежными си-.:. Увеличение длительности периода буксования включаемой муфты может быть достигнуто путем установки в устройстве перекрытия между порого" выми переключающими устройствами иэлектромагнитными золотциками реле задержки. Таким образом, увеличивается работа буксования за одно переключение и ускоряется процесс испытаний .на износ фрикционных муфт, 5На фиг. 1 представлена схема стенда для испытания четырех гидроподжимных муфт; на фиг. 2 - блок-схема автоматической системы управления стендом для испытания четырех гидро поджимных муфт, на фиг. 3 - диаграмма изменения давления в гидроцилиндрах испытываемых муфт, на фиг. 4 - стенд для испытания двух гидроподжимных муфт (вариант), общий вид, 15 на фиг. 5 - сечение А-А на фиг. 4; на фиг. 6 - схема системы управления стенда для испытания двух гидроподжимных муфт (вариант).20Стенд для испытания гидроподжимных муфт в исполнении, представленном на фиг, 1, содержит основание на котором установлен центральный приводной вал 2, связанный с приводным двигателем 3 и валы 4 и 5, которые являются боковыми по отношению к центральному валу и на которых закреплены ведомые части испытываемых гидроподжимных муфт 6-9. Ведущие части 1 О муфт жестко .закреплены наЗО шестернях кинематических передач и далее связаны с приводным валом 2. Кинематические передачи связывают вааы 4 .и 5 с валом 2, причем переда-, точные числа от приводного вала 2 , З 5 к муфтам 6 и 7, установленным на одном валу, различны, и их соотношение равно соотношению передаточных чисел соответствующих передач в коробке передач, муфты которой испытывают,40 ся. Соотношение передаточных чисел от приводного вала 2 к муфтам 9 и 8 равны передаточным соотношениям муфт6 и 7. Гидроподжимные муфты имеют гидроцилиндры включения 11-14. Гидросистема включения и смазки муфт содержит насос 15, редукционный клапан 16 и золотники 17-20 с электромагнитным управлением. Система управления стенда имеет блок управления , (БУ), связанный с электромагнитнымизолотниками 17-20 (фиг. 2), Золотники управляют подачей масла в гидро"цилиндры включения 11-14 гидроподжимных фрикционнь 1 х муфт 6-9. Имеются55 также устройства перекрытия УП 1-УП 4 времени включения муфт содержащиедатчики давления Д 1-Д 4, пороговые переключающие устройства П 1-П 4 и реле задержки Р 1-Р 4, Выход устройства перекрытия УП 1 связан с электромагнитным золотником 17 муфты 6, а датчик Д 1 этого устройства перекрытия связан с гидроцилиндром 11 муфты 7, и наоборот, выход устройства перекрытия УП 2 связан с электромагнитным золотником 18 муфты 7, а датчик Д 2 - с гидроцилиндром 12 муфты 6. Аналогично построена система управления муфтами 8 и 9. Устройства перекрытия могут работать как при включенных реле задержки, так и без них, при этом выход порогового устройства соединяется непосредственно с соответствующим электромагнитным золотником.Другой вариант исполнения стендапредставлен на фиг. 4,Электродвигатель 21 связан совходным валом замыкающего редуктора22, Один из выходных валов редуктора 22 соединен посредством муфты спервичным валом испытательного редуктора 23, имеющего гидроподжимнуюфрикционную муфту, а второй вал редуктора 22 посредством карданной передачи 24 связан с валом редуктора 25.Второй вал редуктора 25 соединен спервичным валом испытательного редуктора 26. Вторичные валы редукторов23 и 26 соединены между собой муфтой27. Имеются также тяговые электромагниты 28 и 29, штоки которых связаны с золотниками испытательных редукторов 23, 26. Замыкающие редукторы 25и 26 имеют передаточные числа 1, 12,таким образом, благодаря установкередуктора 25 с разворотом на 180 относительно редуктора 22 передаточноечисло от первичного вала испытатель:карданную передачу 24 и редуктор 25 .до первичного вала испытательногоредуктора 26 составляет 1,254, чтосоответствует соотношению передаточных чисел соответствующих .передач энергонасыщенного трактора,муфты которых испытываются. Испытательные редукторы 23 и 26 одинаковы. Каждый из них имеет корпус 30, в котором установлен с возможностью вращения первичный вал 3 1(фиг. 5)На валу 31 закрепленашестерня 32, с ним связан также приводной валик насоса 33. В нижнейчасти корпуса установлен вторичный7 1139 вал 34, на котором помещена гидро" поджимная фрикционная муфта, причем ведущая часть муфты связана с зубчатым колесом 35, входящим в зацепление с шестерней 32, а ведомая часть муфты 36 жестко закреплена на вторичном валу 34. Редуктор имеет " поддон 37, служащий емкостью для масла, и корпус механизма распределения и клапанов 38, в котором имеют р ся устройства для подачи масла под давлением в осевые отверстия вторичного вала 34 для включения и смазки гидроподжимной муфты 36, а также редукционный клапан 39 и золотник включения муфты (на фиг. 5 не показан) . На выходном конце вала 3 1 посажена ведомая полумуфта 40, В.