Гидравлический тормоз

)5 Е 16 ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ОСУДАРСТВЕННЫЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР ТЕН ИЕ ИЗОБ ОПИС ИДЕТЕЛЬСТВУ ТОРС КО Р 5 Л РБ(71) Тверской филиал Государственного научно-исследовательского технологическогоинститута ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка(56) Авторское свидетельство СССРМ 1386774, кл, Е 16 О 57/00.(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в гидравлических тормозах при испытанияхдвигателей и элементов трансмиссий машин. Цель - расширение функциональныхвозможностей тормоза и повышение надежности путем обеспечения возможности реверсирования валов обьектов испытания,повышение стабильности теплового режима и обеспечение пространственной жесткости лопаток тормоза. В корпусе 1 установлен основной вал с ротором (Р) 13. На Р 13 шарнирно установлены лопатки 14, выполненные с переменным сечением в осевом и радиальном направлениях. На дополнительном валу установлены неподвижный диск 39, подвижный опорный диск 41 и подвижные диски 42 и 43 с радиальными лопатками 40, 45 и 46, перемещаемые в осевом направлении посредством пантографов 64. Основной и дополнительный валы кинематически связаны посредством двух полувалов с дифференциалом. При вращении Р 13 в прямом направлении и при реверсе рабочая жидкость прокачивается в осевом направлении, что обеспечивает стабильность теплового режима гидротормоза. Радиальные лопатки 40, 45 и 46 выполнены звездообразной формы, что обеспечивает их жесткость и эффективность торможения при реверсе. 13 ил,Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в гидравлических тормозах при испытаниях двигателей и элементов трансмиссии машин.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей тормоза путем обеспечения возможности реверса валов испытываемых элементов трансмиссии и повышение надежности путем повышения стабильности теплового режима работы и обеспечения пространственной жесткости лопаток тормоза,На фиг. 1 схематично показан предлагаемый гидравлический тормоз; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг, 1; на фиг, 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 2.; на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 3; на фиг. 7 - вид Е на. фиг. 3; на фиг. 8 - разрез Ж - Ж на фиг. 3; на фиг, 9 - узел на фиг. 3; на фиг. 10 - разрез 3-3 на фиг, 3; на фиг. 11 - разрез И-И на фиг, 3; на фиг. 12 - вид К на фиг, 3; на фиг, 13 - разрез Л-Л на фиг. 7.Гидравлический тормоз состоит иэ корпуса 1, вторичного вала 2, состоящего из полувалов 3 и 4, соединенных между собой посредством дифференциального механизма 5 и кинематически связанных с валом 6 и дополнительным валом 7, посредством клиноременных вариаторов 8 и 9, Узлы гидравлического тормоза смонтированы на раме 10, Вал 6 установлен в корпусе 1 на подшипниках 11. На валу 6 жестко установлен фланец 12, на котором жестко установлен ротор 13 барабанного типа, На внутренней поверхности ротора 13 шарнирно установлены лопатки 14 на осях 15 и 16. Лопатки 14 выполнены с переменным сечением в осевом и радиальном направлении (фиг, 10 и 11) с постоянным уменьшением площади поперечного сечения от большего торца 17 лопаток 14 к меньшему торцу 18, при этом ширина лопаток 14 также постоянно уменьшается в осевом направлении,Иа фланце 12 установлен нажимной элемент 19 с возможностью осевого перемещения относительно фланца 12. Нажимной элемент 19 подпружинен относительно фланца 12 при помощи пружин 20. На корпусе 1 жестко установлены втулки 21, в которых на осях 22 установлены шестерни 23 и зубчатые рейки 24 с возможностью перемещения относительно своей продольной оси и входящие в зацепление с шестернями 23, Оси 22 выполнены с резьбой, посредством которой на них установлены гайки 25 с возможностью осевого перемещения относительно втулок 21, На гайках 25 на осях 26 установлены подшипники 27 и 28, взаимодействующие своими наружными кольцами с нажимным элементом 19, Зубчатые рейки 24 соединены траверсой 29, кинематически связанной с винтом ЗО, установленным на раме 10. На винте 30 установлена рукоятка 31.