Гидродинамический тормоз

О П И С А Н И Е872858ИЗЬВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ С фаз Советск ихСециалистичвскикРеспублик(22) Заявлено 23.04 79 (21) 2758231/25 - 27с присоединением заявки М(ы)м. Кл. Е 16 О 57/04 3 Ьвударствекый комнтвт СССР ае дааи нзобретенкй и открыткйДата опубликования описания 15.10,81 И. И. Лобачев, А. Н, Кузнецов, М. Г. Романенко, Е. А, Яковлев и Н. Н. Григорьева(54) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ТОРМОЗ 11 зобретение относится к транспортным сред ствам а именно к устройствам, предназначенным для торможения транспортных машин и повозок, преимущественно железнодорожных вагонов и автомобильных прицепов.Известен гидродинамический тормоз, содер жащий гидромуфту с неподвижно закреплен. ным в корпусе турбинным колесом и вращающимся насосным колесом с валом, воздушньщ шибер, а также систему охлаждения в виде холодильника и вентилятора, ось которого связана с приводом 11,Недостатком данного гидродивамического , тормоза является большой габарит, что являет.ся следствием использования в нем тормозной гидромуфты с выдвижным радиальным внеш. ним шибером, исполненияхолодильника в шдивидуальном корпусе и подсоединения его к корпусу тормозной гидромуфты посредством , навесной рамы, размещения вентилятора между холодильником и тормозной гидромуфтой, использования гидромеханического редуктора в приводе вентилятора и наличия воздухоот. водных каналов между холодильником и тормозной гидромуфтой.Цель изобретения - , создание гидродинамического тормоза упрощенной конструкции с улучшенными габарито-весовыми характернее тиками. Поставленная цель достигается тем, что в гидротормозе, содержащем гидромуфту с неподвижно закрепленным в корпусе турбинкым колесом и вращающимся насосным колесом с валом, воздушный шибер, а также систему охлаждения в виде холодильника и вентилятора; ось которого связана с приводом, наружная боковая поверхность корпуса гидромуфты образована холодильником, насосное и турбин. ное колеса установлены в упомянутом корпусе соосно и, кроме того, концентрично холодиль. нику, а ось вентилятора закреплена в корпусе и расположена соосно валу насосного колеса,Привод вентилятора в гидродинамическом тормозе выполнен в виде лопаточного колеса, вакрепленного на оси вентилятора, помещенно. )о в корпусе гидромуфты между воздушнымшибером и холодильником концентрично засосному колесу.На чертеже изображена кинематическая схема гидродинамического тормоза,Гидротормоз содержит тормозную гидромуфту 1, холодильник 2, вентилятор 3, резервуардля рабочей жидкости 4, Тормозная гидромуф.та 1 состоит из корпуса, образованного дис.,ком 5, холодильником 2 и крышкой 6, вала7, насосного колеса 8, неподвижно установленных в корпусе турбинного колеса 9 и тораО, воздушного шибера 11 осевого типа, атмог.ферного клапана 12 и лопаточного колеса 13,установленного на оси 4, Лопаточное колесо13 расположено в круге циркуляции тормозной гидромуфты между насосным колесом 8и турбинным колесом 9 и отделено воздушным шибером 11, Привод шибера 11 осуществляется тремя сервоцилиндрами, равномернорасположенными по окружности, Каждыйсервоцилиндр содержит цилиндр 15, которыйнеподвижно установлен на диске 5, поршень16, рычаг 17 для соединения шибера 11 споршнем 16 и пружину 18. Полость цилиндра15 с каналом 19 сообщена с входным. каналом 20 гидромуфты 1, Внутренняя полостьтора 10 каналом 21 сообщена с кругом цир.куляции гидромуфты 1, а через трубопровод22 и атмосферный клапан 12 сообщена с атмосферой полостью 23.Вал 7 кинематически связан с опорнымиколесами транспортной машины (не показаны)и служит для привода насосного колеса 8, аось 14 предназначена для привода вентилято.ра 3.Холодильник 2 выполнен в форме цилиндрического кольца с внутренней перегородкой24, разделяющей холодильник на две секции25 и 26. Холодильник размещен относительнооси вала 7 на радиусе, превышающем радиустурбинного колеса 9 и лопаточного 13. Перегородка холодильника 24 одновременно делитсвободный объем корпуса гидромуфты 1, размещенный между колесами 9 и 13 и холодильником 2, на две полости 27 и 28. Полость 27посредством канала 20 сообщена со входомнасосного колеса 8, а полость 28 кольцевымканалом 29 сообщена с выходом лопаточногоколеса 13, Холодильник 2, кроме того, имеетна внешнем радиусе кольцевую полость 30.Холодильник представляет собой воздушножидкостной теплообменник, в котором нагре.тая жидкость, поступающая из гидромуфты 1,охлаждается воздухом, прокачиваемым черезхолодильник вентилятором 3. Охлаждаемыеф элементы секций холодильника, по которымциркулирует нагретая жидкость, расположеныперпендикулярно оси вала 7.Вентилятор 3 установлен на оси 14 лопаточного колеса 13 и приводится им во вращение. Вентилятор 3 прокачивает атмосфер.ный воздух через холодильник 2, воздушныипоток протекает в холодильнике параллельнооси 14. На входе вентилятора 3 установленазащитная сетка 31Со стороны холодильни 5чака 2, противоположнои вентилятору 3, устновлен кожух 32 для поворота выходящегоиз холодильника воздушного потока в направ.