качестве испытательных редукторов использованы серийно выпускаемые редукторы вала отбора мощности энергонасыщенного сельскохозяйственного трактора, имеющие гидроподжимные фрикционные муфты, унифицированные с муфтами короб ки передач этого трактора, Система управления стенда содержит программное реле РЗ, контакты Р 3.1 и Р 3.2 которого включены в цепи питания катушек Р 1, Р 2 соответственно электромагнитов 28 и 29, управляющих золотниками включения испытываемых муфт (фиг. 5), Параллельно контактам Р 3.1 и Р 3.2 включены контакты Р 1.1, Р 41 и Р 2.1, Р 5.1, причем контакты Р 1.1, Р 2.1 сблокированы со штоками электромагнитов, а нормально замкнутые кон 35 такты Р 4.1 и Р 5.1 управляются реле задержек Р 4 и Р 5. Устройства перекрытия времени включения муфт содержат датчики Д 1 и Д 2 давления масла40 в гидроцилиндрах муфт, установленных соответственно в редукторах 26 и 23, а также пороговые переключающие устройства, собранные, на транзисторах Т 1 Т 2 и реле Р 7 а также транзисто 1 У45 рах ТЗ,Т 4 и реле Тб. Резисторы Р 2,РЗ, а также Р 5, Рб представляют собой делители напряжения и предназначены для регулирования предела срабатывания порогового переключающего устройства.50Стенд работает следующим образом.Включается приводной двигатель 3 1 Гри этом насос 15 создает в гидросИстеме стенда давление масла, на кото рое отрегулирован редукционный клапан 16 (фиг. 1) . От приводного вала 2 приводятся во вращение ведущие час 9918ти муфт 6-9, Затем замыкают две муф-. ты, расположенные на разных валах, например муфты 6 и 9, и во вращение приводятся валы 4 и 5. При этом муфты 7 и 8 разомкнуты, а их ведущие и ведомые диски вращаются с различной скоростью (передаточные числа от приводного вала 2 к муфтам 7 и 8 отличаются от передаточных чисел от этого вала к муфтам 6 и 9)В даль- ф нейшем стенд переводится в автоматический режим работы, при котором. БУ (фиг. 2) через определенные интервалы времени поочередно включает муфты, причем при включении. одной из,,двух муФт, расположенных на общем валу, вторая муфта выключается устройством перекрытия в тот момент, ког" да давление масла в гидроцилиндре включаемой муфты достигнет номиналь- ного значения. Работу стенда иллюст. рируют графики изменения давления в гидроцилиндрах муфт, представленные на фиг. Зп. Например,.в момент времени й 1 БУ подает сигнал на электромагнитный золотник 18, который включает подачу масла под давлением в гидроцилиндр 11 муфты 7. Муфта 6 вэто время замкнута и давление масла в ее гидроцилиндре 12 равно номинальному давлению Р. Таким образом, в момент времени С давление Р 1 мас11 ла в гидроцилиндре 11 начинает постепенно нарастать, что связано с заполнением гидроцилиндра и выбиранием зазоров между дисками муфты 7. В момент временизаполнение гидроцилиндра завершается, и давление Рн резко нарастает, пока не. достигнет в момент времени йноминального значения Р, как и в гидро- цилиндре 12 муфты 6. Давление масла Р Н в гидроцилиндре 11 измеряется датчиком Д 1 устройства перекрытия УП 1 (фиг. 2), когда оно становится равным номинальному, срабатывает пороговое переключающее устройство П 1, и, если реле задержки Р 1 выключено, пороговое устройство переводит зо лотник 17 в положение слива, вследст вие чего давление Р 2 в гидроцилиндре 12 резко падает и муфта 6 выключается. Очевидно, что интервал времени й-й, равный по величине айп - это время, когда включаемая муфта 7 буксует при постоянной скорости скольжения и возрастающем моменте трения.Муфта 6 в это время не пробуксовывает. Далее, в момент времени й 4-й40 Ь "о"п + ьог9 11399 включается подача масла в гидроцилиндр 13 муфты 8 и, когда давление Р ц достигнет номинального значения, от сигнала датчика ДЗ срабатывает пороговое устройство ПЗ и золотник 2 бпереводится в положение слива. Давление Р в гидроцилиндре 14 резко па 14дает, и муфта 9 выключается. В момент времени С -С опять начинает включаться муфта 6, а в момент временивыключается муфта 7 и т.д.