На нажимном элементе 19 (фиг, 9) жестко установлены шпонки 32, снабженные штифтами 33, взаимодействующими с винтовыми пазами 34, выполненными на осях 15 лопаток 14. Фланец 12 снабжен дренажными трубками 35,В корпусе 1 установлен дополнительный вал 7 на подшипниках 36 и 37, причем подшипник 37 установлен в посадочном месте вала 6. На дополнительном валу 7 на шпон ке 38 жестко установлен неподвижный диск 39 звездообразной формы (фиг. 6), на котором жестко установлены радиальные лопатки 40, имеющие в сечении форму, аналогичную форме образующей неподвижного диска 39. На дополнительном валу 7 установлены с возможностью осевого перемещения подвижный опорный диск 41 и подвижные диски 42 и 43, также выполненные в продольном сечении звездообразной формы.Подвижный опорный диск 41 и подвижные диски 42 и 43 установлены на своих шпонках, взаимодействующих со шпоночным пазом 44 дополнительного вала 7. На подвижных дисках 42 и 43 жестко установлены радиальные лопатки 45 и 46, выполненные в поперечном сечении звездообразной формы, аналогичной форме . образующей неподвижного диска 39, кроме этого радиальные лопатки 40, 45 и 46, подвижный опорный диск 41 выполнены в сборе телескопическими.На подвижном опорном диске 41 на осях 47, перпендикулярных к продольной 40 оси дополнительного вала 7 шарнирно установлены дополнительные элементы 48, имеющие в сечении форму сектора (фиг, 12), Дополнительные элементы 48 имеют плоские рабочие поверхности 48-50, взаимодействующие с рабочей жидкостью при работе тормоза (в зависимости от направления вращения дополнительного вала 7).На неподвижном диске 39, подвижных дисках 42 и 43 жестко и консольно к 50 ним установлены ограничительные шпильки 51 - 53, ограничивающиие перемещение в осевом направлении подвижных 42 и 43 и.подвижного опорного 41 дисков, кроме этого на подвижных дисках 42 и 43 и подвиж 5 10 15 20 25 30 35 ном опорном диске 41 выполнены отверстия, расположенные соосно соответствующим шпилькам 51-53 для свободного перемещения в них шпилек 51 - 53 при телескопическом "складывании" в осевом на 164915920 25 40 50 55 правлении радиальных лопаток 40, 45 и 46 и подвижного опорного диска 41.На корпусе 1 жестко установлены втулки 54, в которых на осях 55 установлены шестерни 56 и зубчатые рейки 57 с возможностью перемещения относительно своей продольной оси, Оси 55 имеют по одному резьбовому концу 58, на которых установлены гайки 59 с возможностью осевого перемещения относительно втулок 54, На гайках 59 установлены при помощи осей 60 вилки 61На подвижном опорном диске 41 в корпусе подшипника 62 установлены подшипники 63. Корпус подшипника 62 связан с вилками 61 посредством пантографов 64 и осей 65 и 66. Пантограф состоит из планок 67 и 68, соединенных между собой при помощи осей 69 (фиг. 7, 13), Кроме этого, пантографы присоединены при помощи осей 70 к плите 71, жестко установленной на ступице 72 корпуса,Зубчатые рейки 57 соединены между собой траверсой 73. кинематически связанной с винтом 74, установленным на раме 10. На винте 74 установлена рукоятка 75, Дифференциальный механизм 5 состоит из кожуха 76 (фиг, 12 и 13), корпуса дифференциала 77, и установленных в нем двух конических шестерен 78 и сателлитов 79, Шестерни 78 жестко соединены с полувалами 3 и 4. Корпус дифференциала 77 имеет возможность стопорения относительно кожуха 76, жестко установленного на раме 10 при помощи винтов 80,На полувалах 3 и 4 установлены кулачковые полумуфты 81 с возможностью стопорения их на полувалах 3 и 4 при помощи болтов 82. Кулачковые полумуфты 81 входят в зацепление с кулачками, выполненными на торцовых поверхностях ступиц 83, одна из которых установлена на шлицах корпуса дифференциала 77, а другая установлена на шлицах крышки дифференциала 84, жестко установленной на корпусе дифференциала 77. Кулачковые полумуфты могут занимать два положения на полувалах 3 и 4 в состоянии зацепления с кулачками корпуса дифференциала 77 и крышки дифференциала 84; в свободном от зацепления состоянии.В корпусе 1 имеются отверстия для подвода и отвода рабочей жидкости (воды),Гидравлический тормоз работает следующим образом,Испытываемая сборочная единица подключается к валу 7 (злементы присоединения тормоза к испываемой сборочной единице на чертежах не показаны).При работе вращение от дополнительного вала 7 (например, по стрелке Т) передается на подвижный опорный диск 41, подвижные диски 42 и 43, неподвижный диск 39, радиальные лопатки 40, 46 и 45. Одновременно с этим вращение от дополнительного вала 7 передается через вариатор 8 полувал 3, дифференциальный механизм 5, полувал 4, вариатор 9, вал 6, фланец 12 на ротор 13 с лопатками 14. При этом возможны два варианта работы тормоза.В первом варианте корпус дифференциала 77 расстопаривают относительно кожуха 76 и вводят в зацепление кулачковые, полумуфты 81 с кулачками корпуса дифференциала 77 и крышки дифференциала 84, При этом вращение дополнительного вала 7 будет передаваться через вариатор 8, полувал 3, кулачковую полумуфту 81, корпус дифференциала 77, крышкудифференциала 84, вторую кулачковую полумуфту 81 (установленную на полувале 4) на полувал 4 и далее через вариатор 9 на ротор 13, т.е. вращение дополнительного вала 7 и ротора 13 будет осуществляться в одну сторону. Относительную скорость вращения дополнительного вала 7 и ротора 13 регулируют при помощи вариаторов 8 и 9 (механизмы управления вариаторами 8 и 9 на чертежах не показаны). В принципе управление вариаторами 8 и 9 может быть осуществлено при помощи силового устройства типа гидроцилиндра или силового винта), Во втором варианте корпус дифференциала 77 стопорят относительно кожуха 76при помощи винтов 80, а кулачковые полу-муфты 81 выводят иэ зацепления с корпусом дифференциала 77 и крышкой дифференциала 84. При этом вращение дополнительного вала 7 будет передаваться черезвариатор, 8. полувал 3 на шестерню 78, сателлиты 79 и вторую шестерню 78, установленную на полувалу 4, так так вращение полувалов 3 и 4 будет осуществляться в противоположные стороны, то и вращение дополнительного вала 7 и ротора 13 также будет осуществляться в противоположные стороны. Относительную скорость вращения дополнительноговала 7 и ротора 13 и в этом случае регулируютпри помощи вариаторов 8 и 9,Тормозной момент в обоих случах создается за счет сил трения торцовых поверхностей неподвижного . диска 39 и подвижного опорного диска 41 о рабочую жидкость, внутреннего сопротивления рабочей жидкости в зазоре между радиальными лопатками 40, 46 и 45, подвижного опорного диска 41 и лопатками 14 эа счет разности скоростей вращения ротора 13 и дополнительного вала 7, сил динамического сопротивления движению лопаток 14 врабочей жидкости.Кроме этого гидравлический тормоз развивает дополнительный тормозной момент за счет дополнительного поглощения энергии при принудительном "прокачивании" жидкости в осевом направлении в корпусе 1 от входного до выходногоотверстия для жидкости, Прокачка жидкости в осево направлении осуществляется как лопатками 14, так и подвижным опорным диском 41 с дополнительными элементами 48 и происходит следующим образом.П оскол ьку лопатки 14 выполнены пе ременной ширины, то их боковые поверхности (фиг. 10) всегда располагаются под определенным углом атаки, равным (90- а/2) к вектору набегающего потока жидкости, в результате чего жидкость принудительно увлекается в осевом направлении лопатками 14 независимо от направления вращения ротора 13 (в одном случае с жидкостью динамически взаимодействует одна поверхность, а при изменении направления вращения ротора 13 другая поверхность.Кроме того, при вращении дополнительного вала 7 например по стрелке Т (фиг;3) дополнительные элементы 48 под взаимодействием набегающего потока жидкости развернутся на своих осях 47, при этом дополнительные элементы 48 прижмутся одной своей рабочей поверхностью 50 к торцовой поверхности подвижного опорного диска 41, а другая рабочая поверхность 49 дополнительных элементов 48 будет расположена к набегающему потоку жидкости под углом атаки Р, в результате чего жидкость будет увлекаться в осевом направлении при вращении дополнительного вала 7.При изменении направления вращения дополнительного вала 7(при обеспечении испытания сборочных единиц с реверсированием) дополнительные элементы 48 под взаимодействием потока набегающей жидкости повернутся в другую сторону, при этом рабочие поверхности 50 располагаются к набегающему потому под углом атаки Р.Таким образом, независимо от направления вращения дополнительного вала 7 и ротора 13 жидкость будет "прокачиваться" в осевом направлении, при этом создается дополнительный тормозной момент и обеспечивается стабильный тепловой режим работы вследствие наличия постоянного протока жидкости в корпусе 1.Регулировку тормозного момента осуществляют следующим образом,При вращении рукоятки 31 винт 30 начнет вворачиваться в резьбовое отверстие, перемещая траверсу 29 и зубчатые рейки 24,которые взаимодействуя с шестернями 23,повернут их на определенный угол, Приэтом гайки 25, взаимодействуя с резьбойосей 22, переместятся в осевом направле 5, нии, Далее осевое усилие от гаек 25 передается через оси 26, подшипники 27 и 28,нажимной элемент 19 (сжимая пружины 20),шпанки 32 на штифты 33, которые, взаимодействуя с винтовыми пазами 34 йовернут10 оси 15 и лопатки 14 на определейный угол,изменяя угол атаки лопаток 14 (в плоскости,перпендикулярной продольной оси тормоза) и изменяя зазор между ними и радиальными лопатками 40, 46 и 45, соответственно15 изменяя тормозной момент.При вращении рукоятки 31 в обратномнаправлении, нажимной элемент 19 сошпонками 32 и штифтами 33 переместятсяв противоположную сторону под взаимо 20 действием пружин 20; разворачивая лопатки 14 в исходное положение.При вращении рукоятки 75 винт 74 начнет вворачиваться в резьбовое отверстие,перемещая траверсу 73 и зубчатые рейки 57,25 которые, взаимодействуя с шестернями 56,повернут их на определенный угол. Приэтом гайки 59,взаимодействуя с резьбовымиконцами 58 осей 55 переместятся в осевомнаправлении, Далее усилие от гаек 59 пере 30 дается через оси 60, вилки 61, оси 66 напантограф 64, При этом оси 66 начнут перемещаться параллельно продольной оси тормоза, (на фиг. 7 вправо), а оси 70 будутоставаться на месте. Пантограф 64 увеличит35 свою первоначальную длину(оси 65 начнутперемещаться влево) и, воздействуя через оси 65 на корпус подшипника 62 и далеечерез подшипники 63 на опорный диск 41,переместит его влево по дополнительному40 валу 7. Подвижный опорный диск 41 начнетперемещаться во внутреннюю полость радиальных лопаток 45, которые, в свою очередь, начнут перемещаться во внутреннююполость радиальных лопаток 46, и т.дт,е,45 они будут телескопически складываться доположения, показанного на фиг. 3 пунктирными линиями,При этом шпильки 51, 52 и 53 будутвходить в соответствующие отверстия по 50 движных дисков 42 и 43 и подвижного опорного диска 41. Суммарная активнаяплощадь радиальных лопаток 40, 45 и 46 иподвижного опорного диска 41 уменьшится,а следовательно, и тормозной момент также55 уменьшится.При обратном вращении рукоятки 75подвижный опорный диск 41, промежуточные диски 42 и 43 начнут перемещаться вдругую сторону по дополнительному валу 7чительными шпильками 51, 52 и 53), занимая исходное положение.Регулировку тормозного момента можно осуществить путем изменения направления вращения ротора 13 относительно дополнительного вала 7, а также изменяя скорость вращения их относительно друг друга.Формула изобретен ия Гидравлический тормоз, содержащий корпус, заполненный рабочей жидкостью, установленный в нем ротор с валом и лопатками, смонтированными с воэможностью поворота вокруг осей посредством механизма осевого перемещения и промежуточных элементов для преобразования осевого перемещения во вращательное, дополнительный вал с установленными на кем неподвижными и подвижными в осевом направлении дисками с жестко закрепленными на них радиальными лопатками и дополнительным механизмом осевого перемещения, кинематически связянным с одним иэ подвижных дисков, вторичный вал, кинематически связанный с валом ротора и дополнительным валом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, подвижные и неподвижные 5 диски выполнены звездообразной формы,радиальные лопатки выполнены в поперечном сечении с формой, аналогичной подвижным и неподвижным дискам, лопатки ротора выполнены с переменным сечением 10 в осевом и радиальном направлениях и спостоянно уменьшающейся шириной от большего торца к меньшему, один иэ подвижных дисков выполнен с дополнительными элементами в виде секторов, 15 шарнирно установленными на нем с воэможностью ограниченного поворота относительно своих осей, вторичный вал выполнен в виде двух полувалов, соединенных между собой посредством дифференциаль ного механизма и кинематически связанныхс валом ротора и дополнительным валом посредством клиноременных вариаторов, при этом корпус дифференциального механизма установлен с воэможностью стопоре ния.1649159 Д 7 Г 10Юиг 1Составитель В, Срыбникедактор Ю, Середа . Техред М.Моргентал Корректор О, Кундр Заказ 1508 Тираж 415 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 1