ленни, безопасном по условиям эксплуатации.10 Резервуар 4 служит емкостью для рабочейжидкости гидротормоза, он установлен в нижней части гидротормоза и жестко соединенс холодильником 2, Объем резервуара на85 - 90% заполнен рабочей жидкостью 33. Рабочей жидкостью гидротормоза служит анти 15чфриз, не замерзающии при низких температурах атмосферного воздуха. Оставшийся верхний объем 34 резервуара заполнен воздухом,Нижняя часть резервуара 4 постоянно сообщенатрубопроводом 35 с полостью 28 гидромуфты 1.На конце трубопровода 35, находящегося в резервуаре 4, установлен фильтр 36. Пр трубопроводу 35 осуществляется наполнение и опорожнение гидромуфты 1, Верхний объем 34резервуара сообщается посредством трубопровода 37 и тормозного крана (не показав) с атмосферой при неработающем гидротормозе ис источником (не показан) воздушного давления при включенном гидротормозе. Кожух 32закрыт защитной сеткой 38,Управление гидротормозом, т.е. включениетормоза, изменение величины тормозной силыи выключение тормоза, осуществляется путемрегулирования воздушного давления в объеме34, осуществляемого машинистом с помощью35 тормозного крана,Работа гидротормоза на различных режимахпроисходит следующим образом,. Включение тормоза. При движении транспорт.- ного средства вал 7 и насосное колесо 8 вра 40 щаются с угловой скоростью, пропорциональной угловой скорости вращения опорных колестранспортного средства, Включение тормозаосуществляется машинистом путем установкитормозного крана из нулевого положения,в45 рабочее положение, соответствующее первойтормозной позиции. При этом тормозной кранразобщает трубопровод 37 от атмосферы исообщает его с источником воздушного давления, из которого сжатый воздух поступает50 но трубопроводу 37 в верхний объем резервуара 34 и создает давление на поверхность рабочей жидкости 33. Действием сжатого воздухарабочая жидкость вытесняется из резервуара4 по трубопроводу 35 в .полость тормознойгидромуфты 28, а затем по кольцевому каналу5529, межлопаточным каналом турбинного ко.леса 9 и параллсльпо через сскцик 1 26, полость30, секцию 25, полость 27 и канал 20 поступает на вход вращающегося насосного колсса 8.Одновременно жидкость из полости 28 посту. пает в цилиндр 15 и перемещает поршень 16 и связанный с ним шибер 11 в крайнее левое положение, При этом шибер выдвигается из крута циркуляции и устанавливаетсяна торе 10. 5 После освобождения круга циркуляции жидкость из насосного колеса 8 поступает в лола. точное колесо 13, затем в неподвижное тур. бинное колесо 9 и далее на вход в насосное колесо 8, Под действием потока жидкости, 10 выходящего из насосного колеса 8, лопаточкое колесо 13 получает вращение и приводит в движение вентилятор 3. Поток, выходящий из лопаточного колеса 13, поступает в неподвижное турбинное колесо 9, где и получает основное торможение. Суммарный момент, воспри. нимаемый от торможения циркулирующего потока колесами 9 и 13, равен моменту, развиваемому насосным колесом 8. На долю лопаточного колеса 13 приходится примерно 10% величины общего тормозного момента, а оставшиеся 90% тормозного момента воспринимают. ся неподвижным турбинным колесом 9, В - процессе наполнения тормозной гидромуфты по мере увеличения степени заполнения каналов рабочих колес увеличивается толщина потока, вращающегося в круге циркуляции, и пропорционально увеличению толщины потока возрастает давление во внешнем слое циркулирующего потока. В момент, когда давление жидкости в кольцевом канале 29 крута циркуляции стано. вится равным давлению жидкости в полости 28, процесс заполнения гидромуфты 1 заканчива. ется, При этом устанавливается равенство давлений в полостях 23 и 34 и подача жидкости из резервуара 4 в тормозную гидромуфту 1 35 по трубопроводу 35 прекращается.В процессе заполнения тормозной гидромуфты воздух, содержащий в ее корпусе в холодильнике 2, вытесняется в атмосферу по трубопроводу 22 и атмосферный клапан 12. Степень 40 заполнения круга циркуляции гидромуфты 1 определяется скоростью движения транспортной машины и величиной задаваемой тормозной позиции. В режимах частичного заполнения круга циркуляции внутренняя полость тора 10 по стоянно сообщена через клапан 12 с атмосферой, а в режимах полного заполнения в про. цессе заполнения после выхода из корпуса воздуха атмосферный клапан действием рабочей жидкости закрывается. 50При работе гидромуфты 1 циркуляцию жидкости через холодильник 2 осуществляет насос. ное колесо 8 по следующему контуру: колесо 8, лопаточное колесо 13, кольцевая щель 29, камера 28, секция холодильника 26, коль-. цевая полость 30, секция 25, полость 27, канал 20, вход насосного колеса 8.Регулирование тормозного усилия. Регулирование осуществляется изменешем степени наполнения крута циркуляции в случаях изменения скорости движения транспортной машиныи величины тормозной позиции.