Таким образом, процессы переключения муфт происходят поочередно на двух валах. Работу реле задержки иллюстрирует граФик на фиг. 33. Например, включается муфта 7 (давление Р,) а выключается муфта 6 (давление Р ). В момент времени С золотник 18 переводится по команде БУ в положение подачи масла в гидроцилиндр 11 муфты 7,и давление масла Р 1 начинает возрастать. В момент времени Сзаполнение гидроцилиндра завершается, и диски муфты .7 начинают сжиматься осевым усилием, при этом давление Р резко нарастает, В момент временисигнал датчика Д 1 становится достаточным для срабатывания порогового устройства П 1, которое включает реле задержки Р 1. По истечении установленного времени ареле задержки Р 1 переводит золотник 17 в положение слива масла из гидроцилиндра12 муфты 6, давление Р 12 резко падает и муфта 6 выключается; таким образом, период перекрытия времени35 включения муфт к 1 увеличивается на величину А , йа которую отрегулировано реле задержки Согласно варианту исполнения стендработает следующим образом. Включается приводной электродви-45 гатель 21, который через замыкающие редукторы 22, 25 приводит во вращение первичные валы испытательных редукторов 23 и 26 (фиг. 4). При этом в гидросистемах редукторов 23 и 50 26 насосами создается давление. Затем программное реле РЗ (фиг. 6) замыкает контакты Р 3.2 и напряжение подается на катушку Р 2, при этом шток электромагнита 29 (фиг. 4) втя гивается, переводя золотник в поло-жение подачи масла в гидроцилиндр муфты редуктора 23, и муфта этого 91 10,редуктора замыкается. При этом перемещение штока электромагнита 29 приводит также к замыканию контакта Р 21, Через заданный промежуток времени программное реле РЗ размыкает контакты РЗ2 и замыкает контакты РЗ. 1, при этом напряжение подается на катушку Р 1, вследствие чего срабатывает электромагнит 28 и золотник редуктора 26 переводится в положение подачи масла в гидроцилиндр муфты этого редуктора. Муфта редуктора 23 остается включенной, так как катушка Р 2 питается через контакт Р 2.1. При достйжении заданного давления масла в гидроцилиндре включения муфты редуктора 26 сигнал датчика Д 1 возрастает настолько, что срабатывает пороговое устройство, выполненное на транзисторах Т 1, Т 2 и реле Р 7. Контакты Р 7.1 замыкаются и включается реле задержки Р 5, которое по истечении за- . данного интервала времени размыкает контакты Р 51 и выключает питание катушки Р 2. Возвратная пружина переводит золотник в положение слива, и муфта редуктора 23 выключается. Через заданный промежуток времени программное реле размыкает контакты Р 3.1 и замыкает контакты Р 3,2 и цикл повторяется. Таким образом, муфты периодически переключаются, причем имеется период перекрытия времени их включения, Характер изменения давления масла в гидроцилиндрах испытываемых муфт соответствует изображенному на фиг. ЗВ. Во время перекрытия диски включаемой муфты пробуксовывают, так как вторичные валы испытатель" ных редукторов. вращаются с одинаковой скоростью (они соединены муфтой7), а первичные валы имеют различную частоту вращения (передаточноечисло кинематических передач, связывающих эти валы, равно 1,25). Преимуществом второго варианта исполнения стенда (фиг, 4) является возможность использования в качестве основы стенда серийно выпускаемых редукторов с гидроподжимными муфтами, унифицированными с муфтами коробки передач,что существенно упрощает и удешевляет изготовление стенда. Кроме того,наличие у каждого из редукторов автономной гидросистемы включения исмазки муфты позволяет проводитьсравнительные испытания муфт приразличных условиях смазки (разные11 1139991 12сорта масел, разная степень их окис- шедших ремонт. Кроме того, точность ления и т.п,), дает возможность зада- или достоверность снимаемых резульвать разные температурные режимы и татов повышается иэ-за того, что в т.п. При необходимости одновременно- конструкции стенда нет вращающихся го испытания четырех муфт редукторыинерционных масс, используемых для 25 и 22 (фиг, 4) должны быть заме- нагружения муфт. В нем не могут быть иены трехвальными, изменяется также изменены конечные результаты из-за конструкция рамы стенда. потери указанными махоВиками скоросИспользование изобретения по срав- ти вращения. При этом отказ от Махонению с прототипом позволяет прибли виков позволяет использовать йриводзить условия испытания к условиям -ной двигатель вдвое меньшей мощности эксплуатации, повысить точность конт- что упрощает конструкцию стенда и роля испытываемых муфт, например про- удешевляет его.