Механизм включения муфты сцепления

(5 пввр а 9 в ( 5 ил ак ти трак вввввваввввввв 1 у оГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (72) Ю.А,Титов и В.П.Шкурпела(54) МЕХАНИЗМ ВКЛ)ОЧЕНИЯ МУФТЫ СЦЕПЛЕНИЯ ТРАКТОРА(57) Изобретение относится к тракторостроению и может быть использовано на всех тракторах с/х назначения для плавного включения муфты сцепления эа заданное время по определенномузакону нарастания крутящего момента. Цель изобретения -Изобретение относится торостроения и может быть использовано на всех тракторах сельскохозяйственного назначения для плавного включения муфты сцепления за заданное время по определенному закону нарастания крутящего момента.Известно приспособление к механиэ; включения муфты, выполненное в виде д полнительного гидроцилиндра, взятого от навесной системы трактора и используемого для плавного включения муфты сцепления у экспериментального трактора, на котором изучался разгон машинно-тракторного агрегата,Известное приспособление обеспечивает лишь плавное включение муфты сцепления за счет перетекания жидкости по трубке, соединяющей обе полости гидроцилиндра, и не задает линейного закона нара 1791177 А 1 увеличение надежности муфты сцепления и силовой передаци трактора, Указанная цель достигается тем, цто в устройстве, содержащем гидравлическое приспособление с цилиндром, поршнем, штоком, в днище цилиндра жестко закреплены стержни переменного сечения, расположенные в доосселирующих отверстйях поршня, перемещающихся относительно стержней, стержни переменного сечения выполнены по формулеГО, ГО Ь4стания крутящего момента на муфте сцепления в функции времени, Кроме того приспособление, используемое лишь в экспериментальных целях, не предусматривает свободного выключения муфты без преодоления сопротивления жидкости,перетекающей по той же трубке в обратном направлении.Наиболее близким техническим решением к заявляемому является дросселирующее устройство в.виде стержня переменного сечения, расположенного в отверстии, что обеспецивает переменное дросселирование потока жидкости.В предложенном техническом решении в дросселирующем отверстии, вьполненном в перемещающемся поршне, расположен стержень переменного сечения,жестко закреплевный на днище гидроцилиндра, тем самым обеспечивается относительное10 15 35 40 45 50 перемещение стержня в дросселирующем отверстии, В аналоге не стержень установлен в дросселирующем отверстии неподвижно и лишь после отвертывания контргайки может быть перемещен за счет резьбы в то или иное положение. Кроме того в предложенном решении рассчитанный профиль переменного сечения стержня обеспечивает равномерное движение поршня, чем достигается ли.нейный закон нарастания крутящего момента на ведомом валу муфты сцепления.Также аналогичным предлагаемому техническому устройству является механизм включения муфты сцепления. Однако, в указанном механизме реализуется зкспоненциальный закон включения муфты сцепления, а не линейный, который признан в науке, как оптимальный закон включения муфты сцепления.Таким образом, совокупньнл действием в предложенном техническом решении двух признаков (относительное перемеще ние стержня переменного сечения относительно дросселирующего отверстия и рассчитанный профиль сечения стержня) достигаются новые до этого неизвестные цели - равномеоное движение поршня и, как следствие, включение муфты по наивыгоднейшему линейному закону нараста ия крутящего момента, что обеспечивает повышение надежности деталей силовой передачи и муфты сцепления трактора. Цель изобретения - увеличение надежности муфты, сцепления и силовой передачи трактора достигается тем, что в устройстве, содержащем гидравлическое приспособление с цилиндром, поршнем, штоком, в днище цилиндра. жестко закреплены стержни переменного сечения, расположенные в дросселирующих отверстиях поршня, перемещающихся относительно стержней, стержни переменного сечения выполнены по формуле 4 84 пти 89 в 1 ),7 г рг у Зиякс Указанная цель не может быть достигнута в аналоге неподвижным игольчатым дросселем, устанавливаемым в отверстии, т,к. игольчатый дроссель, зафиксированный в каком-то одном из множества возможных положений, предопределяемым резьбой игольчатого дросселя и контргайкой, не мажет автоматически задать равномерное движение поршня и линейный закон изменения крутящего момента нэ муфте сцепленияСопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый механизм включения отличается тем, что стержни снабжены переменным сечением и автоматически перемещаются относительно дросселирующих отверстий в поршне,На фиг.1 дана кинематическая схема механизма включения муфты сцепления, ус тройство и принцип действия которого общеизвестен; на фиг.2 - схематическое устройство гидравлического приспособления механизма выклочения муфты сцепления; на фиг.3 - принципиальная схема для расчета элементов гидравлического приспособления; на фиг,4 - закон изменения приведенной силы, действующей на поршень, на фиг.5 - кинематическая схема привода поршня не центральным штоком, а с помощьо доуплечего вильчатого рычага, который перемещает поршень по неподвижному штоку,Гидравлическое приспособление 1 через шток 2 соединено с наружным рычагом 3 выключаощей виляи 4 механизма выключения муфты сцепления. На фиг.2 цилиндр 5 с днищем 6 и крышей 7 заполнен жидкостью с низкой вязкостьо (дизтопливо или тормозная жидкость): гидравлическое приспособление шарнирно крепится .к остову трактора 8. Поршень 9 через, пустотелый шток 2, стержень с резьбой 10, муфту 11 с контргайками 12 и 13 и тягу 14 соединены с наружным рычагом 3 механизма выключения муфты сцепления. В теле поршня выполнено четыре больших отверстия 15, закрытых клапанами 16 с пружинами 17, и два меньших отверстия 18, в которых расположены стержни 19 переменного специально рассчитанного сечения на участке и с пазами согласносечения П-П, В.штоке 2 выполнена полукруглая прорезь 20, закрываемая полуцилиндрическим сектором 21, выполненным заодно со стержнем 10; гайка 22 фиксирует стержень 10, На стержне 10 сделаны две лыски 23 под гаечный ключ для поворота сектора 21 и перекрытия прорези 20, При выклочении муфты ногой тракториста поршень 9 движется вправо, клапаны 16 открывают отверстия 15, жидкость иэ полости А перетекает в полость В без большого сопротивления, т.к. отверстия 15 выполнены максимально большими.Дпя включения сцепления тракторист сбрасывает ногу с педали сцепления и поршень, под действием пружин муфты сцепления, перемещается влево. клапаны 16 закрыты и жидкость перетекает из полостиВ в полость А по меньшим отверстиям 18. Включение сцепления проходит автоматически; Обеспечивается линейный закон ндрдстания крутящего момента ца муфте сцепления. Зто обеспечивается эа счет специально рассчитанного профиля сечения стержня 19. Чтобы обеспечить линейный за. кон ндрастация крутящего момента на муфту сцепления,необходимо с момента ндчдла включения муфты равномерное движение поршня; это обеспечивается постепенным увеличением проходного сечения отверстий 18 за счет переменного профиля сечения стержней 19. Расчет профиля сечения стержней 19 приведены ниже,Применение устройства не исключает, в случае необходимости, возможности более длительного включения муфты; например, для гледлеццого движения трактора цдздд во время сцепки с с.х. машиной тракторист может придерживать перемещение педали ногой,С изменением температуры в широких пределах изменяется вязкость жидкости и время включения муфты, Постоянство времени включения регулируется сектором 21, при повороте которого за лыски 23 при ослаблении гайки 22) сектор 21 перекрывает прорезь 20, изменяя тем сдмьг 1 общую площадь проходного сечения для перетекания жидкости из полости В н полость А. Муфта 11 служит для регулировки длины тяги 14 при ослаблении кснтргдек 12 и 13.Нд фиг.2 покдзацо устройство в сиде гофрированного латунного цллидра 24. Цилиндр 24 компенсирует поглощение сбьема жидкости вытесняемого из цилицдрд штоком 2, когда он входит внутрь цилиндра . при включении глуфть сцеплегля гсршець движется влево и жидкость перетекает из полости В в полость А и н гофрированный латунный цилиндр 24,Можно избежать установки компенсдционцого гофрированного латунного цили- дра 24. Для этого изгленяст кинематику привода поршня 4, фиг.5 от педали 1, когда поршень 4 перемещдется по цеподоижцому штоку 5 с помощью днуплечего нильчдтого рычага 2,внутреннее плечо которого воздействует нд шип 3, д нд царужцое плечо одет маслостойкий резиновый чехол 6 для герметизации цилиндра,Расчет профиля сечения стержней. Ис- ходные предпосылки рдсчета следующие,Линейный или оптимальцый здкон ндрастдния крутящего моментд ца муфте сцепления будет осуществлен н том случае, если кдсдтельцдя силд трения а дискдх сцеплениз будет осзрдстдть пс лицейому закону, тж, средний радиус дискоо сцепле 2тг ,4(3) где 11 - площадь днища поршня;Ч - постоянная скорость перемещеия поршня цд участке от начала буксовация дисков до полного включения муфты сцепления,С другой стороны с учетом истечения жидкости через сечением 0= Р 1 29,ЬР у(4) где,д - вязкость жидкости;55- удел ьцыц оес жидкости;. Л Р - перепад давлений; Л Р==Р-Ро,Ро - дгмосферцое давление, Ро = 1;тОР 1:=Гс /+1. ния и коэффициент трения постоянные величины.Касательная сила трения будет изменяться линейно, если нд участке Я 1, фиг.2 и5 3, - от цдчдла трения дисков до их полноговключения - скорость перемещения дисковили поршня гидроцилиндра будет постоянной величиной, т.к. в этом случае сила сжатия дискон между собой будет аозрастдть по 10 линейному закоцу.Если сечение стержня на участке Я будет неизменным, то поршень будет двигаться рдвнозамедленно, т,к. приведенная кпоршню сила Г, пружин сцепления будет 15 уменьшаться линейно о силу линейной хардктеристики пружин муфты сцепления,фиг 2,3 и 4:Гс=Гсо 1-Я(Яас) ,1)где Го - приведенная к поршню сила дей ствия пружи сцепления в начале буксования дискон;Я - текущее зачение хора поршня научастке;Яакс- значение пути поршня, если пру жины сцепления займут свободное состояние.Силу Гсо с определенным допущениемвычислим в зависимости от известной силыГ от усилия ца педаль сцепления ноги трак тсристд, которая рдонд 8.12 кг. Используемым урдннецие момецтоо относительноточки О, фиг.1;2 1Гса 1= и,2 1) Гсо=Гн -Гн (2),1 35 где- передаточное отношение механизмаОпределим закон изменения сечениядля прохода жидкости на участке 31, используя уравнения секундного расхода жидкости40.31Принимая Ч=сопэт , учитывая зна 1 очение Гс по уравнению(1) и (2), и, приравнивания уравнения 3) и (4), получимЛ:О 2 51Р)4 р 1 д)Г 8 ЯТГн (1 . )ЯО у Браксгде то - оптимальное время включения муфты сцепления, равное 1,21,5 с.Сечение отдельного стержня на участке 31 определяется разностью между суммарной площадью всех отверстий и величиной поделенной на число стержней и:лОо 2 4 п тор 89 "н 1 - ) 20гО иакс(6) где Оо - диаметр малого отверстия в поршне.Многочисленные опыты показали, что 25 включение муфты сцепления ногой даже опытнейшего тракториста приводит к неравномерному, скачкообразному изменению крутящего момента, передаваемого от двигателя через муфту сцепления трактора, д 0 время включения при этом колеблется в больших пределах - 0,52,2 с вместо научно-обоснованных 1,2-1,5 с. При резком сбросе педали муфты сцепления в силовой передаче возникают ударные нагрузки, кру- З 5 тящий момент при этом в 5-6 раз поевышает расчетное значение. Это резко снижает срок службы деталей муфты, особенно ведомого диска с фрикционными накладками, и деталей силовой передачи - валов и шестерен, 10 Фрикционные накладки интенсивноизнашиваются от скачкообразного изменения крутящего момента в случаях неоправданно длительного включения муфты сцепления и под влиянием резкого включения муфты,Резкое включение муфты приводит к поломке деталей ведомого диска сцепления, зубьев шестерен и валов силовой передачи,Кроме того, при включении муфты тракторист проявляет максимум внимания и ос торожности, что взначительной мере;т О 2 у Бракс ЛОо где Оо - диаметр малого отверстия в поршне,О - диаметр поршня;81 - путь поршня, когда включается муфта сцепления;то - оптимальное время вкл)очения муфты сцепления, равное ь,2-1,5 с;р. - вязкость жидкости;/1 - передаточное отношение механизма включения;Рн - усилие на педаль сцепления от ноги тракториста, равное Рн=8-12 кг;у- удельный вес жидкости;81 - текущее значение хода поршня на участе 31;З иакс - значение пути поршня при свободном состоянии пружины сцепления. сказывается на его утомляемости. Приспособление значительно облегчает труд механизаторов, являясь. одним из элементов автоматизации процесса вклк)чения муфты сцепления,Гидравлическое приспособление просто по конструкции и технологии изготовления, т.к, не требует высокого класса точности и чистоты обработки; приспособление надежно в эксплуатации и просто в техническом обслуживании.Ф ор мул а и зоб рет ения Механизм включения муфты сцепления, содержащий гидравлическое приспособление с цилиндром, поршнем, штоком, в днище цилиндра жестко закреплены стержни переменного сечения, расположенные в дросселирующих отверстиях поршня, перемещающихся относительно стержней, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности муфты сцепления и силовой передачи эа счет равномерного движения поршня и оптимального закона увеличения крутящего момента на валу муфты сцепления, площадь поперечного сечения стержней переменного сечения выполнена в соответствии с формулой1791177 оставитель Ю. Титовхред М,Моргентал Корректор Л.Филь еда ктор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,Заказ 120 Тираж ВНИИПИ Гасударственного комитета 113035, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР , Раушская наб., 4/5