При всяком изменении в процессе торможения скорости движения транспортной машиныпроисходит изменение давления рабочей жидкости на выходе насосного колеса 8 и в кругециркуляции, в частности в кольцевой щели 29.При снижении скорости движения транспортноймашины давление в круге циркуляции снижа.ется, а при возрастании скорости - увеличива.ется, Изменение давления в кольцевой щели 29вызывает изменение давления в полости 28и появление перепада давления между полостями 28 и 34, под действием которого рабочаяжидкость поступает при снижении скороститранспортной машины из резервуара 4 в тормозную гидромуфту, а при увеличении ско- .рости (этот случай возможен при торможениина уклоне) жидкость из круга циркуляции частично вытекает в резервуар 4, Увеличение либо снижение степени заполнения крута цирку,ляции продолжается до момента выравниваниядавления в полостях 28 и 34,Изменение тормозного момента на валу 7при постоянной скорости движения транспорт.ной машины осуществляется также изменениемстепени наполнения круга циркуляции посред.ством изменения тормозной позиции, т,е, путемперестановки машинистом рукоятки управления тормозного крана из одного рабочего положения в новое положение. При изменениитормозной позиции изменяется давление воздуха в полости 34, в результате чего возникаетперепад давления между резервуаром 4 и по-лостью тормозной гидромуфты 28. При увели.чении тормозной позиции давление воздуха вполости 34 увеличивается, а при снижении позиции - уменьшается. Создание перепада давления между резервуаром 4 и полостью 28 вызывает изменение степени наполнения крутациркуляции и тормозного момента на валу 7,Изменение степени наполнения гидромуфты 1вызывает изменение давления в круге циркуляции и кольцевой щели 29. При достижениидавления в круге циркуляции, равного задаваемому машинистом давлению в полости 34,,процессы изменения степени наполнения кругациркуляции и тормозного момента на валу7 заканчиваются. Выключение гидротормоза, Выключение осуществляется переводом тормозного крана в нулевое положение, при этом полость 34 через трубопровод 37 сообщается с атмосферой, рабочая жидкость по трубопроводу 35 сливается полностью из гидромуфты 1 и частично из холодильника 2 в резервуар 4. В процессе слива рабочей жидкости в результате уменьшения давления в полости 28 поршень 16 действием7пружины 18 перемещается в цилиндре 15 в крайнее правое положение, при этом шибер 11 сдвигается с поверхности тора 10 в круг циркуляции, После перекрытия шибером 11 круга циркуляции вращение лопаточного колеса 13 и связанного с ннм вентилятора 3 прекращается. Окончание слива жидкости из гидромуфты 1 соответствует началу работы гидротормоза нв холостом ходу,Работа на холостом ходу. В режимах холос. того хода ги,цромуфта 1 заполнена воздухом и сообщена через атмосферный клапан 12 с атмосферой, шибер 11 закрыт, т,е расположен в круге циркуляции, насосное колесо 8 враща. ется с угловой скоростью, пропорциональной скорости вращения опорных колес транспортной машины, лопаточное колесо 13 и вентилятор 3 неподвижны, При закрытом шибере 11 движение воздуха по кругу циркуляции отсутствует, благодаря чему вентиляционные потери незначительны и неопасны по условиям нагрева тормоза без принудительного охлаждения его в режимах холостого хода, в частности максимальные вентиляционные потери предлагаемого гидротормоэа, рассчитанного на длительную мощность 500 л.с. при частоте вращения насо. са 3000 об/мин, не превышают 1 л.с. 872858 8в 3 - 6 раз в зависимости от условий эксплуатации. зо Использование гидродинамического тормоза на транспортных машинах и повозках повышает срок службы их фрикционных тормозов формула изобретения 1. Гидродинамический тормоз, содержащийгидромуфту с неподвижно закрепленным в корпусе турбинным колесом и вращающимся ко.лесом с валом, воздушный шибер, а такжесистему охлаждения в виде холодйльника ивентилятора, ось которого связана с приводом,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения конструкции, снижения веса и умень.щения габаритов, наружная боковая поверхностькорпуса гидрбмуфты образована холодильником,насосное и турбинное.колеса установлены вупомянутом корпусе соосно и, кроме того,концентрично холодильнику, а ось вентиляторазакреплена в корпусе и расположена соосновалу насосного колеса,2. Тормоз по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что привод вентилятора выполнен ввиде лопаточного колеса, закрепленного на осивентилятора и помещенного в корпусе гидромуфты между воздушным шибером и холодильником, концентоично насосному колесу.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ Иф 1 б 25738, кл Г 16 О 57/04,1969,матов ектор А. Ференц ома Заказ 8991/56 Подписи Тираж 100 НИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж - 35, Раушомитета СССР открытиискал наб., д. 4/5 Ф ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектн